項目一汽車工程材料課件

項目一汽車工程材料任務一汽車常用材料主要性能分析任務二鐵碳合金任務三汽車典型零件熱處理任務四汽車零件常用材料項目一汽車工程材料任務一汽車常用材料主要性能分析任務任務一汽車常用材料主要性能分析任務一任務引入圖1-1汽車曲軸、活塞、齒輪汽車曲軸、活塞、齒輪的主要性能有哪些？任務引入圖1-1汽車曲軸、活塞、齒輪汽車曲軸、活塞、齒輪的1．掌握汽車常用材料的性能指標。2．具有對不同汽車零件進行主要性能分析的能力。學習目標1．掌握汽車常用材料的性能指標。學習目標相關(guān)知識

一、金屬材料的使用性能

二、金屬材料的工藝性能

相關(guān)知識一、金屬材料的使用性能

力學性能是指金屬材料在外力的作用下表現(xiàn)出來的特性。力學性能指標強度硬度疲勞強度塑性沖擊韌性（一）力學性能一、金屬材料的使用性能力學性能是指金屬材料在外力的作用下表現(xiàn)出來的特性。力（一）力學性能兩個定義：★載荷:金屬材料在加工及使用過程中所受到的外力?！镒冃?

金屬材料受載荷作用而發(fā)生的幾何形狀和尺寸的變化稱為變形。分類:

靜載荷、沖擊載荷、變載荷分類:

彈性變形、塑性變形（一）力學性能兩個定義：★載荷:金屬材料在加工及使用過程A.拉伸試樣按國標規(guī)定標準拉伸試樣可分為：

（1）板形試樣：原材料為板材或帶材。短試樣l0＝5d0。l0為試樣標距，d0為試樣直徑。（2）圓形試樣：長試樣l0＝10d0，強度和塑性是根據(jù)拉伸試驗測定出來的。標準拉伸試樣d1A.拉伸試樣按國標規(guī)定標準拉伸試樣可分為：（1）板形試拉伸試驗機標準拉伸試樣d1拉伸試驗機標準拉伸試樣d1

縮頸現(xiàn)象

拉伸試驗中得出的拉伸力F與伸長量△L的關(guān)系曲線。屈服彈性變形縮頸斷裂塑性變形B.拉伸曲線（力-伸長曲線）圖1-4低碳鋼的拉伸曲線（應力—應變曲線）強化縮頸現(xiàn)象拉伸試驗中得出的拉伸C.應力-應變曲線（1）應力：單位面積上試樣承受的載荷。（2）應變：單位長度的伸長量。應力-應變曲線C.應力-應變曲線（1）應力：單位面積上試樣承受的載荷。（21．強度（1）屈服強度和規(guī)定殘余伸長應力

材料的屈服強度（屈服極限），用s表示。

材料的規(guī)定殘余伸長應力，用0.2表示。

強度是材料在載荷（外力）作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。1．強度（1）屈服強度和規(guī)定殘余伸長應力材料的屈服強度（屈

在拉伸試驗中具有屈服現(xiàn)象的金屬材料稱為塑性材料，而工程上使用的金屬材料，大多數(shù)沒有明顯的屈服現(xiàn)象，這類金屬材料稱為脆性材料。有些脆性材料，不僅沒有屈服現(xiàn)象，而且也不產(chǎn)生縮頸。鑄鐵的拉伸曲線

在拉伸試驗中具有屈服現(xiàn)象的金屬材料稱為塑性材料，而工（2）抗拉強度

在工程上把稱為屈強比。

屈強比高表示材料的抗變形能力較強，不易發(fā)生塑性變形，材料強度的有效利用率高；

屈強比低表示材料的塑性較好，零件的安全可靠性越高。屈服強度和抗拉強度是機械零件設計和選材的主要依據(jù)。

材料的抗拉強度，用b表示。（2）抗拉強度在工程上把稱為屈強比2．塑性（1）斷后伸長率

塑性是材料斷裂前發(fā)生不可逆塑性變形的能力。試樣拉斷后，標距伸長量和原始標距的百分比。≥5%，塑性材料；<5%，脆性材料。長試樣：；短試樣：。2．塑性（1）斷后伸長率塑性是材料斷裂前發(fā)生不可逆塑性變形

試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比。（2）斷面收縮率

材料的δ或ψ值越大，表示材料的塑性越好。塑性直接影響到零件的成形加工及使用。試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百3．硬度

硬度是指金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃傷的能力。布氏硬度HB洛氏硬度HR維氏硬度HV壓入法硬度試驗方法：3．硬度硬度是指金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形（1）布氏硬度壓頭淬火鋼球

