车用金属材料

1、金属材料工业用钢铁材料：工业用钢铁材料：钢带钢带一、碳钢的分类一、碳钢的分类1碳含量 ：低碳钢C% 0.25% 、中碳钢0.25C%0.6%2质量 （S、P杂质含量）： 普碳钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢3按用途 ：碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢二、碳钢的牌号及作用二、碳钢的牌号及作用 1普通碳素结构钢普通碳素结构钢 碳素结构钢分为五类20种，其牌号主要依据钢材的厚度（或直径）不大于16mm的钢的屈服强度数值进行划分，然后以钢的质量等级和脱氧方法进行细分。其牌号中符号的意义如下： Q代表钢的屈服点字母。 A、B、C、D反映碳素结构钢中有害元素（S、P）含量多少的质量 等级符号，按字母顺序，等级高

2、含S、P量下降。 F、b、Z、TZ表示脱氧方法的符号。其中 F沸腾钢、b半镇静钢、Z镇静钢、TZ特殊镇静钢。例如例如Q235AF表示屈服强度为235MPa的质量等级为A级的沸腾钢。碳素结构钢新旧牌号对照和用途碳素结构钢新旧牌号对照和用途GB70079牌牌号号GB70088牌牌号号备备 注注应应 用用1号钢（A1、B1）Q195Q195的化学成分与B1同，力学性能与A1同塑性好，有一定强度。用于承受载荷不大的桥梁构件，也作铆钉、冲压件、焊接件A2Q215AC2Q215BA3Q235A强度较高，塑性好。用于承受载荷较大的结构，也可制作转轴、心轴、拉杆、螺栓、螺母C3Q235BQ235C用于重要焊接

3、结构Q235D用于重要焊接结构A4Q255A强度更高。可制作链、销、转轴、轧辊、主轴等中等载荷零件C4Q255BC5Q275不分等级，化学成分和力学性能均需保证2优质碳素结构钢优质碳素结构钢 钢号用平均碳含量的万分数万分数的数字表示。如：08F （F表沸腾钢），20A（后有“A”表高级优质钢） ，45，15Mn （表含Mn量高） 。 制作各种机器零件，一般进行热处理。 08F 塑性好，冷冲压件 10，20 冷冲压件，焊接件，渗碳处理。 35，45，40，50 齿轮、轴类 60，65 弹簧3碳素工具钢碳素工具钢 0.65-1.35C%， 用以制作刃具、量具、模具 钢号用平均碳含量的千分数千分数的

4、数字和T一起表示。如：T10A （1.0%C，A表示高级优质碳素工具钢）, T9 （0.9%C） , T12 （ 1.2%C,） T7，T8，强度，韧性较高，可制作冲头、凿子、榔头 T9、T10、T11，强度，韧性适中，可制作钻头、刨刀、丝锥、手锯及冷作模具。 T12，T13， 硬度很高，韧性低，可制作锉刀、刮刀、量规。4铸钢铸钢 “ ZG”加平均碳含量万分数万分数表示，如：ZG25 （ 0.25%C）， ZG45 （0.45%C）形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。一、合金钢的编号一、合金钢的编号 1合金结构钢 碳含量用万分数万分数（两位）C 如40Cr， C%=0.4% （1）、合金

5、含量用（百分数百分数）表示,如20Cr3MoWVA, 其中C%=0.2%, （2）、Cr%=3%, Mo,W,V500 MN/m2 ） :18MnMoNb高压锅炉,高压容器 典型钢号及其应用典型钢号及其应用 碳钢和低合金钢焊条碳钢和低合金钢焊条 成分特点与合金化原则：成分特点与合金化原则： 2、合金渗碳钢、合金渗碳钢 低C: 0.1%0.25%加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,B加入Mo,W,V,Nb,Ti等阻碍A晶粒长大和形成提高耐磨性Ni增加渗层塑、韧性 性能特点性能特点 渗碳处理：渗层硬度高,耐磨,抗接触疲劳,且有适当塑性,韧性心部高韧性和足够强度良好的热处理工艺性能 用途：变速齿轮、

