汽车材料金属的性能课件.ppt

1、汽车材料汽车材料金属的性能金属的性能 第一部分 汽车工程材料第二部分 汽车运行材料第三部分 金属加工知识第四部分 汽车美容材料一、汽车材料概述一、汽车材料概述二、金属材料的性能二、金属材料的性能本本 章章 内内 容容本本 章章 内内 容容1、掌握金属材料的物理化学及工艺性能。、掌握金属材料的物理化学及工艺性能。2、掌握金属材料的强度与塑性、冲击韧性、硬度的、掌握金属材料的强度与塑性、冲击韧性、硬度的概念。概念。3、理解疲劳强度和断裂韧性、理解疲劳强度和断裂韧性1.材料与人类生活材料与人类生活材料材料是人类用于制造是人类用于制造物品物品、器件器件、构件构件、机器机器或其他产品的那些物质。或其他产

2、品的那些物质。第一节第一节 汽车材料概述汽车材料概述人们按照在使用中占主导地位的材料划分历史：人们按照在使用中占主导地位的材料划分历史：石器时代石器时代陶器陶器青铜器青铜器铁器铁器钢铁钢铁合成材合成材料料复合材料。复合材料。 金属材料金属材料（ 纯金属及合金 ） 黑色金属（黑色金属（ 钢铁钢铁 ) 有色金属有色金属 (Cu、Al、Ti、Mg ) 有机高分子材料（主要成分、）有机高分子材料（主要成分、） 塑料、橡胶、塑料、橡胶、合成纤维等合成纤维等 无机材料无机材料 玻璃、水泥、陶瓷等玻璃、水泥、陶瓷等 非金属材料非金属材料 复合材料复合材料玻璃纤维增强塑料等汽车工程材料的分类汽车工程材料的分类

3、 车用汽油车用汽油 燃料燃料 轻柴油轻柴油 其它代用燃料其它代用燃料 发动机油发动机油 车辆齿轮油车辆齿轮油 润滑油润滑油 液力传动油液力传动油 液压油液压油 润滑脂润滑脂 制动液制动液 工作液工作液 减振器液减振器液 发动机冷却液发动机冷却液 制冷剂制冷剂 汽车运行材料汽车运行材料汽车运行材料的分类汽车运行材料的分类v材料的性能包括材料的性能包括使用性能使用性能和和工艺性能工艺性能。 v使用性能：使用性能：是指是指零部件在正常使用条件下材料所零部件在正常使用条件下材料所表现出来的性能表现出来的性能。主要包括力学性能、物理性能。主要包括力学性能、物理性能和化学性能。和化学性能。v工艺性能：工艺

4、性能：是指是指材料在被制成各种零部件的过程材料在被制成各种零部件的过程中，材料适应各种冷、热加工的性能中，材料适应各种冷、热加工的性能。v 对于金属材料来讲，工艺性能主要包括了对于金属材料来讲，工艺性能主要包括了铸铸造性能造性能、锻造性能锻造性能、焊接性能焊接性能、切削加工性能切削加工性能和和热处理工艺性能热处理工艺性能。第二节第二节 金属材料的性能金属材料的性能2.1 金属材料的物理性能金属材料的物理性能2.1 物理性能物理性能 金属的物理性能是指金属固有的属性，包括密金属的物理性能是指金属固有的属性，包括密度、熔点、导电性、热膨胀性和磁性等。度、熔点、导电性、热膨胀性和磁性等。 1.密度密

5、度 金属的密度即是单位体积金属的质量。在体积金属的密度即是单位体积金属的质量。在体积相同的情况下，金属材料的密度越大，其质量也相同的情况下，金属材料的密度越大，其质量也越大。越大。2.熔点熔点 金属或合金从固态向液态转变时的温度称为熔金属或合金从固态向液态转变时的温度称为熔点。点。2.1 金属材料的物理性能金属材料的物理性能3.导电性导电性 金属材料传导电流的性能称为导电性。金属材料传导电流的性能称为导电性。金属的导金属的导电性以银为最好电性以银为最好，铜、铝次之。，铜、铝次之。 导电性好的金属，如纯铜、纯铝适于做导电材料导电性好的金属，如纯铜、纯铝适于做导电材料;导电性差的金属，如铁铬铝合金

6、适于做电热元件。导电性差的金属，如铁铬铝合金适于做电热元件。 4.热膨胀性热膨胀性金属材料随温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨金属材料随温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性胀性2.2金属材料的化学性能金属材料的化学性能v 2.2 化学性能化学性能v 金属的化学性能是指金属在化学作用下所表现出的性能，金属的化学性能是指金属在化学作用下所表现出的性能，如耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等如耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等v 1.耐腐蚀性耐腐蚀性v 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。坏作用的能力称为耐腐蚀性。

