《汽车应用材料》-8-情境2汽车用钢铁材料-碳素钢

09四月2026内容导入本章介绍钢铁材料的分类、牌号、性能及应用。钢铁材料（Fe-C合金）钢：WC＜2.11%铸铁：WC＞2.11%碳素钢——产量占80%合金钢——产量占20%钢铁材料是工业生产中应用最广的金属材料，汽车制造业

钢铁超过60%铝合金5.3%

塑料8.5%【案例2-3】在日常生活中，捆绑物体一般用低碳钢丝，而起吊重物则用中碳钢丝绳；钢铆钉、茶缸用低碳钢制造，而刀具、锯条却用高碳钢制造。为什么呢？金属材料种类很多，汽车上的零件怎么样才能从中挑选出合适的材料制造呢？09四月2026任务2.3碳素钢—简称碳钢2.3.1常存杂质对碳钢性能的影响2.3.2碳钢的分类2.3.3碳钢的牌号、性能及应用09四月20261.锰（Mn）——有益元素来源：用锰铁脱氧后残留在钢中的。作用：③提高P的相对量，并使P细化，提高钢的强度；④形成MnS（熔点：1620℃）降低或消除热脆倾向。②溶于F，形成置换固溶体， “固溶强化”①

清除钢中的氧化铁，改善钢的质量；含量：WMn=0.25-0.80%2.3.1常存杂质对碳钢性能的影响09四月20262.硅(Si)——有益元素来源：用硅铁脱氧后残留在钢中的。作用：②溶于F，形成置换固溶体， “固溶强化”①

清除钢中的氧化铁，改善钢的质量；含量：WSi=0.17-0.37%

2.3.1常存杂质对碳钢性能的影响09四月2026第4章钢铁材料“热脆”

FeS---晶界---熔点低--锻造1000-1200℃-熔化其他危害：降低焊接性能、形成硫化物夹杂引起高温龟裂、最易引起偏析。硫化物夹杂

（Fe+FeS）熔点：985℃3.硫——有害元素来源：由矿石和燃料带入钢中的。FeS

作用：“热脆”

含量：WS＜0.05%

2.3.1常存杂质对碳钢性能的影响09四月20262.3.1常存杂质对贪念钢性能的影响Titanic号采用了含硫高的钢板，产生了热脆，导致韧性很差。Titanic号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果09四月2026

建造中的Titanic号可以看到船身上长长的焊缝2.3.1常存杂质对钢性能的影响09四月2026“冷脆”比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆于1938年冬发生断裂坠入河中以[Fe3P]或[Fe2P]形式存在于晶界韧脆转变温度升高，低温脆化4.磷——有害元素含量：Wp＜0.045%2.3.1常存杂质对碳钢性能的影响来源：由矿石和燃料带入钢中的。作用：“冷脆”09四月20262.3.1常存杂质元素对碳钢性能的影响

清除钢中的FeO

1.锰：有益元素与S化合成MnS，减轻或消除S的有害作用。WMn=0.25-0.80%

溶于F，形成置换固溶体，使F强化

清除钢中的FeO

2.硅：有益元素

WSi＜0.4%

溶于F，形成置换固溶体，使F强化3.硫：有害元素（热脆——高温时钢材变脆）。WS＜0.05%

4.磷：有害元素（冷脆——低温时塑韧性大降）。Wp＜0.045%有益----易切钢—脆性大—切屑宜断炮弹钢---易碎---杀伤力大

09四月2026[H]——氢脆（白点、发纹）[N]——蓝脆（应变时效）[O]——氧化物夹杂,热脆倾向σ-1钢中白点2.3.1常存杂质对碳钢性能的影响09四月2026氢脆——又称白点。是溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的抗拉强度，在钢内部形成细小的裂纹。

氢脆只可防，不可治。蓝脆——由形变时效引起的，在300℃左右抗拉强度、硬度升高，而塑性、韧性下降的现象。发生在钢表面有蓝色氧化膜的温度范围，因此称为蓝脆。

2.3.1常存杂质对钢性能的影响09四月20262.3.2碳钢的分类

1）按碳含量分低碳钢WC

≤0.25%中碳钢WC=0.25%~0.6%高碳钢WC

＞0.6%2）按质量分（S、P含量）普通碳素钢优质碳素钢高级优质碳素钢3）按用途分碳素结构钢

碳素工具钢碳素铸钢中低碳钢高碳钢09四月2026平炉钢电炉钢转炉钢

按冶炼方法分2.3.2碳钢的分类

09四月2026沸腾钢镇静钢半沸腾钢（半镇静钢）——只用Si、Mn脱氧——加Al脱氧(A)沸腾钢

(B)镇静钢

按脱氧程度分2.3.2碳钢的分类

09四月2026低碳钢制造的油底壳低碳钢制造的汽缸盖罩中碳钢制造的连杆中碳钢制造的曲轴图2-35碳素钢制造的汽车零件09四月20262.3.3碳钢的牌号、性能及用途

