汽車材料合金鋼和鑄鐵

1、任務(wù)目標(biāo)任務(wù)目標(biāo) 合金鋼、合金鋼、 鑄鐵鑄鐵 1.1.了解合金鋼及鑄鐵的分類了解合金鋼及鑄鐵的分類 2.2.掌握合金鋼及鑄鐵的牌號掌握合金鋼及鑄鐵的牌號 合金鋼在汽車零件中的應(yīng)用合金鋼在汽車零件中的應(yīng)用 一、合金鋼一、合金鋼 保險杠保險杠 氣門氣門氣門彈簧氣門彈簧 在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了改善性能（力、化、物）而在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了改善性能（力、化、物）而 特意加入某些合金元素，這類鋼就稱為合金鋼。特意加入某些合金元素，這類鋼就稱為合金鋼。 常用的合金元素有常用的合金元素有鉻（鉻（Cr)Cr)、錳（錳（Mn)Mn)、鎳（、鎳（Ni)Ni)、硅硅 （Si)Si)、鋁（、鋁（Al)Al)、硼（硼（B

2、B）、鎢（、鎢（W W）、）、釩（釩（V)V)及及稀土元稀土元 素素等等 一、合金鋼一、合金鋼 （一）、合金鋼在鋼中的作用（一）、合金鋼在鋼中的作用 1 1、形成合金鐵素體、形成合金鐵素體 除了鉛外的絕大部分元素，都能在鋼中溶于鐵素體中，除了鉛外的絕大部分元素，都能在鋼中溶于鐵素體中， 形成合金鐵素體。對鐵素體起到固溶強化作用，強度、硬度形成合金鐵素體。對鐵素體起到固溶強化作用，強度、硬度 提高，但塑性、韌性有所降低。提高，但塑性、韌性有所降低。 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、

3、TiTi為強碳化物形成元素為強碳化物形成元素 Mn Mn、CrCr為弱碳化物形成元素為弱碳化物形成元素 Mo Mo、W W為中碳化物形成元素為中碳化物形成元素 鋼中形成的合金碳化物的兩種類型：鋼中形成的合金碳化物的兩種類型： (1)(1)、合金滲碳體、合金滲碳體 略為穩(wěn)定，硬度也較高，是一般低合金鋼中碳化物的主略為穩(wěn)定，硬度也較高，是一般低合金鋼中碳化物的主 要存在形式。要存在形式。 (2)(2)、合金碳化物、合金碳化物 有中強或強碳話務(wù)形成元素構(gòu)成的碳化物，比合金滲碳有中強或強碳話務(wù)形成元素構(gòu)成的碳化物，比合金滲碳 體有更高的熔點、硬度、耐磨性、更穩(wěn)定。體有更高的熔點、硬度、耐磨性、更穩(wěn)定。

4、 ( (二）、合金鋼的分類二）、合金鋼的分類 按用途分：按用途分： 合金結(jié)構(gòu)鋼：用來制造各種機(jī)械零件和工程結(jié)件。合金結(jié)構(gòu)鋼：用來制造各種機(jī)械零件和工程結(jié)件。 合金工具鋼：用來制造各種重要的工具和量具、刃具。合金工具鋼：用來制造各種重要的工具和量具、刃具。 特殊性能鋼：具有某種特殊物理、化學(xué)性能的鋼（不特殊性能鋼：具有某種特殊物理、化學(xué)性能的鋼（不 銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等）銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等） 二、合金鋼二、合金鋼 按合金元素的含量分為：按合金元素的含量分為： 低合金鋼低合金鋼合金元素總含量小于合金元素總含量小于5%5% 中合金鋼中合金鋼合金元素的總含量為合金元素的總含量為5%5%10%10

5、% 高合金鋼高合金鋼合金元素的總含量大于合金元素的總含量大于10%10% 二、合金鋼二、合金鋼 1 1、合金結(jié)構(gòu)鋼（應(yīng)用最為廣泛）、合金結(jié)構(gòu)鋼（應(yīng)用最為廣泛） 二、合金鋼二、合金鋼 合金結(jié)構(gòu)合金結(jié)構(gòu) 鋼鋼 工程用鋼工程用鋼 機(jī)構(gòu)制造機(jī)構(gòu)制造 用鋼用鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼合金滲碳鋼合金滲碳鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼 合金彈簧鋼合金彈簧鋼 滾動軸承鋼滾動軸承鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼是一種低碳（低合金結(jié)構(gòu)鋼是一種低碳（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%)%)的鋼。的鋼。 這類鋼具有良好的塑性、韌度、焊接性及較好的耐磨性和耐這類鋼具有良好的塑性、