HBS：布氏硬度值450的材料；硬質(zhì)合金球

HBW：布氏硬度值450～650的材料。（1）布氏硬度壓頭淬火鋼球HBS：布氏硬度值優(yōu)點：測量誤差小（因壓痕大），數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復性強。缺點：壓痕面積較大，測量費時，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。應用：常用于測量較軟材料、灰鑄鐵、有色金屬、退火正火鋼材的硬度。不適于測量成品零件或薄件的硬度。優(yōu)點：測量誤差?。ㄒ驂汉鄞螅?，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復性強。缺點：壓痕（2）洛氏硬度壓頭120o金剛石圓錐體

HRA與HRC淬火鋼球

HRB初試驗力F1總試驗力F主試驗力F2F=F1+F2（2）洛氏硬度壓頭120o金剛石圓錐體HRA與測量操作簡單，方便快捷，壓痕?。粶y量范圍大，能測較薄工件。測量精度較低，可比性差，不同標尺的硬度值不能比較。例如：

50HRC<70HRA×50HRB>40HRC×優(yōu)點：缺點：應用：可用于成品檢驗和薄件表面硬度檢驗。不適于測量組織不均勻材料。測量操作簡單，方便快捷，壓痕小；測量范圍大，能測較薄工件。測（3）維氏硬度

與布氏硬度試驗原理基本相同，只是改用金剛石四棱錐體作壓頭。

特點：可測較薄的硬化層及很軟、很硬的材料。（3）維氏硬度與布氏硬度試驗原理基本相同，只是改用金4．沖擊韌性

沖擊韌性采用的測定方法是擺錘式一次沖擊試驗方法。

沖擊韌性是指金屬材料在沖擊載荷作用下斷裂時吸收變形能量的能力。4．沖擊韌性沖擊韌性采用的測定方法是擺錘式一次沖擊韌度是指沖擊試樣缺口處單位橫截面面積上的沖擊吸收功。

沖擊韌度（）：沖擊試驗原理示意圖沖擊吸收功：沖擊韌度是指沖擊試樣缺口處單位橫截面面積上的沖擊吸收功。-40-20020204060T↓，αk急劇↓，韌性→脆性。韌脆轉(zhuǎn)變溫度：材料由韌性狀態(tài)向脆性狀態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。-40-20020204060T↓，αk急劇↓，韌性→脆性Titanic鋼板強度高，韌性很差，特別是在低溫呈脆性，沖擊試樣是典型的脆性斷口，近代船用鋼板的沖擊試樣則具有相當好的韌性。Titanic鋼板（左圖）和近代船用鋼板（右圖）的沖擊試驗結(jié)果Titanic沉沒原因：Titanic鋼板強度高，韌性很差，特別是在低溫呈脆

疲勞強度（σ-1

）是材料在無數(shù)次重復的交變載荷作用下不發(fā)生斷裂的最大應力，其大小與應力變化的次數(shù)有關(guān)。5.疲勞強度

在循環(huán)應力和應變作用下，零部件在一處或幾處產(chǎn)生局部永久性累積損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后，產(chǎn)生裂紋或突然產(chǎn)生斷裂的過程，這種破壞稱為疲勞破壞（或疲勞斷裂）。

對于黑色金屬（鋼材）規(guī)定循環(huán)次數(shù)為N=107次，對應有色金屬循環(huán)次數(shù)為N=108次。疲勞強度（σ-1）是材料在無數(shù)次重復的交變載荷作用（二）物理性能1.密度；2.熔點；3.導熱性；4.導電性；5.熱膨脹性。金屬材料的物理性能是指金屬固有的屬性。

物理性能（二）物理性能1.密度；金屬材料的物理性能是指金屬固有的屬性（三）化學性能

化學性能1.耐腐蝕性；2.抗氧化性；3.化學穩(wěn)定性。

化學性能是指金屬材料在常溫或高溫條件下抵抗外界介質(zhì)對其化學侵蝕的能力。（三）化學性能化學性能1.耐腐蝕性；2.抗氧化性；3二、金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能是指材料加工成形的難易程度。

工藝性能往往是由物理性能、化學性能和力學性能綜合作用所決定的，不能簡單用一個物理參數(shù)來表示。

零件的制造過程：1．鑄造性能2．鍛造性能3．焊接性能4．切削加工性能二、金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能是指材料加工成形的難3．焊接性能鑄造性能是指金屬在鑄造生產(chǎn)中表現(xiàn)出的工藝性能。