7、v 2.抗氧化性抗氧化性v 金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力称为抗氧化性。金金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力称为抗氧化性。金属材料的氧化随温度的升高而加速。例如，钢材在铸造、属材料的氧化随温度的升高而加速。例如，钢材在铸造、锻造、热处理、焊接等热加工过程中，氧化比较严重，这锻造、热处理、焊接等热加工过程中，氧化比较严重，这不仅造成材料过量的损耗，也可形成各种缺陷。不仅造成材料过量的损耗，也可形成各种缺陷。铸造性能：铸造性能：流动性、收缩性流动性、收缩性热处理性能：热处理性能：淬透性淬透性压力加工性能：压力加工性能：塑性、变形抗力塑性、变形抗力焊接性能：焊接性能：焊接性焊接性切削性能：切削性

8、能：表面粗糙度、刀具寿命表面粗糙度、刀具寿命二、材料的工艺性能二、材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指材料加工成型获得合格产金属材料的工艺性能是指材料加工成型获得合格产品的难易程度。品的难易程度。包括包括: : 铸造是将熔化的金属或合金，注入铸型型腔内以获得相铸造是将熔化的金属或合金，注入铸型型腔内以获得相应铸件的工艺方法。应铸件的工艺方法。 熔融金属的流动能力称为熔融金属的流动能力称为流动性流动性，它主要受金属化学成，它主要受金属化学成分和浇注温度等的影响。流动性好的金属易充满铸型，从而分和浇注温度等的影响。流动性好的金属易充满铸型，从而获得外形完整、尺寸精确、轮廓清晰的铸件。获得外形完整

9、、尺寸精确、轮廓清晰的铸件。 铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为为收缩性收缩性。 金属凝固后，内部化学成分和组织的不均匀现象称为金属凝固后，内部化学成分和组织的不均匀现象称为偏偏析析。铸造性能铸造性能焊接性能焊接性能v焊接是将两部分金属，通过加热或加压借助焊接是将两部分金属，通过加热或加压借助原子间的结合力，使它们牢固地连接成整体原子间的结合力，使它们牢固地连接成整体的工艺方法。可分为熔化焊、压力焊、钎焊的工艺方法。可分为熔化焊、压力焊、钎焊三种三种。v所谓焊接性能，是指能否将金属用一定的焊所谓焊接性能，是指能否将金属用一定的焊接

10、方法，焊成优良接头的性能。它可以通过接方法，焊成优良接头的性能。它可以通过焊接试验来评定，其主要标准是产生裂缝的焊接试验来评定，其主要标准是产生裂缝的可能性和裂纹的多少，以及有无气孔产生。可能性和裂纹的多少，以及有无气孔产生。切削加工性能切削加工性能 材料进行各种切削加工（如车、铣、刨、钻、镗等）材料进行各种切削加工（如车、铣、刨、钻、镗等）时的难易程度称为切削加工性能。评定材料的切削加工时的难易程度称为切削加工性能。评定材料的切削加工性能也是比较复杂的，一般用材料被切削的难易程度、性能也是比较复杂的，一般用材料被切削的难易程度、切削后表面粗糙度和刀具寿命等几方面来衡量。切削后表面粗糙度和刀具

11、寿命等几方面来衡量。影响切削加工性能的因素主要有工件的化学成分、组影响切削加工性能的因素主要有工件的化学成分、组织状态、硬度、塑性、导热性和形变强化等。织状态、硬度、塑性、导热性和形变强化等。 金属的热处理性能是指金属能否通过热处理工艺来改善金属的热处理性能是指金属能否通过热处理工艺来改善或提高金属的力学性能。或提高金属的力学性能。热处理性能热处理性能 热处理是改变材料性能的主要手段。在热处理过程中，热处理是改变材料性能的主要手段。在热处理过程中，材料的成分、组织、结构发生变化从而引起了成分结构敏材料的成分、组织、结构发生变化从而引起了成分结构敏感性参数的改变。感性参数的改变。2.42.4金属

12、材料的力学性能金属材料的力学性能 u材料的力学性能：材料的力学性能：是指材料在是指材料在外加载荷（静载荷、外加载荷（静载荷、冲击载荷、交变载荷）冲击载荷、交变载荷）作用下所表现出来的性能。作用下所表现出来的性能。 包括包括强度强度、塑性塑性、硬度硬度、韧性韧性、疲劳疲劳及及断裂断裂等；等； 材料在加工及使用过程中所受的外力称为材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷载荷。 v 材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为为变形变形。v外力去处后能够恢复的变形称为外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形弹性变形。v外力去处后不能恢复的变形称为外力去处后不能恢

13、复的变形称为塑性变形塑性变形。 根据载荷作用性质不同，可分为根据载荷作用性质不同，可分为静载荷、冲击载荷、疲劳静载荷、冲击载荷、疲劳载荷载荷。 根据载荷的作用方式不同，可分为根据载荷的作用方式不同，可分为拉伸载荷、压缩载荷、拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷、扭转载荷。弯曲载荷、剪切载荷、扭转载荷。2.42.4 材料的力学性能材料的力学性能 载荷的形式 一、一、 强度强度图图8-1 拉伸试样拉伸试样 金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。 强度指标一般可通过金强度指标一般可通过金属拉伸试验来测定。拉伸试验采用标准拉伸试样，在拉伸试验机上缓慢施加