1.普通碳素结构钢

2.优质碳素结构钢

3.碳素工具钢

4.碳素铸钢09四月2026Q×××-A（B、C、D）·F（b）屈服强度值屈服强度代号质量等级脱氧方式牌号：1．普通碳素结构钢例如：Q235-A·F09四月2026牌号——Q+屈服强度值—质量等级代号·脱氧方法

Q235-A·F

脱氧方法(F、Z、b)质量等级（A、B、C、D）屈服强度值(σS=235Mpa)“屈”字汉语拼音字头1．普通碳素结构钢09四月2026第4章钢铁材料成分特点：低C，高S、P性能特点：冶炼容易，工艺简单——价格便宜；

但冶金质量差、力学性能低——承载能力差；

焊接性、塑性好——适于做焊接结构。使用状态：供应状态——热轧空冷---正火S＋F用途：工程结构件（钢板、钢筋、型钢等）普通机械零件（少）

Wc

低时可用作焊接、铆接件等；重要零件用Q235C、Q235D1．普通碳素结构钢09四月20261．普通碳素结构钢09四月2026用途建筑构件钢桥梁

建筑、桥梁、船舶、车辆等工程结构。1．普通碳素结构钢09四月2026

不重要的机器零件车轮轮辐后视镜支架1．普通碳素结构钢09四月2026第4章钢铁材料Q195——铆钉、地脚螺栓、钢筋及薄板冲压件等.螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢1．普通碳素结构钢09四月2026薄板冲压件热轧普通薄——黑铁皮

1．普通碳素结构钢09四月2026镀锌薄钢板

——白铁皮1．普通碳素结构钢09四月2026镀锡薄钢板

——马口铁09四月2026Q235——应用最广芯轴吊钩销钉1．普通碳素结构钢09四月2026牌号——由两位数字构成，数字表示钢中平均碳的质量分数的万分之几。如：45钢:表示含碳量为45/10000=0.45%。65Mn:表示含Mn量较高的碳素结构钢。08F:表示沸腾钢。2．优质碳素结构钢09四月2026优质碳素钢的化学成分和性能钢号化学成分，%

s

，MPa≥CMnSiSP08F10203540455060650.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.80

0.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.37<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.0351752052453153353553754004202．优质碳素结构钢09四月2026牌号：

08F、10、15、20、……、75、80、85成分特点：

Wc：0.08%～0.85%C，S、P≯0.04%性能特点：冶金质量较好、塑性韧性高、淬透性及回火稳定性差使用状态：使用前一般都要经过热处理（渗碳、淬火、回火等）用途：比较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等2．优质碳素结构钢09四月2026如发动机油底壳、油箱、车身外壳、仪表板等（08F、10）；用途低碳钢：薄板冲压件、焊接件和强度要求不高的零件。发动机油底壳车身外壳仪表板2．优质碳素结构钢09四月2026中碳钢：综合力学性能较好，受力较大的汽车零件。如：连杆、曲轴、曲轴齿轮、离合器从动盘等受力复杂件（35、45、50）上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质50号中碳钢锻制而成，先正火后半精加工，最后经中频淬火后再精加工。2．优质碳素结构钢09四月2026高碳钢：各种弹性件。