6、凸轮轴、活塞销用途：变速齿轮、凸轮轴、活塞销热处理特点热处理特点 使用态组织：使用态组织： 表层：（HRC60-62）心部：(ak700kJ/m2) 淬透，低C的M （HRC40-48） 未淬透，TMF(少量) （HRC25-40）典型钢号及其应用典型钢号及其应用 p低淬透性（800-1000MN/m2）: 20Cr冲击载荷小的耐磨件,如小轴,活塞销,小齿轮. p中淬透性（1000-1200MN/m2） : 20CrMnTi有良好的力学性能和工艺性能,适合高速中载有冲击的耐磨件,如汽车、拖拉机重要齿轮,连轴器,十字销头. p高淬透性（1200MN/m2） : 18Cr2Ni4WA重载大截面重要

7、耐磨件,如柴油机曲轴,连杆 一次(二次)淬火直接淬火正火渗碳尺寸稳定化处理(如冷处理) 低温回火重要零件4、合金弹簧钢、合金弹簧钢 成分特点与合金化原则：成分特点与合金化原则： 中高C：0.45%0.70%主加元素Si,Mn：提高淬透性，提高屈强比辅加元素Cr,W,V：细化晶粒, 耐冲击, 高温强度好控制杂质：优质（S0.04%, P 0.04% ） 或高级优质（S0.03%, P 0.035% ）性能特点性能特点 高e 和s ,高屈强比高疲劳抗力足够塑韧性,能承受震动,冲击有较好淬透性,不易脱C ,易绕卷成形 用途：弹簧用途：弹簧典型钢号及其应用典型钢号及其应用 热处理特点热处理特点 以Si

8、,Mn合金化：65Mn, 60Si2Mn 用于汽车、拖拉机、机车的板簧和螺旋弹簧以Cr,V,W合金化：50CrVA 350400以下重载、较大型弹簧 如阀门弹簧、高速柴油机气门弹簧. 大型弹簧：热轧钢丝、钢板热成形法弯曲成型 淬火+中温回火喷丸小尺寸弹簧：冷成形法 铅浴450-550oC等温冷拔钢丝 冷卷成型去应力退火喷丸 淬火+中温回火冷卷成型去应力退火 冷卷成型淬火+中温回火5、滚珠轴承钢、滚珠轴承钢 成分特点与合金化原则：成分特点与合金化原则： 高C：0.95%1.10%，GCr15中含C%1.5% 基本合金元素Cr（0.40-1.65）： 提高淬透性; 细化;提高耐磨性和接触疲劳抗力;

9、辅加元素：Si,Mn提高淬透性; V提高耐磨性,防止过热纯度要求极高（S0.02%, P1.1 % Cr,Mo, W,V 提高耐磨性 热模具钢热模具钢中C:0.3 %0.6% Cr、Ni、Mn、Si提高淬透性Mo、W、V二次硬化 Mo防止回火脆性， 典型钢号及其应用典型钢号及其应用 冷模具：一般低合金刃具钢 大型Cr12型钢， Cr12MoV 冷挤压模6Cr4Mo3Ni2WV(基体钢)， Ni18Co9Mo5TiAl(马氏体时效钢)热锻模：韧性高，热硬性不高：5CrMnMo、5CrNiMo 热强度高：3Cr2W8V 热处理特点与使用态组织热处理特点与使用态组织 冷模具： 低合金刃具钢：正火球化

10、退火淬火低温回火 Cr12型钢：950-1000oC淬火150-180oC低温回火 1100-1150oC淬火510-520oC多次回火 使用态组织：使用态组织： M合金 少量A 热模具： 热锻模：淬火550oC高温回火S-T组织 热压模：淬火600oC多次回火M粒状六、特殊性能钢六、特殊性能钢不锈钢不锈钢 1抗腐蚀原理抗腐蚀原理 . 金属腐蚀的方法金属腐蚀的方法(化学腐蚀、电化学腐蚀化学腐蚀、电化学腐蚀). 金属腐蚀破坏的方式金属腐蚀破坏的方式: 均匀腐蚀 晶间腐蚀 点腐蚀 应力腐蚀 腐蚀疲劳均匀腐蚀均匀腐蚀晶间腐蚀晶间腐蚀点腐蚀点腐蚀穿晶腐蚀穿晶腐蚀不锈钢带不锈钢带2常用不锈钢常用不锈钢