6、韌度、焊接性及較好的耐磨性和耐 蝕性。蝕性。 主要用于制造工程結(jié)構(gòu)，如橋梁、船舶、車輛等，對于汽主要用于制造工程結(jié)構(gòu)，如橋梁、船舶、車輛等，對于汽 車上，有汽車大梁、活塞銷、汽缸蓋螺栓等。車上，有汽車大梁、活塞銷、汽缸蓋螺栓等。 2 2、合金滲碳鋼、合金滲碳鋼 合金滲碳鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在合金滲碳鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在0.1%0.1%0.25%0.25%之間，合之間，合 金滲碳鋼是在滲碳鋼的基礎(chǔ)上，加入一定量的合金滲碳鋼是在滲碳鋼的基礎(chǔ)上，加入一定量的合 金元素而形成的。金元素而形成的。 加入的合金元素鉻（加入的合金元素鉻（Cr)Cr)、鎳（、鎳（Ni)Ni)、錳（、錳（Mn)Mn)、礬、礬 （V)V)、鈦（、

7、鈦（Ti)Ti)等。等。 合金滲碳鋼具有耐磨層和韌性心部，是用來制合金滲碳鋼具有耐磨層和韌性心部，是用來制 造有耐磨性、耐疲勞性、又要承受沖擊載荷的作造有耐磨性、耐疲勞性、又要承受沖擊載荷的作 用的高強度和高韌性的零件。用的高強度和高韌性的零件。 主要用于汽車傳動系的齒輪、凸輪、活塞銷等。主要用于汽車傳動系的齒輪、凸輪、活塞銷等。 二、合金鋼二、合金鋼 3 3、合金調(diào)質(zhì)、合金調(diào)質(zhì)鋼鋼（熱處理工藝是調(diào)質(zhì)）（熱處理工藝是調(diào)質(zhì)） 合金調(diào)質(zhì)鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在合金調(diào)質(zhì)鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在0.25%0.25%0.50%0.50%之間，碳含量之間，碳含量 低，硬度不足，碳含量過高，韌性不好。合金調(diào)質(zhì)鋼是低，硬度不足，碳含

8、量過高，韌性不好。合金調(diào)質(zhì)鋼是 在調(diào)質(zhì)鋼中加入一定量的合金元素而形成的。在調(diào)質(zhì)鋼中加入一定量的合金元素而形成的。 加入合金元素的目的是為了細(xì)化晶粒、提高強度。加入合金元素的目的是為了細(xì)化晶粒、提高強度。 主要用于制造一些受力復(fù)雜的重要零件（汽車的半軸、主要用于制造一些受力復(fù)雜的重要零件（汽車的半軸、 連桿等）連桿等） 二、合金鋼二、合金鋼 4 4、合金彈簧鋼、合金彈簧鋼 合金彈簧鋼的碳質(zhì)分?jǐn)?shù)比合金調(diào)質(zhì)鋼的高，一合金彈簧鋼的碳質(zhì)分?jǐn)?shù)比合金調(diào)質(zhì)鋼的高，一 般在般在0.45%0.45%0.70%0.70%之間。之間。 加入的合金元素以硅（加入的合金元素以硅（Si)Si)、錳（、錳（Mn)Mn)為主。

9、為主。 在彈簧鋼中加入合金元素即形成了合金彈簧鋼。在彈簧鋼中加入合金元素即形成了合金彈簧鋼。 提高零件彈性、鋼的淬透性，提高鋼的彈性極限提高零件彈性、鋼的淬透性，提高鋼的彈性極限 和屈強比。和屈強比。 二、合金鋼二、合金鋼 汽車板簧火車螺旋彈簧 應(yīng)用應(yīng)用 60Si2Mn60Si2Mn：汽車，拖拉機(jī)，機(jī)車的板簧和螺旋彈簧。汽車，拖拉機(jī)，機(jī)車的板簧和螺旋彈簧。 5 5、軸承鋼（、軸承鋼（滾動軸承、滾動軸承、滑動軸承）滑動軸承） 滾動軸承滾動軸承: :是將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L是將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L 動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件。動摩擦，從而減少摩擦損失的