焊接性能是指金屬材料對焊接成形的適應性，也就是指在一定的焊接工藝條件下，金屬材料獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。切削加工性能是指金屬材料被切削加工的難易程度。鍛造性能是指鍛造金屬材料的難易程度。1．鑄造性能2．鍛造性能4．切削加工性能3．焊接性能鑄造性能是指金屬在鑄造生產(chǎn)中表現(xiàn)出的工藝性能。任務實施

一、汽車曲軸的主要性能分析

二、汽車發(fā)動機活塞的主要性能分析

三、汽車變速器齒輪的主要性能分析任務實施一、汽車曲軸的主要性能分析一、汽車曲軸的主要性能分析1．具有高的強度、一定的沖擊韌性，以抵抗沖擊載荷。2．具有足夠的彎曲和扭轉(zhuǎn)疲勞強度，以抵抗彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。3．具有足夠的剛度，以抵抗曲軸磨損變形。4．軸頸表面具有高的硬度和耐磨性。一、汽車曲軸的主要性能分析1．具有高的強度、一定的沖擊韌性，二、汽車發(fā)動機活塞的主要性能分析1．要有足夠的強度，以抵抗不同載荷。2．要有足夠的剛度，以抵抗變形磨損。3．導熱性好，耐高壓、耐高溫，以適應惡劣的工作條件。4．耐腐蝕性好，以抵抗燃氣的化學腐蝕。5．質(zhì)量小，重量輕，盡可能減小往復慣性力。二、汽車發(fā)動機活塞的主要性能分析1．要有足夠的強度，以抵抗不三、汽車變速器齒輪的主要性能分析1．齒面有足夠的硬度，以抵抗齒面磨損、點蝕、膠合以及塑性變形等。2．齒心有足夠的強度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖擊載荷。3．有良好的加工工藝性能及熱處理性能，使之便于加工且便于提高其力學性能。三、汽車變速器齒輪的主要性能分析1．齒面有足夠的硬度，以抵抗任務二鐵碳合金任務二任務引入

鋼和鑄鐵都是以鐵和碳為主要元素組成的合金，統(tǒng)稱為鐵碳合金。鐵碳合金基本組織包含哪些，力學性能如何？鐵碳合金相圖有哪些應用？任務引入鋼和鑄鐵都是以鐵和碳為主要元素組成的合金，統(tǒng)1．掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)和同素異晶轉(zhuǎn)變。2．掌握鐵碳合金的基本組織。3.掌握鐵碳合金相圖的應用。學習目標1．掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)和同素異晶轉(zhuǎn)變。學習目標相關(guān)知識

一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)和同素異晶轉(zhuǎn)變

二、合金的晶體結(jié)構(gòu)三、鐵碳合金的基本組織四、鐵碳合金相圖五、鐵碳合金的分類相關(guān)知識一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)和同素異晶轉(zhuǎn)變一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)與同素異晶轉(zhuǎn)變（1）晶體和非晶體

晶體：原子在空間呈有序排列的固態(tài)物質(zhì)。具有規(guī)則的外形；具有一定的熔點；具有各向異性。沒有規(guī)則的外形；沒有固定的熔點；具有各向同性。

非晶體：原子或分子無規(guī)則的堆積在一起的固態(tài)物質(zhì)。固態(tài)物質(zhì)根據(jù)其原子排列特征，可分為晶體和非晶體兩類。1.金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)與同素異晶轉(zhuǎn)變（1）晶體和非晶體晶

晶體結(jié)構(gòu)：指在晶體內(nèi)部，原子、離子或原子集團規(guī)則排列的方式。晶格：抽象的用于描述原子在晶體中排列方式的空間幾何格架。晶胞：組成晶格的能反映其特征和規(guī)律的最基本幾何單元。（2）晶格和晶胞

原子排列晶格晶胞晶體結(jié)構(gòu)：指在晶體內(nèi)部，原子、離子或原子集團規(guī)則排列（3）三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)α-鐵（912℃以下的鈍鐵）、鉻、鉬、鎢、釩體心立方晶格示意圖

原子排列晶格晶胞①體心立方晶格（3）三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)α-鐵（912℃以下的鈍鐵）、鉻γ-鐵（1394－912℃的鈍鐵）、銅、鋁、鎳等

原子排列晶格晶胞面心立方晶格示意圖②面心立方晶格γ-鐵（1394－912℃的鈍鐵）、原子排列鈹、鎂、鋅、鎘等原子排列晶格晶胞密排六方晶格示意圖③密排六方晶格鈹、鎂、鋅、鎘等原子排列晶格（4）實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)由許多晶粒組成的晶體稱為多晶體，實際金屬就是多晶體。實際金屬晶體結(jié)構(gòu)（4）實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)由許多晶粒組成的晶體稱為多晶體，實際晶體缺陷：①點缺陷：不規(guī)則區(qū)域在空間三個方向上的尺寸都很小，主要是空位、間隙原子、置換原子。實際晶體中，排列不規(guī)則的區(qū)域稱為晶體缺陷。

