模块四黑色金属材料

1、模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 掌握碳素钢的分类及牌号。 掌握碳素钢在汽车上的应用。课题一课题一 碳素钢碳素钢模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 碳素钢(见图411) 通常指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金,除铁、碳和少量的硅、锰、磷、硫等杂质外,不含其他合金元素的钢。实际使用的碳素钢,其碳质量分数一般不超过1.4%。碳素钢的性能主要取决于含碳量,含碳量增加,钢的强度、硬度升高,塑性、韧性和可焊性降低。你知道汽车上哪些零件是用碳素钢制造的吗?图411 碳素钢模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 一、碳素钢的分类一、碳素钢的分类 1.按碳的质量分数分类按碳的质量分数分类 (1)

2、低碳钢：碳的质量分数为wC0.25%的钢，易于进行各种加工如锻造、焊接和切削，常用于制造链条、铆钉、螺栓(见图412)、轴等。 (2)中碳钢：碳的质量分数为0.25%wC0.60%的钢，可以制造锤、撬棍或切削工具，如钻头(见图413)、丝锥、铰刀(见图414)等。图412 螺栓图413 钻头图414 铰刀模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 2.按材质按材质(主要根据硫、磷质量分数主要根据硫、磷质量分数) 分类分类 (1)普通钢:ws0.055%,wP0.045%; (2)优质钢:ws0.040%,wP0.040%; (3)高级优质钢:ws0.030%,wP0.035%; (4)特级优质钢:

3、ws0.025%,wP0.030%。 3.按用途分类按用途分类 (1)碳素结构钢：用于制造各种机器零件和工程结构件，多为低碳钢和中碳钢。 (2)碳素工具钢：用于制造各种刀具、量具和模具，多为高碳钢。 碳素工具钢的应用如图415所示。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料图415 碳素工具钢的应用a)錾子 b)锤子 c)锉刀 d)丝锥 e)板牙 f)钻头 g)锯条模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 二、汽车常用碳钢二、汽车常用碳钢 1.普通碳素结构钢普通碳素结构钢 这类钢主要保证机械性能，故其牌号体现其机械性能。 牌号:用Q+数字表示，其中Q 为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服强度

4、的数值。 例如，Q275表示屈服强度为275MPa。 若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，即硫、磷质量分数不同。其中A 级钢硫、磷质量分数最高，D 级钢硫、磷质量分数最低，即A、B、C、D表示钢材质量依次提高。 若在牌号后面标注字母F则为沸腾钢，标注b为半镇静钢，不标注F或b者为镇静钢，标注TZ为特殊镇静钢。 例如，Q235-AF表示屈服强度为235MPa的A 级沸腾钢。Q235-C表示屈服强度为235MPa的C级镇静钢。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢 优质碳素结构钢必须保证钢的化学成分和机械

5、性能。优质碳素钢中所含的有害杂质元素(硫、磷元素等)和非金属夹杂物较少，机械性能和钢材的表面质量较好，其组织也较均匀。此类钢主要用于制造经过热处理且技术性能要求较高的零件。 根据化学成分不同，优质碳素结构钢又分为两类： (1)普通含锰量钢 (2)较高含锰量钢 根据碳质量分数、热处理和用途的不同,优质碳素结构钢还可分为以下三类： (1)渗碳钢：碳的质量分数为0.15%0.25%。 (2)调质钢：碳的质量分数为0.25%0.50%。 (3)弹簧钢：碳的质量分数为0.55%0.9%。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料图416 优质碳素结构钢在汽车上的应用a)飞轮齿环 b)油底壳 c)气门弹簧座

6、d)车轮螺栓优质碳素结构钢在汽车上的应用如图416所示。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料优质碳素结构钢的应用举例见表412。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 3.碳素铸钢碳素铸钢 铸钢能制造形状复杂的零件，而锻造件则无法做到，所以汽车上许多零件是用铸钢铸造而成的。铸钢的碳的质量分数一般为0.15%0.6%，使用前应进行热处理以改善性能。铸钢的牌号由ZG和两组数字组成，其中ZG为铸钢的代号，代号后面的两组数字分别表示屈服强度s (MPa)和抗拉强度b (MPa)。例如，ZG270500表示屈服强度为270MPa、抗拉强度为500MPa的铸钢。 铸钢在汽车上的应用如图417所示。图41

