汽车材料合金钢和铸铁

1、任务目标任务目标 合金钢、合金钢、 铸铁铸铁1.1.了解合金钢及铸铁的分类了解合金钢及铸铁的分类2.2.掌握合金钢及铸铁的牌号掌握合金钢及铸铁的牌号 合金钢在汽车零件中的应用合金钢在汽车零件中的应用一、合金钢一、合金钢保险杠保险杠气门气门气门弹簧气门弹簧 在碳钢的基础上，为了改善性能（力、化、物）而在碳钢的基础上，为了改善性能（力、化、物）而特意加入某些合金元素，这类钢就称为合金钢。特意加入某些合金元素，这类钢就称为合金钢。常用的合金元素有常用的合金元素有铬（铬（Cr)Cr)、锰（锰（Mn)Mn)、镍（、镍（Ni)Ni)、硅硅（Si)Si)、铝（、铝（Al)Al)、硼（硼（B B）、钨（、钨（

2、W W）、）、钒（钒（V)V)及及稀土元稀土元素素等等一、合金钢一、合金钢（一）、合金钢在钢中的作用（一）、合金钢在钢中的作用1 1、形成合金铁素体、形成合金铁素体 除了铅外的绝大部分元素，都能在钢中溶于铁素体中，除了铅外的绝大部分元素，都能在钢中溶于铁素体中，形成合金铁素体。对铁素体起到固溶强化作用，强度、硬度形成合金铁素体。对铁素体起到固溶强化作用，强度、硬度提高，但塑性、韧性有所降低。提高，但塑性、韧性有所降低。 例如例如 16Mn 16Mn（非碳化物形成元素）（非碳化物形成元素）2 2、形成合金碳化物、形成合金碳化物通常通常 V V、NbNb、ZrZr、TiTi为强碳化物形成元素为强碳

3、化物形成元素 Mn Mn、CrCr为弱碳化物形成元素为弱碳化物形成元素 Mo Mo、W W为中碳化物形成元素为中碳化物形成元素钢中形成的合金碳化物的两种类型：钢中形成的合金碳化物的两种类型：(1)(1)、合金渗碳体、合金渗碳体 略为稳定，硬度也较高，是一般低合金钢中碳化物的主略为稳定，硬度也较高，是一般低合金钢中碳化物的主要存在形式。要存在形式。(2)(2)、合金碳化物、合金碳化物 有中强或强碳话务形成元素构成的碳化物，比合金渗碳有中强或强碳话务形成元素构成的碳化物，比合金渗碳体有更高的熔点、硬度、耐磨性、更稳定。体有更高的熔点、硬度、耐磨性、更稳定。( (二）、合金钢的分类二）、合金钢的分类

4、按用途分：按用途分：合金结构钢：用来制造各种机械零件和工程结件。合金结构钢：用来制造各种机械零件和工程结件。合金工具钢：用来制造各种重要的工具和量具、刃具。合金工具钢：用来制造各种重要的工具和量具、刃具。 特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学性能的钢（不特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学性能的钢（不 锈钢、耐热钢、耐磨钢等）锈钢、耐热钢、耐磨钢等）二、合金钢二、合金钢按合金元素的含量分为：按合金元素的含量分为：低合金钢低合金钢合金元素总含量小于合金元素总含量小于5%5%中合金钢中合金钢合金元素的总含量为合金元素的总含量为5%5%10%10%高合金钢高合金钢合金元素的总含量大于合金元素的总含量大于

5、10%10%二、合金钢二、合金钢1 1、合金结构钢（应用最为广泛）、合金结构钢（应用最为广泛）二、合金钢二、合金钢合金结构合金结构钢钢工程用钢工程用钢机构制造机构制造用钢用钢低合金结构钢低合金结构钢合金渗碳钢合金渗碳钢合金调质钢合金调质钢合金弹簧钢合金弹簧钢滚动轴承钢滚动轴承钢 低合金结构钢是一种低碳（低合金结构钢是一种低碳（0.0.1%1%0.25%0.25%），低合金（合），低合金（合金元素小于金元素小于3 3%)%)的钢。的钢。这类钢具有良好的塑性、韧度、焊接性及较好的耐磨性和耐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。蚀性。 主要用于制造工程结构，如桥梁、船舶、车辆等，

6、对于汽主要用于制造工程结构，如桥梁、船舶、车辆等，对于汽车上，有汽车大梁、活塞销、汽缸盖螺栓等。车上，有汽车大梁、活塞销、汽缸盖螺栓等。 2 2、合金渗碳钢、合金渗碳钢 合金渗碳钢碳质分数在合金渗碳钢碳质分数在0.1%0.1%0.25%0.25%之间，合之间，合金渗碳钢是在渗碳钢的基础上，加入一定量的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。金元素而形成的。加入的合金元素铬（加入的合金元素铬（Cr)Cr)、镍（、镍（Ni)Ni)、锰（、锰（Mn)Mn)、矾、矾（V)V)、钛（、钛（Ti)Ti)等。等。 合金渗碳钢具有耐磨层和韧性心部，是用来制合金渗碳钢具有耐磨层和韧性心部，是

