第二章_钢铁材料及其在汽车上的应用ppt课件

1、汽车资料.第二章 钢铁资料及其在汽车上的运用.第一节 碳素钢教学目的与要求： 1.了解碳对碳素钢性能的影响 2.掌握锰、硅和硫、磷对碳素钢性能的影响 3.了解碳素钢的分类和常用碳素钢.教学内容： 1.钢和铸铁的含碳量 2.碳及常存元素对碳素钢性能的影响 3.碳素钢的分类 4.常用碳素钢的优缺陷及牌号表示重点： 碳及常存元素对碳素钢性能的影响，掌握常用碳素钢的牌号。难点： 碳及常存元素对碳素钢性能的影响，掌握热脆、冷脆等名词。.铁碳合金是汽车用材的主体，其用量超越汽车用材总量的2/3。钢铁资料包括碳素钢、合金钢和铸铁。含碳量小于2.11的铁碳合金称为钢。含碳量大于2.11的铁碳合金称为铸铁。普通

2、要求的汽车构造零件大多采用碳素钢或铸铁制造，性能要求高的汽车构造零件那么采用合金钢制造.第一节 碳 素 钢 碳素钢简称碳钢，在现代工业消费所运用的钢铁资料中占据非常重要的位置。由于碳钢具有冶炼、加工容易、价钱低廉、工艺性能良好，力学性能可以满足工农业消费的运用要求，是工农业消费中用量最大的金属资料。在汽车工业中，钢铁资料的用量占汽车用材总量的70%左右。.一、碳及常存元素对碳素钢性能的影响1、碳的影响从图中我们可以看出，随着含碳量添加，碳素钢的强度、硬度升高，塑性和韧性降低。当含碳量在0.9 左右时，强度到达最大值，以后随着含碳量得添加，除硬度继续升高外，强度明显下降，塑性和韧性进一步降低。.

3、泰坦尼克号这是泰坦尼克号沉没前的图片，我们知道它是撞冰山断裂而沉没的，那么对于船身的资料，大家清楚吗？科学家从船身的资料上也发现了点缘由。在本节课程中我们将会了解到。.钢中常存元素常存元素来源影响锰有益元素生铁、脱氧剂降低钢的脆性改善热加工性能固溶强化铁素体硅有益元素生铁、脱氧剂降低钢的脆性固溶强化铁素体硫有害元素生铁、燃料使钢产生热脆改善钢切削加工性磷（有害元素）生铁使钢产生冷脆氮、氢、氧大气、生铁N：产生时效变脆H：氢脆、白点O：氧化物夹杂裂纹源.2硫、磷的影响硫、磷是有害元素，它们会使钢的塑性和韧性下降。硫还会使钢在锻造、轧制等热加工时产生脆化，导致工件开裂，即“热脆景象；磷虽能加强钢的

4、硬度和强度，但磷能使钢在低温时塑性和韧性大大下降，这种景象称为“冷脆。磷的存在还会使钢的焊接性能变坏，焊接时容易产生裂纹。因此，钢中应严厉控制硫、磷的含量。.二、碳钢的分类钢是碳含量小于2。11%的铁碳合金。钢具有必要的力学性能，可以扎制成各种型材。铁是碳含量大于2。11%的铁碳合金。钢没有韧性，不能锻造。但是铁的铸造性能良好，可以用来铸造各种构造复杂的零件，也就是我们平常说的铸件。我们所接触最多的铁以及铁的合金，根据资料性能和组织分为碳素构造钢、合金钢、等几大类，各个大类又分为各个小类:.二、碳素钢的分类1、按钢的含碳量分类低碳钢：C0.25中碳钢：C 0.250.60高碳钢：C 0.60.

5、2、按钢的质量分类普通钢：S 0.050，P 0.045优质钢：S 0.035，P 0.035高级优质钢：S 0.025，P 0.025特级优质钢：S 0.015，P 0.025.按钢的杂质多少来分：1、碳素构造钢-用于制造汽车零件和工程构件。2、碳素工具钢-用于制造刀具、量具和模具。一、常用碳素钢1、碳素构造钢 碳素构造钢的含碳量在0.06%0.38% 在汽车零部件中，可用碳素构造钢制造的有螺钉、螺母圈、法兰轴、制动器底板、车厢板件、发电机支架、拉杆、销、键等。.常用牌号和用途 牌号: Q215-A.F Q235 Q255 牌号解释: Q215表示屈服点为215MPa的A级沸腾钢。牌号表示方