7、7 铸钢在汽车上的应用a)化油器 b)变速叉模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 了解铁碳合金相图的含义与分析方法。 了解铁碳合金的成分、组织与性能之间的关系。 掌握热处理的分类方法和钢的普通热处理方法。 掌握钢的表面热处理方法。课题二课题二 铁碳合金相图及钢的热处理铁碳合金相图及钢的热处理模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 一、铁碳合金相图一、铁碳合金相图 1.铁碳合金相图的概念铁碳合金相图的概念 铁碳合金相图是在极其缓慢冷却(或极其缓慢加热)的条件下，不同成分铁碳合金的组织状态随温度变化的图解。 工业用铁碳合金的含碳量一般不大于5%，含碳量大于6

8、.69% 的铁碳合金的脆性很大,没有实用价值。因此，一般所说的铁碳合金相图实际上是Fe- Fe3C 相图,图421所示是简化后的Fe- Fe3C 相图。图421 简化后的铁碳合金相图模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 2.铁碳合金相图的含义铁碳合金相图的含义 Fe-Fe3C相图中各特性点的温度、含碳量及其含义见表421。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料Fe-Fe3C相图中的特性线及其含义见表422。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料3.铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析 Fe-Fe3C相图的纵坐标表示温度,横坐标表示成分。左端原点wC=0%,即纯铁;右端点wC=6.69%,即Fe3

9、C。 各主要线的意义： 相图中的线是把具有相同转变性质的各个成分合金的开始点和终了点,分别用光滑曲线连接起来得到的,代表了铁碳合金内部组织发生转变的界限。(1)ACD 线液相线;(2)AECF 线固相线;(3)AC 线奥氏体结晶开始线;(4)AE 线奥氏体结晶终了线;(5)GS 线铁素体析出开始线;(6)GP 线铁素体析出终了线;(7)PQ 线Fe3C 析出线(8)ES 线Fe3C 析出线;(9)PSK 线共析线;(10)CD 线一次渗碳体结晶开始线;(11)ECF 线共晶线。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料二、铁碳合金的基本组织二、铁碳合金的基本组织1.铁素体铁素体(F)图422 铁素

10、体的模型 图423 铁素体的显微组织 碳溶解在-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用符号F表示。由于-Fe是体心立方晶格(见图422)，晶格间隙较小，因而碳在-Fe中的溶解度很小。 由于铁素体的含碳量低，所以其性能与纯铁相似，即具有良好的塑性和韧性，而强度和硬度较低。铁素体的显微组织如图423所示，铁素体呈灰色并有明显大小不一的颗粒形状。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 2.奥氏体(A) 碳溶解在-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体,用符号A 表示。由于-Fe是面心立方晶格(见图424),晶格的间隙较大,故奥氏体的溶碳能力较强。在1148时溶碳量可达2.11%,随着温度下降,溶解度逐渐减小

11、,在727时溶碳量为0.77%。 奥氏体的强度和硬度不高,但具有良好的塑性,是绝大多数钢在高温锻造和轧制时所要求的组织。奥氏体的显微组织如图425所示,奥氏体呈现外形不规则的颗粒状结构,并有明显的界限。图424 奥氏体的模型 图425 奥氏体的显微组织 模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 3.渗碳体渗碳体(Fe3C) 渗碳体是铁与碳形成的金属化合物,含碳量为6.69%,其化学式为Fe3C。渗碳体具有复杂的斜方晶体结构,与铁或碳的晶体结构完全不同。 渗碳体的熔点为1227,硬度高,脆性大,伸长率和冲击韧性几乎为零,是一个硬而脆的组织。渗碳体是铁碳合金中主要的强化相,它的形状、大小与分布对钢的

12、力学性能影响很大。渗碳体在适当条件下(如高温长期停留或缓慢冷却),能分解为铁和石墨,这对铸铁具有重要意义。 在显微镜下观察,渗碳体有银白色光泽。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 4.珠光体珠光体(P) 珠光体是铁素体和渗碳体的混合物,用符号P 表示。它是渗碳体和铁素体片层相间、交替排列形成的混合物,如图426所示。 在缓慢冷却条件下,珠光体的含碳量为0.77%。由于珠光体是由硬的渗碳体和软的铁素体组成的混合物,所以其性能取决于铁素体和渗碳体的含量,大致是两者性能的平均值。故珠光体的强度较高,硬度适中,具有一定的塑性。图426 珠光体的显微组织 5.莱氏体莱氏体(Ld) 莱氏体是含碳量为4