在實際晶體結(jié)構(gòu)中，晶格的某些結(jié)點上沒有原子，則稱這結(jié)點為空位。位于晶格空隙之間的原子稱為間隙原子。晶體缺陷：①點缺陷：不規(guī)則區(qū)域在空間三個方向上的尺

②線缺陷：不規(guī)則區(qū)域在一個方向的尺寸很大，在另外兩個方向的尺寸都很小，主要是位錯，即晶體中某處有一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯排現(xiàn)象。②線缺陷：不規(guī)則區(qū)域在一個方向的尺寸很大，在另外兩

③面缺陷：一維尺度很小，而二維尺度較大的原子錯排區(qū)域，主要是晶界和亞晶界。③面缺陷：一維尺度很小，而二維尺度較大的原子錯排區(qū)2．金屬的結(jié)晶（1）結(jié)晶的基本概念

結(jié)晶：物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為凝固，凝固后的固態(tài)物質(zhì)可以為晶態(tài)，也可以為非晶態(tài)。如果通過凝固形成晶體，稱為結(jié)晶。

金屬材料的凝固是典型的結(jié)晶過程，而玻璃的凝固過程是非晶體凝固過程。金屬的結(jié)晶：是指液態(tài)金屬凝固成固態(tài)金屬晶體的過程。2．金屬的結(jié)晶（1）結(jié)晶的基本概念結(jié)晶：物質(zhì)由液態(tài)變純液態(tài)金屬的冷卻曲線（理想狀態(tài)）純液態(tài)金屬的冷卻曲線（實際狀態(tài)）時間/s0T0：理論結(jié)晶溫度T1：實際結(jié)晶溫度ΔT=T0-T1（過冷度）T0溫度/oCT1時間/sa：結(jié)晶開始點b：結(jié)晶終了點溫度/oCT0ab0

結(jié)晶平臺：由結(jié)晶潛熱導致，即金屬液固轉(zhuǎn)變所釋放的潛熱與系統(tǒng)散熱量相等的結(jié)果。純液態(tài)金屬純液態(tài)金屬的冷卻曲線（實際狀態(tài)）時間/s0T0：理（2）金屬的結(jié)晶過程從宏觀角度看結(jié)晶規(guī)律：①結(jié)晶是在一定的過冷度下完成的，即存在過冷現(xiàn)象。②結(jié)晶過程是在恒溫下完成的。包括晶核形核和長大兩個基本過程。①形核方式：自發(fā)形核與非自發(fā)形核②長大方式：平面方式與樹枝狀方式從微觀角度看結(jié)晶規(guī)律：（2）金屬的結(jié)晶過程從宏觀角度看結(jié)晶規(guī)律：①結(jié)晶是在一定的*自發(fā)形核從液態(tài)內(nèi)部由金屬本身原子自發(fā)長出結(jié)晶核心的過程叫做自發(fā)形核，形成的結(jié)晶核心叫做自發(fā)晶核。

*非自發(fā)形核

依附于雜質(zhì)而生成晶核的過程叫做非自發(fā)形核，形成的結(jié)晶核心叫做非自發(fā)晶核。①晶核的形成*自發(fā)形核從液態(tài)內(nèi)部由金屬本身原子自發(fā)長出結(jié)晶核均勻長大②晶核的長大樹枝狀方式平面方式均勻長大②晶核的長大樹枝狀方式平面方式結(jié)論：金屬的結(jié)晶過程→形核與長大過程。金屬液形成晶核晶核長大形成晶體結(jié)論：金屬的結(jié)晶過程→形核與長大過程。金屬液形成晶核晶核形成3．金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變體心立方晶格

體心立方晶格

面心立方晶格

物理性質(zhì)：純鐵在1538℃熔化，純鐵液體結(jié)晶為固體后，在冷卻至室溫過程中，經(jīng)歷兩次同素異晶轉(zhuǎn)變。

同素異晶：元素相同，結(jié)構(gòu)不同。

二次結(jié)晶3．金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變體心立體心立方晶格面心立方晶格

▲合金：由兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬元素與非金屬元素組成的具有金屬性質(zhì)的物質(zhì)?！M元：組成合金的基本物質(zhì)。

▲相：指金屬或合金中具有相同成分、相同結(jié)構(gòu)并以界面相互分開的各個均勻的組成部分。

▲組織：指用肉眼或借助于放大鏡、顯微鏡觀察到的材料內(nèi)部的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