6、法：Q + 屈服强度 +质量等级符合 + 脱氧程度符合屈服强度数值质量等级分：ABCD脱氧程度分：F-沸腾钢 b-半镇静钢 Z-镇静钢 TZ：特殊镇静钢.普通碳素构造钢钢轨.优质碳素构造钢成分及性能特点成分特点: 含硫，磷及非金属夹杂物量较少性能特点： 低碳钢强度，硬度较低，塑性，韧性及焊接性良好； 中碳钢较高的强度，硬度，其塑性和韧性随含碳量的添加而逐渐降低 高碳钢较高的强度，硬度和弹性，但焊接性不好常用牌号和用途牌号： 08F 20 45 60Mn 牌号解释： 08F表示平均含碳量0.08%的优质碳素构造钢,沸腾钢。 20表示平均含碳量0.20%的优质碳素构造钢. 60Mn表示平均含碳量0

7、.60%的高锰优质碳素构造钢.碳素工具钢几种常用碳素工具钢性能及用途牌号主要性能用途T7、T7A承受冲击、韧性较好，硬度适当扁铲、手钳、大锤、改锥、木工工具T8、T8A承受冲击、硬度较高冲头、压缩空气工具、木工工具T8Mn、T8MnA承受冲击、硬度较高、淬透性较大冲头、压缩空气工具、木工工具、断面较大的工具T9、T9A、T10、T10A韧性较好、硬度较高冲头、木工工具、凿岩工具T11、T11A不受剧烈冲击、硬度高、耐磨性好车刀、刨刀、冲头、丝锥、钻头、手锯条T12、T12A不受冲击、硬度高、耐磨性好锉刀、刮刀、量具T13、T13A不受冲击、硬度高、耐磨性很好刮刀、剃刀.3、铸造碳钢 成分及性能

8、特点 成分特点: 以碳为主要合金元素并含有少量其他元素 性能特点： 较高的强度、塑性和韧性，本钱较低 常用牌号和用途 牌号： ZG200-400 ZG200-400 ZG270-500 ZG310-570 牌号解释： ZG200-400表示屈服强度不小于200MPa,抗拉强度不小于400MPa 的铸造碳钢.铸造碳素钢几种常用铸钢的性能和用途牌号主要性能用途ZG200400良好的韧性、塑性和焊接性能用于受力不大，韧性好的机械零件，如机座、变速器壳、减速器壳体等ZG230450较高的强度和较好的塑性、韧性和焊接性能用于受力不大，韧性好的机械零件，如砧座、外壳、轴承座、底板、箱体等ZG270500较

9、高的强度和较好的塑性，铸造性能好，焊接性能和切削性能好用途广泛，用于轧钢机机架、轴承座、连杆、箱体、曲轴、缸体、飞轮等.知识链接优质碳素构造钢的分类： 渗碳钢：含碳量在0.150.25，常用于制造渗碳零件。 调质钢：含碳量在0.250.50，经过调质处置来提高其综合性能。 弹簧钢：含碳量在0.550.9，用于制造弹簧等各种弹性元件及耐磨零件。.小结： 1碳对碳素钢性能的影响 2锰、硅和硫、磷对碳素钢性能的影响 3碳素钢的分类 4常用碳素钢. 谢谢！.第二节 钢的热处置简介 景象：放在水中冷却的一根钢丝硬而脆，很容易折断；放在空气中冷却的一根较软、有较好的塑性，可以卷成圆圈而不断裂。 .教学目的

10、与要求： 1.了解热处置的根本原理。 2.掌握常用热处置的主要工艺过程、作用与运用。 3.了解机械零件常用的外表防护方法。.教学内容： 1.钢的热处置的根本原理。 2.钢的常规热处置的种类，工艺过程，作用及运用。 3.钢的外表热处置的种类，工艺过程，作用及运用。重点： 钢的常用热处置，作用及运用。难点： 钢的热处置的根本原理。. 钢的热处置 钢的热处置是将钢在固态下进展加热、保温暖冷却，使钢的组织构造发生变化以消除毛坯 铸件、锻件等的缺陷，改善钢的加工工艺性能，充分发扬资料的潜力，延伸其运用寿命。根据加热和冷却方式的不同和组织性能的变化特点不同，分为：普通热处置退火、正火、淬火、回火等；外表热

11、处置外表淬火和渗碳、渗氮、渗硼等的化学热处置；.分类.一、普通热处置 普通热处置通常是指对工件进展整体的热处置。 常用的有：退火、正火、淬火和回火。.由加热、保温暖冷却三个阶段组成。因此，要了解各种热处置方法对钢的组织和性能的影响，必需研讨钢在加热、保温暖冷却过程中的组织转变规律。热处置的工艺过程.1、退火 退火就是将钢件加热到一定温度，保温一定时间后随炉缓慢冷却的热处置工艺。.退火的目的：主要用来消除铸件、锻件等的内应力，以防止变形和开裂，均匀组织、细化晶粒，以改善钢的力学性能，降低钢的硬度，改善切削加工性能等。.2、正火 正火就是将钢件加热到一定温度，保温一定时间后在空气中冷却的热处置工艺