13、.3%的铁碳合金,在1148时从液相中同时结晶出的奥氏体和渗碳体的混合物。用符号Ld表示。由于奥氏体在727时还将转变为珠光体,所以,在室温下的莱氏体由珠光体和渗碳体组成,这种混合物称为低温莱氏体,用符号Ld表示。 莱氏体的力学性能和渗碳体相似,硬度很高,塑性很差。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 三、金属的热处理三、金属的热处理 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。热处理是机械零件制造中常用的加工方法，汽车中有3/4的钢铁零件需要进行

14、热处理。热处理工艺曲线如图427所示。按热处理的方式不同,常用的有普通热处理和表面热处理两大类。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 1.普通热处理普通热处理 普通热处理通常是指对工件进行整体的热处理。按其加热温度和冷却方法不同,常用的有退火、正火、淬火和回火等。 (1)退火 退火是将钢件加热到临界点以上预定温度,保温一定时间后随炉缓慢冷却的热处理工艺。 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 正火是将钢件加热到临界点以上预定温度,保温一定时间后在空气中冷却的热处理工艺。 正火的目

15、的：主要是细化晶粒、减小内应力,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。 正火通常用于低碳钢、中碳钢零件的处理,如连杆、齿轮毛坯件的处理等。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 (3)淬火 淬火是将钢件加热到临界点以上预定温度,保温一定时间后在冷却介质中快速冷却的热处理工艺。 淬火的目的：主要是改变金属的组织结构,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。如工具钢通过淬火可以提高其强度和硬度,增加耐磨性;而对于中碳钢来说,可以提高其强度和韧性。淬火是强化金属材料性能的一种主要手段,在机械

16、制造中应用很广。 (4)回火 回火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：主要用来减小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。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 2.表面热处理表面热处理 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,如传动齿轮、活塞销等。这些零件表面要求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。为满足使用要求,通常用表面热处理的方法来实现。按零件要求

17、和工艺不同,常用的表面热处理方法有表面淬火和表面化学热处理两种。 (1)表面淬火 表面淬火就是仅对工件表层进行淬火的热处理工艺。其方法是将工件表层迅速加热至淬火温度,当热量还未传到心部时,就马上予以冷却,使工件表层获得很高的硬度和耐磨性,而心部仍保持很好的强度和韧性。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 根据加热方法不同,常用的有火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火。 1)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,随即喷水冷却的过程称为火焰加热表面淬火,如图428所示。 火焰加热表面淬火的淬硬层深度可达26mm。这种方法操作简单,无须专用设备,但加热温度不易

18、控制,淬火质量不稳定,而且仅适用于中碳钢或中碳合金钢,因为含碳量过高,工件容易被淬裂。火焰加热表面淬火主要用于单件或小批量零件以及大型零件的局部处理。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 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称为感应加热表面淬火,如图429所示。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 (2)表面化学热处理 表面化学热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,化学热处理有渗碳、渗氮和碳氮共渗等。 1)渗碳是将钢件放在含

19、碳介质中加热并保温,使活性炭原子渗入表层,以增加表面含碳量的热处理工艺。 2)渗氮是将活性氮原子渗入钢件表面的热处理工艺,也称氮化处理。目前常用的是气体渗氮。 3)碳氮共渗也称氰化处理,是向钢件表面同时渗入碳和氮的热处理。碳氮共渗一般以碳为主。经过碳氮共渗后的工件还需进行淬火及回火处理。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 1. 1.故障现象故障现象 2006年年初,某汽车公司发现50辆轿车有螺栓断裂现象,断裂根数15根不等。 2. 2.原因分析原因分析 因为轮胎未脱落，故不存在受剪力情况，螺栓断裂应为拉伸受力。拉伸断裂的原因：一是材料不合格，其金相组织不好，不是国家定点厂生产，并且采用料头