14、静属拉伸试验来测定。拉伸试验采用标准拉伸试样，在拉伸试验机上缓慢施加静载荷，同时连续测量力和相应的伸长，直至把试样拉断为止，依据测出的拉伸载荷，同时连续测量力和相应的伸长，直至把试样拉断为止，依据测出的拉伸曲线，求出相应的力学性能指标。曲线，求出相应的力学性能指标。试验时，试件两端装卡在试验机卡头上，施加缓慢增加的拉力，直到把试件拉断为止。 （一）（一） 材料的力学性能材料的力学性能 在万能材料实验机上做拉伸实验拉伸试验拉伸试验 下图为低碳钢的拉伸曲线，图中纵坐标表示载荷单位为N；横坐标表示绝对伸长量L，单位为mm。几个变形阶段：（1）Oe弹性变形阶段（2）es屈服阶段 （3）sd明显塑性变形

15、阶段 （4）db强化阶段 （5）bk缩颈阶段弹性变形弹性变形外力解除后能够完全消失的变形。 塑性变形塑性变形外力解除后仍保留的变形。 (2)弹性极限弹性极限e ： 指材料在弹性变形阶段所能承受的最大应力。指材料在弹性变形阶段所能承受的最大应力。（1）屈服点）屈服点s ：表示材料产生屈服时对应的应力。屈服点也称为屈服强度表示材料产生屈服时对应的应力。屈服点也称为屈服强度。（2）抗拉强度）抗拉强度b ：指试样在拉伸过程中所能承受的最大应力值指试样在拉伸过程中所能承受的最大应力值。 1. 材料的弹性指标材料的弹性指标 塑性塑性是指金属材料在载荷作用下断裂前发生永久变形是指金属材料在载荷作用下断裂前发

16、生永久变形的能力。的能力。塑性指标也是由拉伸试验测得的，常用延伸率和塑性指标也是由拉伸试验测得的，常用延伸率和断面收缩率来表示。断面收缩率来表示。 2.塑性塑性材料的塑性指标材料的塑性指标 （1）伸长率伸长率 ：是指试样拉断后，标距伸长量与原是指试样拉断后，标距伸长量与原始标距的百分比。即始标距的百分比。即式中，式中，l1是试样断裂后的标距（），是试样断裂后的标距（），l 0是试样的原是试样的原始标距（），同一材料的伸长率与试样尺寸有始标距（），同一材料的伸长率与试样尺寸有关。关。%100001lll （2）断面收缩率断面收缩率： 是指试样拉断后横截面积的缩是指试样拉断后横截面积的缩减量与原始

17、横截面积之比。减量与原始横截面积之比。 即即= （A0 - A1） / A0 100% 式中，式中，A1是试样断裂处的最小横断面积（是试样断裂处的最小横断面积（2），），A0 是试样的原始横截面积是试样的原始横截面积(2)。材料的塑性指标材料的塑性指标 硬度硬度是指材料抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕是指材料抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，的能力， 是金属材料重要的机械性能之一。是金属材料重要的机械性能之一。 3.硬度硬度最常用的硬度试验为布氏硬度（布氏硬度（HB）洛氏硬度洛氏硬度(HR) 此外，还有维氏硬度(HV)、肖氏硬度（弹性回跳法）、显微硬度和锤击式布氏硬度等。布氏

18、硬度布氏硬度 测试原理：测试原理：用一定大小的载荷用一定大小的载荷F F，把直径为把直径为D D的钢球压入被测试样表的钢球压入被测试样表面，保持规定时间后卸除载荷，面，保持规定时间后卸除载荷，移去压头，用读数显微镜测出压移去压头，用读数显微镜测出压痕平均直径痕平均直径d d。用载荷。用载荷F F除以压痕除以压痕的表面积所得的商，即为被测材的表面积所得的商，即为被测材料的布氏硬度值料的布氏硬度值。 实验测量实验测量d计算计算/查表查表硬度硬度22dD-D(D2F102. 0 =SF=）HBW（HBS 用用淬火钢球淬火钢球作为压头所测得的布氏硬度用符号作为压头所测得的布氏硬度用符号HBSHBS表表

19、示；示；用用硬质合金球硬质合金球作为压头所测得的布氏硬度用符号作为压头所测得的布氏硬度用符号HBWHBW表示表示。 布氏硬度布氏硬度 采用顶角为120的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球作为压头。如图所示。试验时先施加初载荷，使压头与试样表面接触良好，保证测量准确，再施加主载荷，保持到规定的时间后再卸除主载荷，依据压痕的深度来确定材料的硬度值。洛氏硬度洛氏硬度 1. 原理原理 洛氏硬度洛氏硬度加初载荷加初载荷加主载荷加主载荷卸除主载荷卸除主载荷读硬度值读硬度值v 布氏硬度主要是适用于测定灰铸铁、有色金属、各种软钢布氏硬度主要是适用于测定灰铸铁、有色金属、各种软钢等硬度不是很高的材料。