12、。.正火的目的：主要是细化晶粒、减少内应力，提高钢的强度和韧性，改善钢的切削加工性能。正火与退火根本一样，只是由于冷却速度稍快，使钢的强度与硬度要比退火处置高。1完全退火 2球化退火 3去应力退火 4正火.退火与正火机械零件普通的加工工艺顺序： 作用：消除前一工序所呵斥的某些组织缺陷及内应力，可以改善资料的切削性能，为随后的切削加工及热处置淬火回火做好组织预备。 即对金属进展软化处置。.钢的退火与正火的选用改善切削加工性 在普通消费中，低碳钢经过正火可提高硬度，改善切削性能；中碳钢既可采用退火，也可采用正火；含碳0.45%0.6%的高碳钢那么必需采用完全退火；过共析钢用正火消除网状渗碳体后再进

13、展球化退火。运用性能方面对钢件的性能要求不太高，可采用正火作为最终热处置。假设零件尺寸较大或外形较复杂，应选择退火。经济性方面 正火比退火消费周期短，操作简便。故在能够条件下，特别是在大批量消费时应优先思索以正火替代退火。退火与正火属于同一类型热处置方式，在选择时从以下几方面思索：.3、淬火淬火就是将钢件加热到一定温度，保温一定时间后在空气中冷却的热处置工艺。目的：改动金属的组织构造马氏体组织，提高钢的强度和硬度，并在不同的回火温度配合下，能使钢获得不同的力学性能。.錾子淬火+低温回火来提高其强度和硬度淬火的冷却介质常用的有：水、盐和碱水溶液、矿物油等。.4、回火 回火就是将淬火后的钢件加热到

14、一定温度以下，保温一定时间后冷却的热处置工艺。 回火的目的：主要用来减少和消除钢淬火时产生的内应力，防止工件变形和开裂；调整钢的硬度，提高钢件的塑性和韧性，以满足运用要求；稳定组织，以保证工件在运用中外形和尺寸不发生变化。普通来说，几乎一切的淬火零件都需求进展回火处置。.1低温回火能消除钢件因淬火而产生的内应力，并坚持淬火钢的高硬度、高耐磨性，同时提高其韧性。主要用于刀具、工量具、模具以及其他耐磨零件。.中温回火能使钢件获得较高的弹性和强度，并具有一定的韧性。主要用于各种弹性零件，如各类弹簧等。.高温回火能使钢获得良好的综合力学性能。调质：淬火+高温回火调质主要用于各种重要零件的处置，如汽车的

15、半轴、螺栓、齿轮等。.二、外表热处置汽车上许多零件是在交变载荷、冲击载荷及剧烈摩擦条件下任务的，这些零件外表具有高硬度和高耐磨性，而心部又需具有足够的强度和韧性。为了满足运用要求，通常用外表热处置的方法来实现。分类：外表淬火和外表化学热处置汽车变速齿轮 传动齿轮轴 .1、外表淬火 外表淬火仅对工件表层进展淬火的热处置工艺。 原理：经过快速加热，使钢的表层奥氏体化，在热量尚未充分传到零件中心时就立刻予以冷却淬火。 适用：中碳钢、中碳合金钢。 方法：火焰加热外表淬火、感应加热外表淬火.1火焰加热外表淬火利用氧-乙炔火焰对工件外表进展加热，使其外表迅速到达淬火温度，随即喷水冷却。.2感应加热外表淬火

16、利用感应电流经过工件时产生的热效应，使工件外表迅速到达淬火温度，随即快速喷水冷却的过程。电流电流感应加热的根本原理.感应加热的根本原理当感应器中通入高频交变电流时，所产生的交变磁场使放入感应器内的工件内部感生出宏大的涡流。感应电流在工件表层密度最大，而心部密度几乎为零，这种景象称为“集肤效应。由于钢件本身具有电阻，因此集中于表层的电流可使表层被迅速加热，几秒钟内温度可升至8001000,而心部的几乎未被加热，在随后的喷水冷却时工件表层即被淬硬。.感应加热外表淬火的特点与普通加热淬火相比，感应加热外表淬火在工业上的运用更广泛。缘由是由于感应加热外表淬火有以下优点：感应加热速度极快普通只需几秒至几