20、生产螺栓，低倍组织不合格；二是生产工艺问题，采用热镦加工，螺栓使用寿命比冷镦加工时低95%，并且螺栓生产厂家热处理设备落后，去除脱碳层不合理，降低了拉伸强度。通过分析认为是螺栓质量问题，对生产厂家调查后发现，生产厂家不规范，材料来源不规范，没有质保单，毛坯采用热镦，再车削螺纹，去除脱碳层不稳定，车削加工导致材料纹路走向被切断，降低了螺栓的抗拉强度，热处理设备陈旧， 不能保证性能等级。 对上述案例分析后建议：工艺上采用冷镦方式， 挤压出螺纹(无切削加工)；热处理采用可控气氛连续炉及卧式网带炉，以保证螺栓的机械性能等级。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 了解常见合金元素对钢的性能的影响。 熟

21、悉合金钢的分类、规格及牌号。 熟悉不同类型合金结构钢的性能、特点及在汽车上的应用。课题三课题三 合金钢合金钢模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 所谓合金钢,就是在碳钢的基础上,为了获得某种特定的性能,有目的地加入一种或多种元素的钢,加入的元素称为合金元素。合金钢已有100多年的历史了,现在国际上使用的有上千个合金钢钢号、数万个规格,合金钢的产量约占钢总产量的10%,是机械制造、交通运输和军事工业的重要金属材料。 如图431所示为合金钢材,图432所示为合金钢制作的法兰盘。在汽车工业中,合金钢还应用在哪些零部件上呢? 它们有哪些优异的性能呢?图431 合金钢材图432 合金钢法兰盘模块四模块

22、四 黑色金属材料黑色金属材料一、常见合金元素对钢的性能的影响一、常见合金元素对钢的性能的影响 铬加入钢中能显著提高钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力。并能提高钢的强度和耐磨性。由于铬加入钢中能改善钢的力学性能及物理和化学性能，因此在各种用途的合金钢中，普遍含有不同数量的铬。 镍能使钢强化，改善钢的低温性能，特别是韧性，还可以提高钢的淬透性。镍钢的抗锈性也很强，具有较高的对酸、碱和海水的耐腐蚀能力；但在高温高压下对氧介质的抗腐蚀能力无明显效果，反会造成脱碳促使钢腐蚀破裂。 锰是良好的盐浴校正剂和脱硫剂。在碳素钢中加入0.7%1.8%或以上的锰时，就是特殊钢锰钢了。这种含锰量较高的碳素钢的力学性能

23、要比一般含锰量的钢好得多，不但有足够的韧性(在适当的热处理条件之下)，而且有较高的强度和硬度，能提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能。 硅是钢中常见元素之一，在炼钢过程中用作还原剂和脱氧剂。所以钢中常含有0.20%0.30%的硅。如果钢中硅含量超过0.50%0.60%时，硅就算作特殊的合金元素，这种钢就称为硅钢模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 钨具有熔点高、密度大的特点,是一种贵重的金属元素。它在钢中的用途,主要是增加钢的回火稳定性、热硬性和热强性,以及由于形成的特殊碳化物而增加耐磨性。如当钨加入高碳钢中时,可以显著提高其耐磨性和切削性。因此,它主要用于工具钢,如高速钢、热锻模具等。 钒和

24、碳、氮、氧都有极强的亲和力,与之形成相应的极为稳定的化合物。不到0.5%的钒能细化钢的晶粒,提高钢的强度、屈强比和低温韧性,改善钢的焊接性能,也能增加钢的热强性和蠕变的抗力。此外钒对碳的固定作用,还可以提高钢在高温下的抗氢腐蚀。 铝是炼钢时的脱氧定氮剂,并且能细化钢的晶粒,提高钢在低温下的韧性,铝对氮有极大的亲和力,含铝的钢渗氮后,在钢材表面牢固地形成一层薄而硬的弥散分布的氮化铝层,从而提高其硬度和疲劳强度,并改善其耐磨性。铝还具有耐腐蚀性和抗氧化性,可作为不锈耐酸钢的主要合金元素。在钢的表面镀铝或渗铝,可提高其抗氧化性。 氮在钢中能固溶强化及时效沉淀强化,形成稳定的奥氏体组织,还能改善高铬和