11、按照不锈钢在高温（9001100）加热并在空气中冷却后的基本组织，不锈钢可以分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体铁素体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。种种 类类含碳量含碳量热处理热处理性性 能能举举 例例Cr12型马氏体不锈钢0.10-0.4 1. 0淬火及回火作最终热处理回火温度依据用途选择（同结构钢）较高的强度、较好的耐腐蚀性含碳低的1Cr13、2Cr13作耐腐蚀零件，含碳高的3Cr13等作医疗器械、量具Cr17型铁素体不锈钢0.12不能通过热处理强化，高铬铁素体不锈钢在退火或正火状态下使用耐腐蚀性优于马氏体不锈钢0Cr13Al、1Cr17等，用于硝酸和氮肥工业18-8型奥氏体不锈

12、钢很低0.151100-1500oC水淬（固溶处理）稳定化处理去应力退火高塑性和良好的焊接性能，耐腐蚀性优于前两者1Cr18Ni9,0Cr18Ni9等，用于食品、化工、热处理设备、飞机等工业 常用铸铁材料常用铸铁材料一、一、 石墨化石墨化 铸铁中的碳以石墨的形式析出的过铸铁中的碳以石墨的形式析出的过程，程， 称为石墨化。称为石墨化。石墨化程度石墨化程度 ，G数量数量 ，基体中，基体中P数量数量 所以，石墨化程度决定了铸铁的组织：所以，石墨化程度决定了铸铁的组织：1、石墨形态对铸铁性能的影响、石墨形态对铸铁性能的影响石墨相当于钢基体上的裂纹或空洞，减少基体有效截面积，引起应力集中。片状石墨引起严

13、重应力集中，团絮状和球状作用轻。变质处理后，石墨片细化，割裂作用减轻，强度提高。蠕墨铸铁，端部钝，强度、塑性提高。可锻、球状铸铁中石墨对基体裂作用小，强度、塑性提高2、灰口铸铁的牌号、灰口铸铁的牌号如HT100, 表示30mm试样的最小抗拉强度值 100MN/m2牌号显微组织性能基体石墨HT100F+P粗片状铸造性能好，不用人工时效，减振性好HT150F+P较粗片状HT200P中等片状强度较高，耐磨耐热，铸造性较好，但要人工时效，减振性较好HT250细P较细片状HT300索氏体或屈氏体细小片状高强度，高耐磨性，白口倾向大，铸造性差，要人工时效灰口铸铁常见牌号组织灰口铸铁常见牌号组织（1） HT

14、200、HT250、HT300多属孕育铸铁（2）牌号越高，铸造性能越差，强度越高（3）同一牌号，壁厚增加，抗拉强度下降二、可锻铸铁二、可锻铸铁 完全白口铸铁，经长时间石墨化退火（900980oC） 1牌号 F可锻铸铁KT3006 最低抗拉强度和延伸率 P可锻铸铁KTZ4505 最低抗拉强度和延伸率2热处理 a）铸造纯白口铸铁 b）经长时间石墨化 c）控制不同冷速获得F 和P基体的可锻铸铁。可锻铸铁显微组可锻铸铁显微组织织三、球墨铸铁三、球墨铸铁 1、组织与性能：、组织与性能：(F, F+P, P) + 球状球状G G球对基体的割裂、应力集中减小到最低程度，所以，球对基体的割裂、应力集中减小到最低程度，所以， 机械性能大大提高。机械性能大大提高。铁素体基体铁素体基体珠光体基体珠光体基体石墨球石墨球珠光体铁素体球墨铸铁珠光体铁素体球墨铸铁 在铸态下，球墨铸铁的基体组织一般为：铁素体珠光体少量自由渗碳体。经热处理后可获得基体为平衡组织的球墨铸铁：QT40017 表示最低抗拉强度值是400MPa和最低延伸率172、球墨铸铁的牌号、球墨铸铁的牌号四、蠕墨铸铁四、蠕墨铸铁蠕虫状石墨性能介于片状和球状石墨之