17、十秒时间就可使工件达淬火温度。由于快速加热，使相变临界点Ac1、Ac3升高，转变温度范围扩展但转变所需时间缩短。工件表层获得极细小的马氏体称隐晶马氏体组织使工件表层具有比普通淬火稍高的硬度且脆性较低，具有较高的疲劳强度。工件外表质量好由于快速加热，工件外表不易氧化、脱碳，且淬火时工件变形小。消费效率高便便于实现机械化、自动化。淬硬层深度也易于控制。 .2、外表化学热处置外表化学处置是经过一定的工艺方法，将一种或几种元素渗入钢件外表，以改动其化学成分和组织构造，从而获得所需性能的热处置工艺。按渗入元素不同分：渗碳、渗氮和碳氮共渗。.1渗碳 渗碳是把工件置于渗碳介质中加热、保温，使活性碳原子产生并

18、渗入工件表层的化学热处置方法。 目的：可提高钢的硬度、耐磨性及疲劳强度 主要用于有剧烈磨损并接受较大冲击载 荷的零件，如汽车传动齿轮，活塞销、十字轴等.2渗氮将活性氮原子渗入钢件外表的热处置工艺，也称氮化处置。与渗碳相比，渗氮能使工件外表具有更高的硬度和耐磨性，并能提高工件的耐蚀性，而且由于渗氮后不用进展淬火处置，所以变形也很小。.3碳氮共渗 也称氰化处置。共渗完后还需进展淬火及回火处置。 经过碳氮共渗后的钢件外表具有很高的硬度、耐磨性和疲劳强度，并具有一定的耐蚀性。 常用于汽车的齿轮、蜗杆和轴类零件的外表热处置。.三、典型零件热处置分析1锉刀 .2汽车变速齿轮 .3汽车传动齿轮轴 .小结：

19、1普通热处置的方法和目的 2外表热处置的方法和作用 3区分“四火的区别和各自的优点 .2.5 铸 铁 铸铁是指含碳量大于2.11%的铁碳合金，工业上常用的铸铁都不是简单的二元合金，而是以Fe、C、Si为主要元素的多元合金。普通铸铁的成分范周是含碳2.54.0%，硅1.03.0%，锰0.51.4%，磷0.010.5%，硫 0.020.2%。 铸铁是一种本钱低廉并具有良好性能的金属资料。与钢相比，虽然铸铁的机械性能，特别是抗拉强度及韧、塑性较低，但由于它具有优良的减震性、耐磨性、耐腐蚀性、铸造性及切削加工性，而且消费设备工艺简单，因此在工业上得到广泛的运用。铸铁的优点.2.5.3 球墨铸铁 球墨铸

20、铁的成分正火 球墨铸铁牌号的表示采用“QT+数字-数字方式。“QT为球铁二字的汉浯拼音字头，第一组数字代表最低抗拉强度值MPa，第二组数字代表最小拉伸后延伸率值%。 运用最广泛的是铁素体球墨铸铁和珠光体球墨铸铁，铁索体+珠光体球墨铸铁那么运用得较少。珠光体球墨铸铁的普通成分范围是含碳3.6%3.8%，硅2.0%2.8%，锰0.60.8%，磷0.1%，硫0.07%，镁0.03%0.5%，稀土元素0.02%0.04%。球墨铸铁的组织特点是其石墨的形状比可锻铸铁更为圆整，因此对基体的强度、塑性和韧性的影响更小。 球墨铸铁的牌号球墨铸铁的热处置淬火及回火等温淬火化学热处置.2.5.5 蠕墨铸铁 蠕墨铸

21、铁的组织特征正火 蠕墨铸铁的牌号“RuT+数字，其中“RuT为“蠕铁汉语拼音字头，后面数字为最小抗拉强度值。 蠕墨铸铁的组织由钢的基体和蠕虫状的石墨组成。石墨外形介于片状和球状之间，在光学显微镜下察看，石墨短而厚，头部较圆，形似蠕虫。蠕墨铸铁的牌号蠕墨铸铁的热处置退火蠕墨铸铁的性能特点 蠕墨铸铁的性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，强度、塑性、韧性优于灰铸铁，接近于铁素体球墨铸铁，壁厚敏感性比灰铸铁小得多，故厚大截面上的力学性能均匀。突出的优点是屈服强度在铸造合金中最高，导热性、铸造性能、切削加工性能优于球墨铸铁接近于灰铸铁，耐磨性优于孕育铸铁。.2.5.6 合金铸铁 耐磨合金铸铁减磨铸铁 耐磨铸铁主要用于制造摩擦条件下任务的机械零件。一类是在有光滑条件下任务的耐磨铸铁又称减磨铸铁，例如机床导轨、汽缸套及轴承等；另一类那么是在干摩擦条件下任务的耐磨铸铁又称抗磨铸铁，例如轧辊、犁铧、球磨机衬板和磨球等。抗磨铸铁 减磨铸铁应有较低的摩擦系数和可以很好的坚持延续油膜的才