25、高铬镍钢的宏观组织,使之致密坚实,并提高其强度。氮能借渗入方法与钢表面层中的铬、铝等合金元素化合形成氮化物,增加钢表面层的硬度、强度、耐磨性及耐蚀性等。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 钛是一种良好的脱氧去气剂和固定氮和碳的有效元素,能使钢的内部组织致密,提高钢的强度。含钛量为0.06%0.12%的低合金结构钢,具有良好的力学性能和工艺性能,但主要缺点是淬透性稍差。 稀土元素是很好的钢中脱硫去气剂,可用于清除其他如砷、锑、铋等有害杂质,可以改变钢中夹杂物的形态和分布情况,从而改善钢的质量。在低合金结构钢中加入适量的稀土,有良好的脱氧、脱硫作用,可以提高冲击韧性(特别是低温韧性),耐大气腐

26、蚀,并有良好的焊接性能和冷加工性能,在高合金的不锈耐热钢和电热合金中加入稀土,既可以提高钢的抗氧化性和耐蚀性,也可以改善钢和合金的铸态组织,从而改善其热加工性能并提高其使用寿命。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料二、合金钢的分类二、合金钢的分类1.按用途分类按用途分类(1)合金结构钢:用来制造各种机械零件及工程结构。(2)合金工具钢:用来制造各种重要的工具和量具、刃具等。(3)特殊性能钢:用来制造有特殊性能要求的结构件和机器零件等。2.按合金元素的含量分类按合金元素的含量分类(1)低合金钢:合金元素总含量小于5%;(2)中合金钢:合金元素的总含量为5%10%;(3)高合金钢:合金元素的总含

27、量大于10%。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 三、合金结构钢三、合金结构钢 合金结构钢是在优质或高级优质碳素结构钢的基础上加入适量合金元素的钢。它主要用于制造各种重要的机器零件和受力工程结构,要求它有较高的机械性能和较好的加工工艺性能。 1.低合金结构钢低合金结构钢 低合金结构钢碳质量分数为0.10%0.25%,所加入的合金元素不大于3%。低合金结构钢的成分特点为低碳、低合金。这类钢具有良好的塑性、韧度、焊接性及较好的耐磨性和耐蚀性。主要用于制造工程结构如汽车大梁(见图433)、船舶、车辆、压力容器和建筑结构桥梁及各种焊接构件。一般在热轧空冷状态下使用。图433 汽车底盘大梁结构示意图

28、模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料低合金渗碳钢的牌号及应用见表431。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 2.合金渗碳钢合金渗碳钢 合金渗碳钢碳质量分数为0.1%0.25%，合金渗碳钢是在渗碳钢的基础上，加入一定量的合金元素而形成的。提高了零件抵抗冲击载荷的能力；使工件在渗碳后可直接淬火，还能提高耐磨性；合金渗碳钢与碳钢渗碳件相比，具有工艺性能好、使用性能高的特点。 合金渗碳钢在汽车上的应用如图434所示。图434 合金渗碳钢在汽车上的应用a)半轴齿轮 b)后桥减速器齿轮 c)差速器十字轴 d)变速器齿轮模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 3.

29、合金调质钢合金调质钢 合金调质钢碳质量分数为0.25%0.50%，合金调质钢是在调质钢中加入一定量的合金元素而形成的。保证合金调质钢零件具有高而均匀的综合力学性能。 合金调质钢在汽车上的应用如图435所示。图435 合金调质钢在汽车上的应用a)进气门 b)转向节 c)离合器从动盘 d)钢板弹簧U 形螺栓模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 4.合金弹簧钢合金弹簧钢 合金弹簧钢的碳质量分数比合金调质钢的高，一般为0.46%0.70%。在弹簧钢中加入合金元素即形成了合金弹簧钢。提高零件的弹性、钢的淬透性，提高钢的弹性极限和屈强比。典型的弹簧钢有60Si2Mn

30、、50CrVA 等。通常一辆汽车上装有5060种100多件弹簧。如图436所示为合金弹簧钢在汽车上的应用。图436 合金弹簧钢在汽车上的应用a)气门弹簧 b)钢板弹簧模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 5.滚动轴承钢滚动轴承钢 滚动轴承钢是用来制造滚动轴承(见图437)的滚动体和内、外圈的专用钢。必须具有高的硬度和耐磨性，高的弹性极限和接触疲劳强度，足够的韧度和耐蚀性。轴承钢的碳质量分数较高，在0.95%1.15%范围内并加入了0.4%1.65%的Cr元素。牌号中的G是滚动轴承钢的代号，ZG为铸造滚动轴承钢的代号。图437 轴承模块四模块四 黑色金属材