如:

黃銅：Cu-Zn，鋁合金：Al-Si。1.合金的組元二、合金的晶體結(jié)構(gòu)2.相和組織▲合金：由兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬元素與非金

根據(jù)構(gòu)成合金各組元之間相互作用的不同，固態(tài)合金的相可分為固溶體、金屬化合物和機械混合物三類。①固溶體3.合金的組織固溶體強度、硬度較低，塑性、韌性較好。

根據(jù)構(gòu)成合金各組元之間相互作用的不同，固態(tài)合金的相可②金屬化合物③機械混合物

金屬化合物是合金組元之間相互發(fā)生作用而形成具有金屬特性的一種新相。

金屬化合物晶體結(jié)構(gòu)復雜，熔點高，硬而脆。

機械混合物的性能介于固溶體和金屬化合物之間，即強度、硬度較高，塑性、韌性較好。

②金屬化合物③機械混合物金屬化合物是合金組元之間三、鐵碳合金的基本組織

1.鐵素體：碳溶解在α-Fe中的間隙固溶體（F），它仍保持α-Fe的體心立方晶格結(jié)構(gòu)。

由于α-Fe晶粒間隙小，碳在α-Fe中溶解度極小，室溫時僅為0.0008%，727℃最大為0.0218%，所以是幾乎不含碳的純鐵。

塑性和沖擊韌度較好，而強度、硬度較低。鐵素體原子排列三、鐵碳合金的基本組織1.鐵素體：碳溶解在α-Fe中

因晶格間隙較大，碳在γ-Fe中的解度要比在α-Fe中大，在727℃時為0.77%，在1148℃時溶解度最大，可達2.11%。奧氏體的強度、硬度較低，但具有良好的塑性，是絕大多數(shù)鋼高溫進行壓力加工的理想組織。2.奧氏體：碳溶解在γ-Fe中的間隙固溶體（A），它扔保持γ-Fe的面心立方晶格結(jié)構(gòu)。奧氏體原子排列因晶格間隙較大，碳在γ-Fe中的解度要比在α-Fe中

3.滲碳體：鐵與碳形成的金屬化合物（Fe3C）。含碳量為6.69%，硬度很高（大于800HBW），脆性大，塑性和沖擊韌度幾乎為零。4.珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機械混合物（P）。力學性能介于鐵素體和滲碳體之間，綜合性能良好。即強度較好，硬度適中，并具有一定的塑性。

鐵素體、奧氏體、滲碳體屬于單相組織，珠光體、萊氏體屬于兩相混合組織。

5.萊氏體：奧氏體和滲碳體組成的機械混合物（Ld）。萊氏體中由于大量滲碳體存在，其性能與滲碳體相似，即硬度高，塑性差。3.滲碳體：鐵與碳形成的金屬化合物（Fe3C）。含碳鐵碳合金中的基本相：

在鐵碳合金中一共有三個相，即鐵素體、奧氏體和滲碳體。

但奧氏體一般僅存在于高溫下，所以室溫下所有的鐵碳合金中只有兩個相，就是鐵素體和滲碳體。

由于鐵素體中的含碳量非常少，所以可以認為鐵碳合金中的碳絕大部分存在于滲碳體中。鐵碳合金中的基本相：在鐵碳合金中一共有三個相，即鐵素四、鐵碳合金相圖Fe3CFe2CFeC溫度FeC(6.69%C)Fe–C二元相圖四、鐵碳合金相圖Fe3CFe2CFeC溫度FeC(6.69%PSK共析線-A1線ECF共晶線ACD線—液相線AECF線—固相線GS線-A3線ES線-Acm線純鐵的熔點1538℃共晶點1148℃滲碳體熔點1227℃共析點727℃同素異晶轉(zhuǎn)變點912℃碳在奧氏體中的最大溶解度點1148℃PSK共析線-A1線ECF共晶線ACD線—液相線AECF線—鐵碳合金相圖中主要特性點的含義鐵碳合金相圖中主要特性點的含義Fe-Fe3C相圖相區(qū)分析

單相區(qū)--5個:

液相區(qū)（L）--ABCD以上區(qū)域；固溶體區(qū)（δ）--AHNA；奧氏體區(qū)（A）--NJESGN；鐵素體區(qū)（F）--GPQ；滲碳體區(qū)（Fe3C）--DFKL線段區(qū)域。兩相區(qū)--7個:7個兩相區(qū)分別存在于兩個相應的單相區(qū)之間。