20、等硬度不是很高的材料。v 优点：能够准确地反映出金属材料的平均性能。优点：能够准确地反映出金属材料的平均性能。v 缺点：操作时间长、压痕较大、不宜用于测量成品和薄件缺点：操作时间长、压痕较大、不宜用于测量成品和薄件v 洛氏硬度洛氏硬度v 优点是操作简单迅速、能够直接从刻盘上读出硬度值，压优点是操作简单迅速、能够直接从刻盘上读出硬度值，压痕小，几乎不伤及工件表面。痕小，几乎不伤及工件表面。v 缺点：压痕较小，当材料内部组织不均匀时，硬度数据波缺点：压痕较小，当材料内部组织不均匀时，硬度数据波动大。动大。 许多零件在工作中，往往不是单纯承受静载荷作用，许多零件在工作中，往往不是单纯承受静载荷作用，

21、还要受到冲击载荷的作用，如活塞销、锤杆、冲模和锻还要受到冲击载荷的作用，如活塞销、锤杆、冲模和锻模等。在设计和制造受冲击载荷的零件和工具时，必须模等。在设计和制造受冲击载荷的零件和工具时，必须考虑所用材料的冲击吸收功或冲击韧性。考虑所用材料的冲击吸收功或冲击韧性。 对于承受冲击载荷的零件，如汽车发动机中的活塞、对于承受冲击载荷的零件，如汽车发动机中的活塞、曲轴、减震弹簧，不仅要求具有高的强度和一定的塑性，曲轴、减震弹簧，不仅要求具有高的强度和一定的塑性，还必须具备足够的冲击韧度。还必须具备足够的冲击韧度。 金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧

22、性。目前常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定金属材料的性。目前常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定金属材料的冲击韧性。冲击韧性。 4.冲击韧性冲击韧性冲击韧性冲击韧性 （a） （b） 图3. 5 冲击试验示意图1-摆锤；2-机架；3-试样；4-刻度盘；5-指针冲击韧度的测定方法，如图所示。是将被测材料制成标准缺口试样，在冲击试验机上由置于一定高度的重锤自由落下而一次冲断。冲断试样所消耗的能量称为冲击功Ak，其数值为重锤冲断试样的势能差。冲击韧度值ak就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功，这个值越大，则韧性越好，受冲击时，越不容易断裂。5.疲劳疲劳在汽车上的许多零件中，比如各种轴、齿轮、弹簧、连杆等，要

23、受到大小和方向呈周期性变化的载荷作用。这种交变载荷虽然小于材料的强度极限，甚至小于其弹性极限，但经多次循环后，在没有明显的外观变形时也会发生断裂，这种破坏称作疲劳破坏或疲劳断裂疲劳破坏或疲劳断裂。这种破坏都是突然发生的，具有很大的危险性。疲劳试验 疲劳曲线 疲劳强度-1是表示材料以周期性交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力，其大小与应力变化的次数有关。对于黑色金属规定循环次数为107次，有色金属循环次数为108次。 疲劳失效原因分析:由于材料表面或内部存在有划痕、尖角、夹杂等缺陷，这些有缺陷部位的局部应力大于屈服点，会产生局部变形引起微裂纹，成为疲劳源，随着应力循环次数的增加，微裂纹逐渐扩展，

24、使零件承载的横截面大大减少，以至于不能承受载荷而突然断裂。为了提高金属的疲劳强度，可以通过改善零件的结构形状，避免应力集中，减小表面粗糙度值，进行表面热处理和强化处理等方法。 THANK YOU!第二讲第二讲 汽车常用材料汽车常用材料 v碳素钢v合金钢v铸铁v有色金属及合金v非金属材料v复合材料 铸铁铸铁 碳的质量分数大于2.11、小于6.67的铁碳合金为铸铁。 钢铁材料 以铁、碳为基础的铁碳合金。 碳素钢碳素钢 碳的质量分数(含碳量)小于2.11的铁碳合金称为碳素钢。一、碳钢一、碳钢(1)按按碳的质量分数碳的质量分数分分低碳钢低碳钢W(C) 0.25%中碳钢中碳钢 0.25% W(C) 0.

25、6%高碳钢高碳钢W(C) 0.6%(2)按按钢的质量钢的质量分（分（S、P含量）含量） 普通碳素钢普通碳素钢 Ws 0.055%，Wp 0.045% 优质碳素钢优质碳素钢 Ws、 Wp 0.040% 高级优质碳素钢高级优质碳素钢 Ws 0.030% ，Wp 0.035% 1.1.碳钢的分类碳钢的分类(3)按按钢的用途钢的用途分分碳素结构钢碳素结构钢 ：用于制造各种机械零件、工程构件。一：用于制造各种机械零件、工程构件。一般为低、中碳钢。般为低、中碳钢。碳素工具钢碳素工具钢 ：用于制造各种工具。一般为高碳钢。：用于制造各种工具。一般为高碳钢。(4)按按冶炼方法冶炼方法分分 镇静钢：是钢液在浇注前

