第二章钢铁材料及其在汽车上的应用课件.ppt

1、2023-2-7第二章钢铁材料及其在汽车上的应用第二章钢铁材料及其在第二章钢铁材料及其在汽车上的应用汽车上的应用第二章钢铁材料及其在汽车上的应用第二章 钢铁材料及其在汽车上的应用第二章钢铁材料及其在汽车上的应用第一节 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第二章钢铁材料及其在汽车上的应用教学内容：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.常用碳素钢的优缺点及牌号表示重点：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

2、、冷脆等名词。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用v铁碳合金是汽车用材的主体，其用量超过汽车用材总量的2/3。v钢铁材料包括碳素钢、合金钢和铸铁。v含碳量小于2.11的铁碳合金称为钢。v含碳量大于2.11的铁碳合金称为铸铁。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用我国是世界上最早炼钢的国家。早在公元前6世纪的春秋晚期我国就有了生铁器物，后来又用生铁冶炼成钢。而西方生铁炼钢技术到19世纪才出现，而且是从中国工匠处学到的，但此后西方冶金技术不断进步，远远超过我国。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用碳素钢在汽车上的应用v再找点汽车图片资料第二章钢铁材料及其在汽车上的应用一、碳及常存元素对碳素钢性能的影响v1、碳的

3、影响从图中我们可以看出，随着含碳量增加，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，强度达到最大值，以后随着含碳量得增加，除硬度继续升高外，强度明显下降，塑性和韧性进一步降低。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用2、常存元素的影响（1）锰、硅的影响 锰、硅是有益元素，能提高钢的强度和硬度。其中，硅还能使钢的流动性变好，有利于浇铸成型，但过高会降低钢的塑性；锰还可以减少硫对钢的有害作用。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用泰坦尼克号v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，那么对于船身的材料，大家清楚吗？科学家从船身的材料上也发现了点原因。在本节课程中我们将会了

4、解到。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用（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”现象；磷虽能增强钢的硬度和强度，但磷能使钢在低温时塑性和韧性大大下降，这种现象称为“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，钢中应严格控制硫、磷的含量。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用二、碳素钢的分类1、按钢的含碳量分类v低碳钢：C0.25v中碳钢：C 0.250.60v高碳钢：C 0.60第二章钢铁材料及其在汽车上的应用2、按钢的质量分类v普通钢：S 0.050，P 0.045v优质钢：S 0.035

5、，P 0.035v高级优质钢：S 0.025，P 0.025v特级优质钢：S 0.015，P 0.025第二章钢铁材料及其在汽车上的应用3、按钢的用途分类碳素结构钢：用于制造汽车零件和工程构件碳素工具钢：用于制造刀具、量具和模具4、按冶炼时脱氧程度的不同分沸腾钢：脱氧程度不完全的钢 镇静钢：脱氧程度完全的钢半镇静钢：脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间的钢第二章钢铁材料及其在汽车上的应用三、常用碳素钢1、碳素结构钢碳素结构钢的含碳量在0.060.38之间，杂质元素硫、磷的含量较多，故强度不够高。牌号表示方法：Q+屈服强度+质量等级符合 +脱氧程度符合例：Q235-A*F表示屈服强度为235MPa的A

6、级沸腾钢第二章钢铁材料及其在汽车上的应用2、优质碳素结构钢优质碳素结构钢是应用极为广泛的机械制造用钢。杂质元素硫、磷含量较少，经热处理后有较好力学性能，常用于制造较重要的机械零件。牌号表示：用两位数表示，数字表示钢中平均含碳量得万分数。例：45钢表示平均含碳量为45的优质碳素结构钢。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用v知识链接优质碳素结构钢的分类：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，通过调质处理来提高其综合性能。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。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用3、铸造碳钢铸造碳钢是将钢液直接

7、浇注成零件毛坯的碳钢。用于汽车上一些形状复杂，难以锻造或切削加工的两年关键，用铸铁铸造又难以达到较高性能要求时，一般用铸钢铸造。特性：具有较好的强度、塑性和韧性，且具有良好的焊接性能，但铸造性能不如铸铁。牌号表示：ZG+屈服强度数值+抗拉强度数值例：ZG200-400表示屈服强度不小于200MPa，抗拉强度不小于400MPa的铸钢。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用小结：（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）常用碳素钢第二章钢铁材料及其在汽车上的应用 谢谢！第二章钢铁材料及其在汽车上的应用第二节 钢的热处理简介 现象：放在水中冷却的一根钢丝