L+δ--AHJBA；A+δ--HNJH；

L+A--BJECB；L+Fe3C--DCFD；

A+F--GPSG；A+Fe3C--ESKFCE；

F+Fe3C--PQLKSP。三相區(qū)--3個:（三個恒溫轉(zhuǎn)變：包晶、共晶、共析）包晶線--（發(fā)生在1495℃）水平線HJB（L+δ+A）；共晶線--（發(fā)生在1148℃）水平線ECF（L+A+Fe3C）；共析線--（發(fā)生在727℃）水平線PSK（F+A+Fe3C）。Fe-Fe3C相圖相區(qū)分析單相區(qū)--5個:兩相區(qū)--7亞共析鋼過共析鋼

過共晶白口鑄鐵

亞共晶白口鑄鐵工業(yè)純鐵共析鋼共晶白口鑄鐵亞共過共析鋼過共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵工業(yè)五、鐵碳合金的分類根據(jù)相圖，將鐵碳合金分為三大類7種：1.工業(yè)純鐵：wc

＜0.0218%；

2.鋼：（0.0218~2.11%）亞共析鋼（0.0218~0.77%）

共析鋼（0.77%）

過共析鋼（0.77~2.11%）

3.白口鑄鐵：（2.11~6.69%）亞共晶白口鑄鐵（2.11~4.30%）

共晶白口鑄鐵（4.30%）

過共晶白口鑄鐵（4.30~6.69%）

低碳鋼（0.0218~0.25%）中碳鋼（0.25~0.6%）高碳鋼（0.6~1.5%）工程實踐中鋼的分類：五、鐵碳合金的分類根據(jù)相圖，將鐵碳合金分為三大類7種：1.工任務實施

一、鐵碳合金的基本組織及其力學性能

二、鐵碳合金相圖在選材方面的應用

三、鐵碳合金相圖在熱處理工藝方面的應用任務實施一、鐵碳合金的基本組織及其力學性能一、鐵碳合金的基本組織及其力學性能1．鐵素體鐵素體的強度、硬度很低，其硬度值為50～80HBS，但它具有良好的塑性和韌性。2．奧氏體奧氏體具有良好的塑性和較低的變形抗力。3．滲碳體滲碳體的硬度高、脆性大，塑性和沖擊韌度幾乎等于零，在鋼中起強化作用。4．珠光體珠光體的力學性能介于鐵素體和滲碳體之間。5．萊氏體萊氏體的性能和滲碳體相似，硬度很高約700HBW，塑性極差。一、鐵碳合金的基本組織及其力學性能1．鐵素體鐵素體的強度二、在選材方面的應用

需要塑性、韌性好的材料，可選用低碳鋼；對工作中承受沖擊載荷和要求較高強度的各種機械零件，希望強度和韌性都比較好，可選用中碳鋼；制造各種切削工具、模具及量具時，需要高的硬度、耐磨性，可選用高碳鋼。對于形狀復雜的箱體、機器底座等，可選用熔點低、流動性好的鑄鐵材料。

鐵碳合金在固態(tài)加熱或冷卻過程中均有相的變化，所以鋼和鑄鐵可以進行有相變的退火、正火、淬火和回火等熱處理。奧氏體有溶解碳和其他合金元素的能力，而且溶解度隨溫度的提高而增加。三、在熱處理方面的應用二、在選材方面的應用需要塑性、韌性好的材料，可選用低任務三汽車典型零件熱處理任務三任務引入

汽車發(fā)動機曲軸軸頸處要求有高的硬度和耐磨性；汽車齒輪要求齒面具有足夠的硬度，同時齒心具有較好的韌性。

為達到使用要求，曲軸、齒輪必須進行熱處理。那么，它們采用了哪些熱處理工藝，其作用如何？任務引入汽車發(fā)動機曲軸軸頸處要求有高的硬度和耐磨性；1．掌握鋼的熱處理概念。2．掌握汽車典型零件的熱處理方法及應用。學習目標1．掌握鋼的熱處理概念。學習目標相關(guān)知識

一、鋼的熱處理的組織改變原理二、鋼的熱處理相關(guān)知識一、鋼的熱處理的組織改變原理

熱處理是將鋼鐵材料在固態(tài)下以適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需組織和性能的工藝過程，可用下圖所示的工藝曲線表示。熱處理是將鋼鐵材料在固態(tài)下以適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫一、鋼的熱處理的組織改變原理1．鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（1）鋼的相變點平衡相變點：加熱相變點：冷卻相變點：A1、A3、AcmAc1、Ac3、AccmAr1、Ar3、Arcm加熱工序目的：得到奧氏體（A）。一、鋼的熱處理的組織改變原理1．鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（1）鋼的相FFe3CA未溶Fe3C殘余Fe3CAA共析鋼中奧氏體形成過程示意圖（1）奧氏體晶核的形成（2）奧氏體晶核的長大（3）剩余滲碳體的溶解（4）奧氏體的均勻化奧氏體形成過程四個階段：（2）奧氏體的形成