7、用来制造有耐磨性、耐疲劳性、又要承受冲击载荷的作造有耐磨性、耐疲劳性、又要承受冲击载荷的作用的高强度和高韧性的零件。用的高强度和高韧性的零件。主要用于汽车传动系的齿轮、凸轮、活塞销等。主要用于汽车传动系的齿轮、凸轮、活塞销等。二、合金钢二、合金钢3 3、合金调质、合金调质钢钢（热处理工艺是调质）（热处理工艺是调质） 合金调质钢碳质分数在合金调质钢碳质分数在0.25%0.25%0.50%0.50%之间，碳含量之间，碳含量低，硬度不足，碳含量过高，韧性不好。合金调质钢是低，硬度不足，碳含量过高，韧性不好。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。在调质钢中加入一定量的合金元素而形成的。加

8、入合金元素的目的是为了细化晶粒、提高强度。加入合金元素的目的是为了细化晶粒、提高强度。主要用于制造一些受力复杂的重要零件（汽车的半轴、主要用于制造一些受力复杂的重要零件（汽车的半轴、连杆等）连杆等）二、合金钢二、合金钢4 4、合金弹簧钢、合金弹簧钢 合金弹簧钢的碳质分数比合金调质钢的高，一合金弹簧钢的碳质分数比合金调质钢的高，一般在般在0.45%0.45%0.70%0.70%之间。之间。加入的合金元素以硅（加入的合金元素以硅（Si)Si)、锰（、锰（Mn)Mn)为主。为主。 在弹簧钢中加入合金元素即形成了合金弹簧钢。在弹簧钢中加入合金元素即形成了合金弹簧钢。提高零件弹性、钢的淬透性，提高钢的弹

9、性极限提高零件弹性、钢的淬透性，提高钢的弹性极限和屈强比。和屈强比。二、合金钢二、合金钢 汽车板簧火车螺旋弹簧应用应用 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。5 5、轴承钢（、轴承钢（滚动轴承、滚动轴承、滑动轴承）滑动轴承） 滚动轴承滚动轴承: :是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。 滑动轴承：在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承：在滑动摩擦下工作的轴承。区别：区别： 摩擦形式不一样，一个滚动，一个滑动。

10、虽然滚动的摩擦形式不一样，一个滚动，一个滑动。虽然滚动的摩擦力比滑动的摩擦力小，但滑动轴承也应用于不便于摩擦力比滑动的摩擦力小，但滑动轴承也应用于不便于安装滚动轴承的地方，比如发动机的曲轴。安装滚动轴承的地方，比如发动机的曲轴。二、合金钢二、合金钢 滚动轴承钢是用来制造滚动轴承的滚动体和内外圈的滚动轴承钢是用来制造滚动轴承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，足够的韧度和抗蚀性。接触疲劳强度，足够的韧度和抗蚀性。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。合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入合金元

11、素制成的。 合金工具钢具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、热合金工具钢具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、热硬性。因而可以制造刃具、模具、量具和其它工具。硬性。因而可以制造刃具、模具、量具和其它工具。6 6、合金工具钢、合金工具钢二、合金钢二、合金钢按用途分：按用途分： 合金刀具钢（低合金刀具钢和高速钢）合金刀具钢（低合金刀具钢和高速钢）含碳量为含碳量为0.8%-1.5%0.8%-1.5%，合金含量为，合金含量为3%-5%3%-5%。加入铬（。加入铬（CrCr）、）、锰（锰（Mn)Mn)、硅（、硅（Si)Si)提高强度，加入钨（提高强度，加入钨（W W）、钒（）、钒（V V）提高）提高硬度和耐

12、磨性。硬度和耐磨性。 低合金刀具钢主要用于制造低速或手动工具或刀具，低合金刀具钢主要用于制造低速或手动工具或刀具，如丝锥、板牙、铰刀、拉刀等。如丝锥、板牙、铰刀、拉刀等。 高速钢称为白钢或锋钢，属于高碳合金钢。使他具有高速钢称为白钢或锋钢，属于高碳合金钢。使他具有较高的硬度、强度和耐磨性。较高的硬度、强度和耐磨性。 合金模具钢：制造各种金属成形的工、模具。合金模具钢：制造各种金属成形的工、模具。 合金量具钢：千分尺、塞规等合金量具钢：千分尺、塞规等 7 7、特殊性能钢、特殊性能钢 具有特殊物理、化学性能的钢，用来制造有特具有特殊物理、化学性能的钢，用来制造有特殊性能要求的钢。殊性能要求的钢。