26、用锰铁、硅铁、铝进行充分镇静钢：是钢液在浇注前用锰铁、硅铁、铝进行充分脱氧，注入模子后，钢液不发生碳脱氧，注入模子后，钢液不发生碳氧反应而处于镇静状氧反应而处于镇静状态，故称镇静钢（态，故称镇静钢（Z）。）。 沸腾钢：是在冶炼后期将钢液用少量锰铁轻度脱氧，沸腾钢：是在冶炼后期将钢液用少量锰铁轻度脱氧，钢液氧含量较高，注入锭模后发生碳钢液氧含量较高，注入锭模后发生碳氧反应，析出大量氧反应，析出大量的的CO气体，引起钢液沸腾，故称为沸腾钢（气体，引起钢液沸腾，故称为沸腾钢（F）。）。1.1.碳钢的分类碳钢的分类1.1.碳钢的分类碳钢的分类杂质元素对钢性能的影响 1.有益元素 Si 有很强的固溶强化

27、作用,能脱氧。 Mn 脱氧、去硫,提高钢的强度和硬度。2.有害元素: P 有很强的固溶强化作用,低温韧性差 ( 冷脆 )。 S 能引起钢在热加工时或高温工作下开裂 ( 热裂 )。2.2.碳钢的牌号及用途碳钢的牌号及用途碳素结构钢碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢碳素工具钢碳素工具钢 （1）普通碳素结构钢）普通碳素结构钢 有害杂质硫、磷和非金属夹杂物较多，同等情况下塑性、有害杂质硫、磷和非金属夹杂物较多，同等情况下塑性、韧性较低；但冶炼容易、工艺性好且价格便宜，能满足一般韧性较低；但冶炼容易、工艺性好且价格便宜，能满足一般工程构件和普通零件的性能要求，因此应用广泛。工程构件和普通零件的性能要

28、求，因此应用广泛。一般用于一般用于受力不大、制造要求不高的机械零件受力不大、制造要求不高的机械零件（如螺钉、螺母）和厂（如螺钉、螺母）和厂房、桥梁、船舶等建造结构件。房、桥梁、船舶等建造结构件。 普通碳素结构钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音第一个字普通碳素结构钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音第一个字母母“Q”、屈服点数值、质量等级符号和脱氧方法符号四个部、屈服点数值、质量等级符号和脱氧方法符号四个部分按顺序组成。如：分按顺序组成。如：Q235AF表示屈服点为表示屈服点为235MPa的的A级级沸腾钢。沸腾钢。 用途钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。 多边

29、型角钢多边型角钢螺钉、铆钉螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢钢筋、螺纹钢建筑构件建筑构件钢桥梁钢桥梁（2）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢 有害杂质硫、磷和非金属夹杂物较少，品质较高，塑有害杂质硫、磷和非金属夹杂物较少，品质较高，塑性、韧性比（普通）碳素钢好。主要用于制造较重要性、韧性比（普通）碳素钢好。主要用于制造较重要的机械零件。的机械零件。 优质结构钢的牌号用两位数字表示，两位数字表优质结构钢的牌号用两位数字表示，两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数。如示该钢的平均含碳量的万分数。如45钢表示平均含碳钢表示平均含碳量为量为0.45的优质碳素结构钢。若含锰量较高，数字的优质碳素结构钢。若含锰量较高，数字

30、后面应加后面应加“Mn”，以示区别。如：，以示区别。如：60Mn。用途用途较重要的零件，如较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧齿轮、轴、连杆、弹簧等。等。 热处理：热处理：渗碳、淬火、回火等。渗碳、淬火、回火等。上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质5050号中号中碳素钢锻制而成，先正火后半精加工，最后碳素钢锻制而成，先正火后半精加工，最后经中频淬火后再精加工经中频淬火后再精加工 汽车曲轴汽车曲轴常用钢号及其应用常用钢号及其应用08 08 、 10 10钢钢: :强度低强度低, ,塑性好塑性好, ,具有良好的冲压、拉深及具有良好的冲压、拉深及焊接性能焊接性能, ,用于

31、制造冷冲压件用于制造冷冲压件, ,如汽车和拖拉机油箱、仪如汽车和拖拉机油箱、仪表板、汽缸盖衬垫、连杆轴瓦的钢背、曲轴止推片等表板、汽缸盖衬垫、连杆轴瓦的钢背、曲轴止推片等. .15 15 、2020钢钢: :渗碳渗碳, ,表硬内韧表硬内韧, ,作凸轮、小齿轮、摩擦片、作凸轮、小齿轮、摩擦片、活塞销、摇臂等活塞销、摇臂等30553055钢钢: :调质调质, ,综合机械性能好综合机械性能好, ,制齿轮、连杆、轴类等制齿轮、连杆、轴类等60706070钢钢, ,淬火淬火, ,中回中回, ,制造弹性元件制造弹性元件, ,如汽车气门弹簧如汽车气门弹簧. . （3）碳素工具钢的牌号、性能及用途）碳素工具钢