任何成分的鋼加熱到Ac1點以上時，都要發(fā)生珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變，并使其成分均勻化，即進行奧氏體化。轉(zhuǎn)變過程遵從結(jié)晶的普遍規(guī)律。FFe3CA未溶Fe3C殘余Fe3CAA共析鋼中奧氏體形成過

使零件內(nèi)外溫度均勻和轉(zhuǎn)變完全，而且還可以獲得成分均勻的奧氏體，以便鋼冷卻后獲得良好的組織和性能。

表1-3 冷卻速度與力學性能2．鋼的熱處理保溫階段的目的3．鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變使零件內(nèi)外溫度均勻和轉(zhuǎn)變完全，而且還可以獲得成分均勻

珠光體

索氏體

（1）珠光體（P）：形成溫度為A1～650℃，片層較厚，500倍光鏡下可辨，硬度值小于20HRC。

（2）索氏體（S）：形成溫度為650～600℃，片層較薄，800-1000倍光鏡下可辨，硬度值為22～35HRC。共析鋼冷卻轉(zhuǎn)變后所獲得組織的形成溫度和硬度：珠光體索氏體（1）珠光體（P）：形成溫度為

（3）托氏體（T）：形成溫度為600～550℃，片層極薄，電鏡下可辨，硬度值為35～42HRC。托氏體

珠光體、索氏體、托氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上有粗細之分，因此其界限也是相對的。（3）托氏體（T）：形成溫度為600～550℃，片層上貝氏體下貝氏體（4）貝氏體（B）：

上貝氏體（B上）：形成溫度為550～350℃，在光鏡下呈羽毛狀，硬度值為40～45HRC。

下貝氏體（B下）：形成溫度為350～230℃，在光鏡下呈竹葉狀，硬度值為45～55HRC。（500×）（500×）上貝氏體下貝氏體（4）貝氏體（B）：上貝氏體（B上）板條狀--低碳馬氏體（C%＜0.2%），在光鏡下呈細板條狀；針片狀--高碳馬氏體（C%

＞1%），在光鏡下呈竹葉狀。板條狀馬氏體針片狀馬氏體（5）馬氏體（M）：形成溫度在230℃以下，硬度值為55～65HRC。（1000×）（1500×）板條狀--低碳馬氏體（C%＜0.2%），在光鏡下呈細板條狀；熱處理普通熱處理表面熱處理退火、正火、淬火、回火。表面淬火化學熱處理感應加熱淬火火焰加熱淬火鋼的滲碳鋼的滲氮二、鋼的熱處理熱普通表面退火、正火、表面淬火化學熱處理感應加熱淬

根據(jù)熱處理的作用不同，熱處理一般可分為預備熱處理和最終熱處理。

只有當工件性能要求不高時，才作為最終熱處理。一般零件生產(chǎn)的工藝路線：根據(jù)熱處理的作用不同，熱處理一般可分為預備熱處理和最

退火是將鋼件加熱到高于或低于鋼的臨界點，保溫一定時間，隨后在爐中或埋入導熱性較差的介質(zhì)中緩慢冷卻，以獲得接近平衡組織的一種熱處理工藝，又稱“燜火”。

（一）普通熱處理1．退火加熱溫度Ac3+30～50℃消除殘余內(nèi)應力500℃～650℃去應力退火消除加工硬化①使Fe3C球化，降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能；②為淬火作組織準備。Ac1+20～30℃球化退火不完全退火亞共析鋼①細化晶粒，均勻化組織；②降低硬度，便于切削加工；③消除內(nèi)應力。適用鋼種退火目的退火工藝再結(jié)晶退火完全退火過共析鋼合金工具鋼所有碳鋼650℃～700℃所有碳鋼退火是將鋼件加熱到高于或低于鋼的臨界點，保溫一定時間，隨2.正火

正火是將鋼件加熱到Ac3（對于亞共析鋼）或Accm

（對于過共析鋼）以上30℃～50℃，保溫后從爐內(nèi)取出，在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火目的：

①對于低、中碳鋼（wc≤0.6%），目的與退火的相同。

②對于過共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備。

③對于普通件，作為最終熱處理。2.正火正火是將鋼件加熱到Ac3（對于亞共析鋼）或3.淬火

將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上30℃～50℃，保溫一定時間后，在水、鹽水或油等介質(zhì)中快速冷卻，從而獲得馬氏體或貝氏體組織的一種熱處理工藝。淬火目的：