13、不锈钢不锈钢 在腐蚀介质（空气、水、酸、碱类溶液等）具在腐蚀介质（空气、水、酸、碱类溶液等）具有高的抗腐蚀能力的钢。有高的抗腐蚀能力的钢。常用的有铬不锈钢、铬镍不锈钢两类。常用的有铬不锈钢、铬镍不锈钢两类。耐热钢耐热钢 在高温下不发生氧化并有较高强度的钢。在高温下不发生氧化并有较高强度的钢。 常用的有抗氧化刚和热强钢两类。常用的有抗氧化刚和热强钢两类。耐磨钢耐磨钢 具有较高耐磨性的钢。具有较高耐磨性的钢。常采用高锰钢来制造高耐磨的零件。常采用高锰钢来制造高耐磨的零件。 合金结构钢的牌号合金结构钢的牌号 由由两位数字元素符号数字两位数字元素符号数字三个部分组成。前三个部分组成。前两位数字表示该钢

14、的平均含碳量的万分数；元素符号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，后面的数字表示合金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。合金元素含量小于元素的含量。合金元素含量小于1.51.5时不标。时不标。 如：如：60Si2Mn,60Si2Mn,平均含碳量约为平均含碳量约为0.6%0.6%，含硅，含硅2%2%，含锰含锰1%.1%.二、铸铁二、铸铁 碳的质量分数为碳的质量分数为2.11%2.11%6.69%6.69%的铁碳合金称为铸铁，的铁碳合金称为铸铁，并且含有比普通碳素钢较多的硅、锰、硫等。并且含有比普通碳素钢较多的硅、锰、硫等。 在铸铁中，碳

15、可以有两种存在形式，一种是石墨，在铸铁中，碳可以有两种存在形式，一种是石墨，它很软，强度极低。另外一种是渗碳体，硬度高，脆性它很软，强度极低。另外一种是渗碳体，硬度高，脆性大，大，二、铸铁二、铸铁（一）、铸铁的分类（一）、铸铁的分类1 1、白口铸铁、白口铸铁 主要是以渗碳体形式存在，断口呈银白色，又硬又主要是以渗碳体形式存在，断口呈银白色，又硬又脆，很难进行切削加工，很少用来制作零件。脆，很难进行切削加工，很少用来制作零件。2 2、灰口铸铁、灰口铸铁 以片状石墨形式存在的，断口呈暗灰色，以片状石墨形式存在的，断口呈暗灰色，灰口铸铁的优点：灰口铸铁的优点：1 1、良好的切削加工性、良好的切削加工

16、性、2 2、较高的耐磨性、减振、较高的耐磨性、减振性。性。3 3、低的缺口敏感性、低的缺口敏感性 3 3、可锻铸铁、可锻铸铁 铸铁中的碳以团絮状石墨形式存在，其塑形和韧性比灰口铸铸铁中的碳以团絮状石墨形式存在，其塑形和韧性比灰口铸铁好，主要用于要求韧度较好的薄壁类零件。铁好，主要用于要求韧度较好的薄壁类零件。4 4、球墨铸铁、球墨铸铁 铸铁中的碳以球状石墨形式存在，球墨铸铁具有灰铸铸铁中的碳以球状石墨形式存在，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。性等，都是钢所不及的。5 5、麻口铸铁、麻口铸铁

17、 麻口铸铁，是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁。麻口铸铁，是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁。麻口铸铁中的碳既以渗碳体形式存在，又以石墨状态存在麻口铸铁中的碳既以渗碳体形式存在，又以石墨状态存在，断口夹杂着白亮的游离渗碳体和暗灰色的石墨。，断口夹杂着白亮的游离渗碳体和暗灰色的石墨。 由于麻口铸铁性能不好，故极少应用。由于麻口铸铁性能不好，故极少应用。（二）、铸铁的牌号（二）、铸铁的牌号1 1、灰口铸铁的牌号、灰口铸铁的牌号 由由两个字母两个字母“HT”“HT”和一组数字和一组数字组成，数字表示抗拉强度组成，数字表示抗拉强度（MPa)MPa)。 例如例如HT200HT200，其中，其中“HT

18、”“HT”表示灰口铸铁，表示灰口铸铁，“200”“200”表示抗表示抗拉强度为拉强度为200MPa200MPa。2 2、球墨铸铁的牌号、球墨铸铁的牌号 由由两个字母两个字母“QT”“QT”和两组数字和两组数字组成，两组数字分别代表组成，两组数字分别代表其最低抗拉强度（其最低抗拉强度（MPaMPa）和延伸率。）和延伸率。 例如例如QT400-18QT400-18中的中的“QT”“QT”表示球墨铸铁，表示球墨铸铁，“400”“400”表示表示最小抗拉强度值为最小抗拉强度值为400MPa,“10”400MPa,“10”表示延伸率最小值为表示延伸率最小值为10%10%。3 3、可锻铸铁的牌号、可锻铸铁的牌号 由由3 3个字