32、的牌号、性能及用途 碳素工具钢的牌号由汉字碳素工具钢的牌号由汉字“碳碳”的汉语拼音第一个字母的汉语拼音第一个字母“T”加上阿拉伯数字组成，其数字表示钢中平均含碳量的千加上阿拉伯数字组成，其数字表示钢中平均含碳量的千分数。分数。如：如：T8钢表示平均含碳量为钢表示平均含碳量为0.8的碳素工具钢。若的碳素工具钢。若为高级优质碳素工具钢，则应在牌号后面标以字母为高级优质碳素工具钢，则应在牌号后面标以字母A，如，如T12A钢表示平均含碳量为钢表示平均含碳量为1.2的高级优质碳素工具钢。的高级优质碳素工具钢。 碳素工具钢的含碳量在碳素工具钢的含碳量在0.70以上，硬度高，耐磨性好，以上，硬度高，耐磨性好

33、，碳素工具钢都是优质钢或高级优质钢。碳素工具钢主要用于碳素工具钢都是优质钢或高级优质钢。碳素工具钢主要用于制造刀具、模具和量具。制造刀具、模具和量具。用途用途冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。 螺纹量规螺纹量规热处理热处理：淬火：淬火 + + 低温回火低温回火 合金钢合金钢 在碳钢的基础上加入有益的其他元素形成的钢，称为合金钢。 常用的合金元素有：铬(Cr)、镍(Ni)、硅(si）、铝(Al)、硼(B)、钨(w)、钼(Mo)、钛(Ti)及稀土元素Re等。二、合金钢二、合金钢合金结构钢合金结构钢 低合金钢低合金钢合金工具钢合金工具钢 中合金钢中合金钢特殊性能钢特殊性

34、能钢 高合金钢高合金钢 类型：碳钢碳钢：价格低，但是，力学性能低，淬透性低，回火抗力：价格低，但是，力学性能低，淬透性低，回火抗力差，耐热、耐低温、耐蚀等特殊性能差。差，耐热、耐低温、耐蚀等特殊性能差。 1.合金结构钢的牌号合金结构钢的牌号由两位数字元素符号数由两位数字元素符号数字三个部分组成。前两位数字表示该钢的平均含碳量字三个部分组成。前两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数；元素符号表示钢中含有的主要合金元素，的万分数；元素符号表示钢中含有的主要合金元素，后面的数字表示合金元素的含量。合金元素含量小于后面的数字表示合金元素的含量。合金元素含量小于1.5时不标时不标。 如：如：40Cr钢表示

35、平均含碳量为钢表示平均含碳量为0.40，主要合金，主要合金元素为元素为Cr，其含量在，其含量在1.5以下的合金结构钢；以下的合金结构钢；60Si2Mn钢表示平均含碳量为钢表示平均含碳量为0.60，主要合金元素，主要合金元素为为Si、Mn，其平均含量分别为，其平均含量分别为2、1.5的合金结的合金结构钢。构钢。 2.合金工具钢的牌号由合金工具钢的牌号由“一位数字一位数字+合金元素符号合金元素符号+数字数字”构成，前一位数表示平均含碳量的构成，前一位数表示平均含碳量的千分之几千分之几，当当含碳量大于或者等于含碳量大于或者等于1%时不标注时不标注。合金元素及其含。合金元素及其含量的标注与合金结构刚相

36、同。例如：量的标注与合金结构刚相同。例如：9SiCr表示平均含表示平均含碳量为碳量为0.9%，平均含硅，平均含硅.含铬量均小于含铬量均小于1.5%的合金工的合金工具钢。具钢。 3.特殊性能钢的牌号：表示方法和合金工具钢基特殊性能钢的牌号：表示方法和合金工具钢基本相同。本相同。 4.滚动轴承钢的牌号：表示方法和合金工具钢基本滚动轴承钢的牌号：表示方法和合金工具钢基本相同，但是当合金元素为相同，但是当合金元素为Cr时，时，Cr后面的数字表示含后面的数字表示含铬量的千分之几铬量的千分之几，并且在其牌号前，并且在其牌号前冠上字母冠上字母G。例如：。例如：GCr9表示平均含铬量为表示平均含铬量为0.9%

37、的滚动轴承钢。的滚动轴承钢。1 1低合金结构钢低合金结构钢成分成分 0.12%w(C)0.12%w(C)0.2% 0.2% ，主加元素，主加元素MnMn，附加，附加V V、TiTi性能性能 强度、塑性、韧性高，焊接、耐磨、强度、塑性、韧性高，焊接、耐磨、耐腐蚀、冷成形性能好。耐腐蚀、冷成形性能好。用途：低合金结构钢在汽车上常用于制造车纵架、横梁和前保险杠骨架等结构件。牌号：低合金结构钢的牌号采用“Q加屈服点数值和质量等级符号”的新格式表示。例如：Q390A表示屈服点为390MPa的A级低合金结构钢。高压容器高压容器桥梁桥梁船舶船舶车辆车辆应用应用2 2合金渗碳钢合金渗碳钢成分成分 w(C)=0