8、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。钢丝的水冷与空冷钢丝的水冷与空冷第二章钢铁材料及其在汽车上的应用教学目的与要求：1.了解热处理的基本原理。2.掌握常用热处理的主要工艺过程、作用与应用。3.了解机械零件常用的表面防护方法。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用教学内容：1.钢的热处理的基本原理。2.钢的常规热处理的种类，工艺过程，作用及应用。3.钢的表面热处理的种类，工艺过程，作用及应用。重点：钢的常用热处理，作用及应用。难点：钢的热处理的基本原理。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用v铁碳合金是汽车用材的主体，其用量超过汽车用材总量的2/3。v钢铁材料包

9、括碳素钢、合金钢和铸铁。v含碳量小于2.11的铁碳合金称为钢。v含碳量大于2.11的铁碳合金称为铸铁。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用 热处理是将钢在固态下加热、保温和冷却，使钢的组织结构发生变化，以获得所需性能的一种工艺方法。其目的是改善材料的性能，充分发挥材料的潜力，延长其使用寿命。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用v分类第二章钢铁材料及其在汽车上的应用一、普通热处理 普通热处理通常是指对工件进行整体的热处理。常用的有：退火、正火、淬火和回火。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用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理工艺。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用退火的

10、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。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用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理工艺。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用正火的目的：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。正火与退火基本相同，只是由于冷却速度稍快，使钢的强度与硬度要比退火处理高。1完全退火 2球化退火 3去应力退火 4正火第二章钢铁材料及其在汽车上的应用退火与正火机械零件一般的加工工艺顺序：作用：作用：消除前一工序所造成的某些组织缺陷及内应力，

11、可以改善材料的切削性能，为随后的切削加工及热处理（淬火回火）做好组织准备。即对金属进行软化处理。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用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理工艺。目的目的：改变金属的组织结构（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。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用v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。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用4、回火 回火就是将淬火后的钢件加热到一定温度以下，保温一定时间后冷却的热处理工艺。回火的目的：主要用来减少和消除钢淬火时产

12、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，以满足使用要求；稳定组织，以保证工件在使用中形状和尺寸不发生变化。一般来说，几乎所有的淬火零件都需要进行回火处理。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用1）低温回火能消除钢件因淬火而产生的内应力，并保持淬火钢的高硬度、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。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用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。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用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理，如汽

13、车的半轴、螺栓、齿轮等。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用二、表面热处理汽车上许多零件是在交变载荷、冲击载荷及强烈摩擦条件下工作的，这些零件表面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。为了满足使用要求，通常用表面热处理的方法来实现。分类：表面淬火和表面化学热处理汽车变速齿轮 传动齿轮轴 第二章钢铁材料及其在汽车上的应用1、表面淬火 表面淬火表面淬火仅对工件表层进行淬火的热处理工艺。原理原理：通过快速加热，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即予以冷却淬火。适用适用：中碳钢、中碳合金钢。方法方法：火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火第二章钢铁材料及其在汽车上的应用（1）

14、火焰加热表面淬火利用氧-乙炔火焰对工件表面进行加热，使其表面迅速达到淬火温度，随即喷水冷却。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用（2）感应加热表面淬火利用感应电流通过工件时产生的热效应，使工件表面迅速达到淬火温度，随即快速喷水冷却的过程。电流电流第二章钢铁材料及其在汽车上的应用2、表面化学热处理表面化学处理是通过一定的工艺方法，将一种或几种元素渗入钢件表面，以改变其化学成分和组织结构，从而获得所需性能的热处理工艺。按渗入元素不同，分：渗碳、渗氮和碳氮共渗。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用（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渗入工件表层的化学热处理方法。第二章钢铁材料及

15、其在汽车上的应用（2）渗氮将活性氮原子渗入钢件表面的热处理工艺，也称氮化处理。与渗碳相比，渗氮能使工件表面具有更高的硬度和耐磨性，并能提高工件的耐蚀性，而且由于渗氮后不必进行淬火处理，所以变形也很小。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用（3）碳氮共渗也称氰化处理。共渗完后还需进行淬火及回火处理。经过碳氮共渗后的钢件表面具有很高的硬度、耐磨性和疲劳强度，并具有一定的耐蚀性。第二章钢铁材料及其在汽车上的应用三、典型零件热处理分析1锉刀 第二章钢铁材料及其在汽车上的应用2汽车变速齿轮 第二章钢铁材料及其在汽车上的应用3汽车传动齿轮轴 第二章钢铁材料及其在汽车上的应用小结：（1）普通热处理的方法和目的 （2）表面热处理的方法和作用 （3）区分“四火”的区别和各自的优点 2023-2-7第二章钢铁材料及其在汽车上的应用