10、一種精密的機(jī)械元件。 滑動軸承：在滑動摩擦下工作的軸承?；瑒虞S承：在滑動摩擦下工作的軸承。 區(qū)別：區(qū)別： 摩擦形式不一樣，一個滾動，一個滑動。雖然滾動的摩擦形式不一樣，一個滾動，一個滑動。雖然滾動的 摩擦力比滑動的摩擦力小，但滑動軸承也應(yīng)用于不便于摩擦力比滑動的摩擦力小，但滑動軸承也應(yīng)用于不便于 安裝滾動軸承的地方，比如發(fā)動機(jī)的曲軸。安裝滾動軸承的地方，比如發(fā)動機(jī)的曲軸。 二、合金鋼二、合金鋼 滾動軸承鋼是用來制造滾動軸承的滾動體和內(nèi)外圈的滾動軸承鋼是用來制造滾動軸承的滾動體和內(nèi)外圈的 專用鋼。必須具有高的硬度和耐磨性，高的彈性極限和專用鋼。必須具有高的硬度和耐磨性，高的彈性極限和 接觸疲勞強

11、度，足夠的韌度和抗蝕性。接觸疲勞強度，足夠的韌度和抗蝕性。 合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素制成的。合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素制成的。 合金工具鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、熱合金工具鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、熱 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、合金工具鋼、合金工具鋼 二、合金鋼二、合金鋼 按用途分：按用途分： 合金刀具鋼（低合金刀具鋼和高速鋼）合金刀具鋼（低合金刀具鋼和高速鋼） 含碳量為含碳量為0.8%-1.5%0.8%-1.5%，合金含量為，合金含量為3%-5%3%-5%

12、。加入鉻（。加入鉻（CrCr）、）、 錳（錳（Mn)Mn)、硅（、硅（Si)Si)提高強度，加入鎢（提高強度，加入鎢（W W）、釩（）、釩（V V）提高）提高 硬度和耐磨性。硬度和耐磨性。 低合金刀具鋼主要用于制造低速或手動工具或刀具，低合金刀具鋼主要用于制造低速或手動工具或刀具， 如絲錐、板牙、鉸刀、拉刀等。如絲錐、板牙、鉸刀、拉刀等。 高速鋼稱為白鋼或鋒鋼，屬于高碳合金鋼。使他具有高速鋼稱為白鋼或鋒鋼，屬于高碳合金鋼。使他具有 較高的硬度、強度和耐磨性。較高的硬度、強度和耐磨性。 合金模具鋼：制造各種金屬成形的工、模具。合金模具鋼：制造各種金屬成形的工、模具。 合金量具鋼：千分尺、塞規(guī)等合

13、金量具鋼：千分尺、塞規(guī)等 7 7、特殊性能鋼、特殊性能鋼 具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼，用來制造有特具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼，用來制造有特 殊性能要求的鋼。殊性能要求的鋼。 不銹鋼不銹鋼 在腐蝕介質(zhì)（空氣、水、酸、堿類溶液等）具在腐蝕介質(zhì)（空氣、水、酸、堿類溶液等）具 有高的抗腐蝕能力的鋼。有高的抗腐蝕能力的鋼。 常用的有鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼兩類。常用的有鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼兩類。 耐熱鋼耐熱鋼 在高溫下不發(fā)生氧化并有較高強度的鋼。在高溫下不發(fā)生氧化并有較高強度的鋼。 常用的有抗氧化剛和熱強鋼兩類。常用的有抗氧化剛和熱強鋼兩類。 耐磨鋼耐磨鋼 具有較高耐磨性的鋼。具有較高耐磨性的鋼。 常采用高

14、錳鋼來制造高耐磨的零件。常采用高錳鋼來制造高耐磨的零件。 合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號 由由兩位數(shù)字元素符號數(shù)字兩位數(shù)字元素符號數(shù)字三個部分組成。前三個部分組成。前 兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)；元素符號兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)；元素符號 表示鋼中含有的主要合金元素，后面的數(shù)字表示合金表示鋼中含有的主要合金元素，后面的數(shù)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時不標(biāo)。時不標(biāo)。 如：如：60Si2Mn,60Si2Mn,平均含碳量約為平均含碳量約為0.6%0.6%，含硅，含硅2%2%， 含錳含錳1%.1%. 二、鑄鐵二、鑄鐵 碳的質(zhì)量