38、.1w(C)=0.10.25%, 0.25%, 韧性好。合金元韧性好。合金元素提高淬透性、耐磨性素提高淬透性、耐磨性, , 细化晶粒。细化晶粒。性能性能 渗层硬度高，耐磨，抗接触疲劳；心渗层硬度高，耐磨，抗接触疲劳；心部韧性高、强度大。部韧性高、强度大。用途用途 表面要求具有高硬度、高耐磨性，而表面要求具有高硬度、高耐磨性，而芯部要求具有高强度和韧性的机械零件。芯部要求具有高强度和韧性的机械零件。2 2合金渗碳钢合金渗碳钢渗渗C钢的牌号（摘自钢的牌号（摘自GB/T3077-1999GB/T3077-1999）（渗）（渗C C: 930: 930，回火：，回火：200 200 ）主主 要要 化化

39、 学学 成成 分分, %预备处理预备处理淬火淬火, CMnCr，Ni0.170.240.170.240.500.801.301.600.701.00 880 800水水, 油油880水水, 油油0.170.230.170.230.901.200.801.100.901.201.001.30 850 油油880 870 油油钢号钢号20Cr20MnV20CrMn20CrMnTi淬淬透透性性低低中中高高18Cr2Ni4WA20Cr2Ni4A0.130.190.170.23W0.81.20.300.601.351.654.04.51.251.653.253.75950 850空空 880 780油油

40、机械性能机械性能bMPasMPa83535785540 05909301080735835118011808351080aKU2J475547557863热处理应用应用 耐磨件耐磨件 2020CrCr，小轴、活塞销、小齿，小轴、活塞销、小齿轮。轮。 2020CrMnTiCrMnTi，汽车齿轮。，汽车齿轮。1818Cr2Ni4WACr2Ni4WA，如曲轴、连杆。，如曲轴、连杆。 渗碳渗碳 淬火淬火 低温回火低温回火3 3合金调质钢合金调质钢成分成分 w(C)=0.25w(C)=0.250.50%0.50%，合金元素消除回火脆性。，合金元素消除回火脆性。 MnMn、CrCr、NiNi、B B、 S

41、iSi用来提高淬透性，用来提高淬透性，MoMo、W W可抑制可抑制第二类回火脆性，第二类回火脆性，TiTi、V V细化晶粒。细化晶粒。性能性能 经热处理后综合机械性能高经热处理后综合机械性能高用途用途 主要用来制造承受较大载荷的重要零件。主要用来制造承受较大载荷的重要零件。调质钢的牌号（摘自调质钢的牌号（摘自GB/T3077GB/T307719991999）淬淬透透性性钢号钢号主主 要要 成成 分分, , %淬火淬火回火回火CMnSiCr低低450.420.500.500.800.170.37830840水水580640空空40Cr0.370.450.500.80Cr 0.81.10850油油

42、500 水，油水，油中中高高35CrMo0.320.400.400.70Cr 0.81.10850油油550 水，油水，油38CrMoAlA0.350.42Al 0.71.1Cr 1.351.65940水，油水，油640水，油水，油40CrMnMo0.370.450.901.20Cr 0.91.20850油油600 水，油水，油机械性能机械性能 bMPasMPaaKU2J6003553940MnB0.370.441.101.400.200.40850油油500 水，油水，油9807854798078547980835639808357198078563热处理热处理应用应用: : 轴类、连杆、齿

43、轮轴类、连杆、齿轮 4040CrCr，一般尺寸重要零件，如齿轮、主轴。，一般尺寸重要零件，如齿轮、主轴。 3535CrMoCrMo，较大截面零件，如曲轴、连杆。，较大截面零件，如曲轴、连杆。 4040CrNiMoCrNiMo，大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮。，大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮。调质，可附加表面淬火或化学热处理。调质，可附加表面淬火或化学热处理。 应用应用: :汽车曲轴汽车曲轴圆锥齿轮圆锥齿轮4 4合金弹簧钢合金弹簧钢成分成分 w(C)=0.450.70 %， Si, Mn为主要元素。为主要元素。性能性能 疲劳强度和抗拉强度高，塑性、韧性良好，耐疲劳强度和抗拉强度高，塑性、

44、韧性良好，耐震动、冲击。震动、冲击。用途用途用于制造弹簧和弹性元件的专用钢。用于制造弹簧和弹性元件的专用钢。65Mn合金弹簧钢常用于小弹簧，合金弹簧钢常用于小弹簧，55Si2Mn,60Si2Mn常用常用于大截面弹簧。于大截面弹簧。4 4合金弹簧钢合金弹簧钢钢号钢号主主 要要 成成 分分, , %淬火淬火 油油 回回火火机械性能机械性能 CMnSi, CrbMPasMPa10%akkJ/m2650.620.700.500.800.170.37840油油50010008009450850.820.900.500.800.170.37820油油48011501000660065Mn0.620.700