31、料黑色金属材料 了解铸铁的特性、分类与组织特征。 熟悉轴类零件的选材方法。 熟悉铸铁在汽车上的应用。课题四课题四 铸铁铸铁模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 铸铁(见图441) 是主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。是含碳量较高的铁,含碳量在2%以上,质脆,不能锻压,用来炼钢或铸造器物。图441 铸铁模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 曾几何时,在汽车上50%70%的金属材料为铸铁。例如,CA1091汽车的心脏发动机的主要零件气缸体、气缸盖、活塞环(见图442),以及变速箱外壳、后桥壳(见图442)和其他许多零件,所用的材料就是铸铁。在汽车的全部金属材料中,铸铁的重量约占一半。汽车上还有

32、哪些零部件是用铸铁制造的? 铸铁件都有哪些性能特点?图442 铸铁在汽车上的应用a)气缸体 b)气缸盖 c)活塞环 d)后桥壳模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 一、铸铁的特性一、铸铁的特性 铸铁的抗拉强度、塑性和韧度远不如钢。当铸铁承受压缩载荷时，具有较高的抗压强度。石墨的存在固然降低了铸铁的力学性能，但给铸铁带来了一系列良好的其他性能，如优良的铸造性能、良好的可加工性、较好的耐磨性和减振性、较低的缺口敏感性。 二、铸铁的分类与组织特征二、铸铁的分类与组织特征 1.灰铸铁 2.白口铸铁 3.可锻铸铁 4.球墨铸铁 5.蠕墨铸铁模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 1.灰铸铁灰铸铁 灰铸

33、铁含碳量较高(2.7%4.0%)，碳主要以片状石墨形式存在，断口呈灰色，简称灰铁。灰铸铁熔点低(11451250)，凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减振性好。由于片状石墨存在，故耐磨性好。 灰铸铁具有良好的可加工性，较高的耐磨性、减振性，低的缺口敏感性，且价格低廉。常用于汽车上飞轮、飞轮壳、变速箱壳及盖、离合器壳及压板、进排气歧管、制动鼓以及液压制动总泵和分泵的缸体，以及不镶缸套的整体缸体、缸盖等零件。 按国家标准的规定，灰铸铁的牌号由HT和一组数字组成。其中，HT为灰铸铁的代号，代号后面的数字表示其抗拉强度值(MPa)。如HT150 表示抗拉强度为MPa的灰铸铁。模块四模块四 黑色

34、金属材料黑色金属材料模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 2.白口铸铁白口铸铁 白口铸铁的碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形式存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制造耐磨损的零部件。 3.可锻铸铁可锻铸铁 可锻铸铁是由白口铸铁退火处理后获得的一种具有团絮状石墨的高强度铸铁,简称韧铁。因其塑性优于灰铸铁而得名，实际上并不能进行锻造加工。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件或要求韧度较好的薄壁类零件。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 4.球墨铸铁球墨铸铁 球墨铸铁一般有铁素体

35、基体、珠光体基体和铁素体加珠光体基体三种。球墨铸铁的力学性能较高，球墨铸铁的强度和韧度比灰铸铁、可锻铸铁高,在抗拉强度、屈服点、疲劳强度等方面都可以与钢媲美(冲击韧度则不如钢)。同时，球墨铸铁具有灰铸铁的许多优点，如良好的减振性、耐磨性、低的缺口敏感性等，都是钢所不及的；且价格又比钢便宜，所以常用来代替部分铸钢和锻钢(以铁代钢、以铸代锻)制造曲轴、汽车拖拉机底盘零件以及齿轮、阀体等。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 5.蠕墨铸铁蠕墨铸铁 蠕墨铸铁的基体组织也有铁素体基体、珠光体基体和铁素体加珠光体基体三种。用蠕墨铸铁制造的制动鼓的使用寿命比灰铸铁的高3倍多。6100汽油机排气管、6100柴油机缸盖也常用蠕墨铸铁制造。 蠕墨铸铁的牌号由RuT和两组数字组成，其中RuT为蠕墨铸铁的代号，代号后面的一组数字表示最低抗拉强度(MPa)。例如，RuT300表示抗拉强度不小于300 MPa的蠕墨铸铁。模块四模块四 黑色金属材料黑色金属材料 6.合金铸铁合金铸铁 在灰铸