15、分?jǐn)?shù)為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.11%2.11%6.69%6.69%的鐵碳合金稱為鑄鐵，的鐵碳合金稱為鑄鐵， 并且含有比普通碳素鋼較多的硅、錳、硫等。并且含有比普通碳素鋼較多的硅、錳、硫等。 在鑄鐵中，碳可以有兩種存在形式，一種是石墨，在鑄鐵中，碳可以有兩種存在形式，一種是石墨， 它很軟，強度極低。另外一種是滲碳體，硬度高，脆性它很軟，強度極低。另外一種是滲碳體，硬度高，脆性 大，大， 二、鑄鐵二、鑄鐵 （一）、鑄鐵的分類（一）、鑄鐵的分類 1 1、白口鑄鐵、白口鑄鐵 主要是以滲碳體形式存在，斷口呈銀白色，又硬又主要是以滲碳體形式存在，斷口呈銀白色，又硬又 脆，很難進(jìn)行切削加工，很少用來制作零件。脆，

16、很難進(jìn)行切削加工，很少用來制作零件。 2 2、灰口鑄鐵、灰口鑄鐵 以片狀石墨形式存在的，斷口呈暗灰色，以片狀石墨形式存在的，斷口呈暗灰色， 灰口鑄鐵的優(yōu)點：灰口鑄鐵的優(yōu)點： 1 1、良好的切削加工性、良好的切削加工性、 2 2、較高的耐磨性、減振、較高的耐磨性、減振 性。性。 3 3、低的缺口敏感性、低的缺口敏感性 3 3、可鍛鑄鐵、可鍛鑄鐵 鑄鐵中的碳以團(tuán)絮狀石墨形式存在，其塑形和韌性比灰口鑄鑄鐵中的碳以團(tuán)絮狀石墨形式存在，其塑形和韌性比灰口鑄 鐵好，主要用于要求韌度較好的薄壁類零件。鐵好，主要用于要求韌度較好的薄壁類零件。 4 4、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵 鑄鐵中的碳以球狀石墨形式存在，球墨鑄鐵

17、具有灰鑄鑄鐵中的碳以球狀石墨形式存在，球墨鑄鐵具有灰鑄 鐵的許多優(yōu)點，如良好的減振性、耐磨性、低的缺口敏感鐵的許多優(yōu)點，如良好的減振性、耐磨性、低的缺口敏感 性等，都是鋼所不及的。性等，都是鋼所不及的。 5 5、麻口鑄鐵、麻口鑄鐵 麻口鑄鐵，是介于白口鑄鐵和灰鑄鐵之間的一種鑄鐵。麻口鑄鐵，是介于白口鑄鐵和灰鑄鐵之間的一種鑄鐵。 麻口鑄鐵中的碳既以滲碳體形式存在，又以石墨狀態(tài)存在麻口鑄鐵中的碳既以滲碳體形式存在，又以石墨狀態(tài)存在 ，斷口夾雜著白亮的游離滲碳體和暗灰色的石墨。，斷口夾雜著白亮的游離滲碳體和暗灰色的石墨。 由于麻口鑄鐵性能不好，故極少應(yīng)用。由于麻口鑄鐵性能不好，故極少應(yīng)用。 （二）、

18、鑄鐵的牌號（二）、鑄鐵的牌號 1 1、灰口鑄鐵的牌號、灰口鑄鐵的牌號 由由兩個字母兩個字母“HT”“HT”和一組數(shù)字和一組數(shù)字組成，數(shù)字表示抗拉強度組成，數(shù)字表示抗拉強度 （MPa)MPa)。 例如例如HT200HT200，其中，其中“HT”“HT”表示灰口鑄鐵，表示灰口鑄鐵，“200”“200”表示抗表示抗 拉強度為拉強度為200MPa200MPa。 2 2、球墨鑄鐵的牌號、球墨鑄鐵的牌號 由由兩個字母兩個字母“QT”“QT”和兩組數(shù)字和兩組數(shù)字組成，兩組數(shù)字分別代表組成，兩組數(shù)字分別代表 其最低抗拉強度（其最低抗拉強度（MPaMPa）和延伸率。）和延伸率。 例如例如QT400-18QT400-18中的中的“QT”“QT”表示球墨鑄鐵，表示球墨鑄鐵，“400”“400”表示表示 最小抗拉強度值為最小抗拉強度值為400MPa,“10”400MPa,“10”表示延伸率最小值為表示延伸率最小值為10%10%。 3 3、可鍛鑄鐵的牌號、可鍛鑄鐵的牌號 由由3 3個