气门弹簧、活塞销卡簧、弹簧垫圈、离合器压盘弹簧等各类弹簧类构件（60、70）。气门弹簧活塞销卡簧弹簧垫圈离合器压盘弹簧2．优质碳素结构钢钢丝绳09四月2026牌号种类主要性能应用举例08F、10F低碳沸腾钢强度、硬度很低，焊接性能良好驾驶室外壳、油底壳、油箱、离合器盖等冲压件10、15、20、25低碳钢强度、硬度低，塑性、韧性和焊接性能良好轮胎螺栓、螺母、发动机气门调整螺钉、离合器调整螺栓、曲轴箱调整螺栓、离合器分离杠杆、风扇叶片、驻车制动杆等35、40、45、50中碳钢综合力学性能良好曲轴正时齿轮、半轴螺栓锥形套、机油泵齿轮、连杆螺母、气缸盖定位销、气门推杆、同步器锁销、变速杆、凸轮轴、曲轴、离合器踏板轴及分离叉、离合器从动盘等60、65高碳钢经热处理后有较高的强度、硬度和弹性气门弹簧、转向纵拉杆弹簧、离合器压盘弹簧、活塞销卡簧、拖曳钩弹簧等常用优质碳素结构钢在汽车上的应用2．优质碳素结构钢牌号化学成分（%）硬度用途举例CSiMn供应状态HBW≤淬火后HRC≥T8T8A0.75~0.84≤0.35≤0.4018762承受冲击，要求较高硬度的工具，如冲头、压缩空气工具、木工工具等T10T10A0.95~1.0419762不受剧烈冲击，要求高硬度、高耐磨性的工具，如车刀、刨刀、丝锥、钻头、手锯条等T12T12A1.15~1.2420762不受冲击，要求高硬度、高耐磨性的工具，如锉刀、刮刀、精车刀、螺钉旋具、量具等T13T13A1.25~1.3521762要求更耐磨的工具，如刮刀、剃刀等牌号——由“T”与后面的一位或两位数字构成，数字表示钢中平均WC的千分之几。如T12A钢，含碳量为12/1000=1.2%，A表示高级优质。常用碳素工具钢牌号、化学成分及用途

3．碳素工具钢09四月2026用途——适于作低速切削刀具及低精度的工模具。

T8：凿子、冲头、大锤、手钳等

凿子冲头锤子3．碳素工具钢09四月2026T10A：最常用。量具、锯条等。

3．碳素工具钢09四月2026T12A：手用丝锥、板牙、量规、锉刀。

螺纹量规3．碳素工具钢09四月2026汽车的变速箱壳，机车车辆的车钩和联轴器等。

形状复杂、受力较大的结构件，选铸钢材料铸造成型。牌号——用屈服强度和抗拉强度，并冠以（ZG）表示。

ZG270-500，表示屈服强度为270MPa

，抗拉强度为500MPa的碳素铸钢。

牌号应用举例ZG270—500机油管法兰、化油器活接头、车门限制器限制块等ZG310—570

进排气岐管压板、风扇过渡法兰、前减震器下支架、变速叉、起动爪等ZG340—640

齿轮、棘轮等常用铸造碳钢在汽车上的应用

4．碳素铸钢联轴器09四月2026一、常存杂质元素对钢性能的影响

清除钢中的FeO

1.锰：有益元素与S化合成MnS，减轻或消除S的有害作用。WMn=0.25-0.80%

溶于F，形成置换固溶体，使F强化

清除钢中的FeO

2.硅：有益元素WSi＜0.4%

溶于F，形成置换固溶体，使F强化3.硫：有害元素（热脆——高温时钢材变脆）。WS＜0.05%

4.磷：有害元素（冷脆——低温时塑韧性大降）。Wp＜0.045%二、常用碳素钢Q235、08F、20、45、65Mn、T10A、ZG270-500等的用途。小结09四月20261．普通碳素结构钢——Q235——汽车后视镜支架2．优质碳素结构钢——20—螺栓螺母螺丝45——汽车上小齿轮、连杆要求零件表面耐磨，心部塑韧—怎么办？

T8——大锤、凿子3.碳素工具钢T10——锯条、量具

T12——锉刀、丝锥、板牙4.碳素铸钢——ZG270-500——汽车机油管法兰减震器支架小结09四月2026一、填空题1.碳素钢简称碳钢，通常指碳的质量分数小于

的铁碳合金。2.钢中常含有少量锰、硅、硫、磷等杂质元素，其中

是有益元素，

是有害元素，有害元素易使钢产生

和

。3.Q235-A·F表示屈服强度为

MPa的

级沸腾钢，可用于受力不大的连杆、销、轴、螺钉、螺母等。4.45钢按碳的质量分数分类属于

钢，按用途分类属于

钢，按钢中有害元素S、P含量多少分类属于

钢。5.T10A钢按碳的质量分数分类属于

钢，按用途分类属于

钢，按钢中有害元素S、P含量多少分