45、.901.200.170.37830油油5401000800880060Si2Mn0.560.640.600.901.502.00870油油48013001200580050CrVA0.460.540.500.80Cr 0.81.10850油油500130011505 9800（摘自（摘自GB/T12221985） 汽车板簧汽车板簧火车螺旋弹簧火车螺旋弹簧应用应用 6565MnMn、60Si2Mn60Si2Mn：汽车，拖拉机，机车的板簧和螺旋弹簧。：汽车，拖拉机，机车的板簧和螺旋弹簧。汽车板簧汽车板簧大型热卷弹簧大型热卷弹簧热卷大弹簧热卷大弹簧弹簧丝弹簧丝5 5滚动轴承钢滚动轴承钢成分成分 w

46、(C)=0.95%1.0 %性能性能 具有较高的硬度和耐磨性，有较高的抗压强度具有较高的硬度和耐磨性，有较高的抗压强度和疲劳强度，有足够的韧性和一定的耐蚀性。和疲劳强度，有足够的韧性和一定的耐蚀性。用途用途用于制造滚动轴承相关部位的专用钢。用于制造滚动轴承相关部位的专用钢。牌号：在合金元素为牌号：在合金元素为Cr时，后面的数字表示含铬量的千时，后面的数字表示含铬量的千分之几，并且在前冠上字母分之几，并且在前冠上字母G。合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入合金元素制成的。合金工具钢具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、热硬性和回火稳定性等。因而可以制造刃具、模具、量具和其它工具。合金工具钢合金工具

47、钢 合金刃具钢合金刃具钢：主要用来制造金属切削刀具。：主要用来制造金属切削刀具。 合金模具钢合金模具钢：主要用来制造各种金属成形用的模具。：主要用来制造各种金属成形用的模具。 合金量具钢合金量具钢：量具用来测量工件尺寸的工具（如游标卡：量具用来测量工件尺寸的工具（如游标卡尺、量规。尺、量规。量量 具具刃刃 具具模模 具具合金工具钢的牌号合金工具钢的牌号由数字元素符号数字三个部分组成。由数字元素符号数字三个部分组成。前面的数字表示该钢的平均含碳量的千分数（当含碳量前面的数字表示该钢的平均含碳量的千分数（当含碳量1时，则不予标出）；元素符号表示钢中含有的主要合金时，则不予标出）；元素符号表示钢中含

48、有的主要合金元素，后面的数字表示合金元素的含量。合金元素含量小元素，后面的数字表示合金元素的含量。合金元素含量小于于1.5时不标时不标。如：。如：9SiCr钢表示平均含碳量为钢表示平均含碳量为0.9，主要合金元素为主要合金元素为Si、Cr，其含量均在，其含量均在1.5以下的合金工以下的合金工具钢；具钢；Cr12MoV钢表示平均含碳量钢表示平均含碳量1，主要合金元素，主要合金元素为为Cr，其平均含量分别为，其平均含量分别为12合金元素合金元素Mo、V，其平均，其平均含量均含量均1.5的合金工具钢。的合金工具钢。1 1不锈钢不锈钢2 2耐热钢耐热钢3 3耐磨钢耐磨钢三三 特殊性能钢特殊性能钢1.不

49、锈钢不锈钢性能：在腐蚀介质中具有高抗腐蚀能力，含碳量低，经热处理后能获得良好的塑性和焊接性能。用途：主要用于制造腐蚀介质下工作的机械零件。原理：加入Cr或者Ni能使刚表面形成一层致密的氧化膜，将钢与外部介质隔离，防止继续被腐蚀。碳能保证钢的强度硬度，但是会降低耐蚀性，所以不锈钢碳含量较低。耐耐 热热 钢钢 的的 用用 途途发动机叶片发动机叶片航空发动机航空发动机汽轮机叶片汽轮机叶片汽车阀门汽车阀门耐磨钢用途耐磨钢用途用途：履带、铁道岔道用途：履带、铁道岔道、挖掘机、拖拉机、坦克的履带板等挖掘机、拖拉机、坦克的履带板等 代表牌号代表牌号Mn13Mn13 含碳量大于含碳量大于2.11%2.11%、

50、并含有较多硅、锰、硫、磷等、并含有较多硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金称为铸铁杂质元素的铁碳合金称为铸铁。 根据铸铁中石墨形态不同，铸铁可分为：灰铸铁中的石墨呈片状；可锻铸铁中的石墨呈团絮状；球墨铸铁中的石墨呈球状，蠕墨铸铁中的石墨呈蠕虫状。四四 铸铁铸铁有色金属是指钢铁以外的其他金属。有色金属种类很多，又具有某些独特的性能，是工业上不可缺少的金属材料，有色金属应用较广的是铝、铜及其合金和轴承合金。 钢铁材料也称为黑色金属。四、有色金属及其合金四、有色金属及其合金v显著特点是：密度小、塑性高但强度、硬度低.可以经冷变形或通过合金化使其强化；可以进行冷、热压力加工。v铝导电、导热性良好，仅次于