①提高鋼的強度、硬度，使鋼強化；

②與不同回火處理相配合，獲得所需要的力學性能。淬透性和淬硬性：

淬透性：是指鋼在淬火時奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的難易程度。

淬硬性：是指鋼在理想條件下進行淬火硬化所能達到的最高硬度的能力。3.淬火將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上30℃～50℃4.回火

把淬火后的鋼件重新加熱到Ac1線以下，保溫一段時間，再以適當?shù)睦鋮s速度冷卻到室溫的熱處理工藝?；鼗鹉康模?/p>

①減少或消除淬火內(nèi)應力，防止變形或開裂。

②獲得所需要的力學性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。4.回火把淬火后的鋼件重新加熱到Ac1線以下，保溫一淬火+高溫回火=調(diào)質(zhì)處理回火分類：

調(diào)質(zhì)處理，簡稱“調(diào)質(zhì)”，廣泛用于連桿、軸、齒輪等要求具有較好綜合力學性能的零件。柴油機連桿淬火+高溫回火=調(diào)質(zhì)處理回火分類：調(diào)質(zhì)處理，1.表面淬火（1）感應加熱表面淬火基本原理：

感應圈通入交流電→形成渦流（集膚效應）→表層得A→水冷得M。電流頻率越高，集膚效應越強烈，加熱層越薄。用鋼：中碳鋼、中碳合金鋼、40、45、40Cr。（二）表面熱處理1.表面淬火（1）感應加熱表面淬火基本原理：用鋼：中碳鋼、中（2）火焰加熱表面淬火a.設備簡單，操作方便，成本低。b.淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。c.適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn)。（2）火焰加熱表面淬火a.設備簡單，操作方便，成本低。2.化學熱處理基本過程:

（1）分解:

化學介質(zhì)在高溫下釋放出待滲的活性原子。

（2）吸收:

活性原子被零件表面吸收和溶解。（3）擴散:

活性原子由零件表面向內(nèi)部擴散,形成一定厚度的擴散層。2.化學熱處理基本過程:（1）分解:化學介質(zhì)在高溫下（1）鋼的滲碳

目的：使低碳工件的表面層增碳，改善表層的熱處理性能。

滲碳用鋼：低碳鋼或低碳合金鋼。淬火工藝方法：①直接淬火法；②一次淬火法；③兩次淬火法。

工件滲碳后，必須進行淬火和低溫回火。加熱溫度：900～950℃。（1）鋼的滲碳目的：使低碳工件的表面層增碳，改善表層滲氮用鋼：中碳合金鋼。

目的：提高工件表面硬度、耐磨性、疲勞強度、熱硬性和耐腐蝕性。（2）鋼的滲氮氣體滲氮的特點：①表面硬度較高，可達69～72HRC。②工件變形很小，滲氮后工件的疲勞強度可提高15％～35％。③滲氮層具有高耐腐蝕性。加熱溫度：500～600℃。滲氮用鋼：中碳合金鋼。目的：提高工件表面硬度、耐磨性任務實施

一、汽車發(fā)動機曲軸使用的熱處理工藝及其作用

二、汽車齒輪使用的熱處理工藝及其作用任務實施一、汽車發(fā)動機曲軸使用的熱處理工藝及一、汽車發(fā)動機曲軸使用的熱處理工藝及其作用

發(fā)動機曲軸采用調(diào)質(zhì)處理和表面淬火（或滲氮處理）。發(fā)動機曲軸采用調(diào)質(zhì)處理，使材料具有較高的綜合力學性能，以適應彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、沖擊等交變應力的作用；軸頸表面再進行表面淬火（高頻淬火）或滲氮處理，提高表面硬度及耐磨性，進而承受較高的工作應力。一、汽車發(fā)動機曲軸使用的熱處理工藝及其作用發(fā)動機曲軸二、汽車齒輪使用的熱處理工藝及其作用

汽車齒輪采用滲碳處理或調(diào)質(zhì)處理。采用滲碳處理的作用是提高齒輪表層的硬度、耐磨性和疲勞強度，進而滿足齒輪齒面具有足夠的硬度，同時齒心具有較好的韌性的性能要求。采用調(diào)質(zhì)處理使齒輪獲得較高的強度和韌性，即具有較好的綜合力學性能，進而滿足齒輪齒面具有足夠的硬度，同時齒心具有較好的韌性的性能要求。二、汽車齒輪使用的熱處理工藝及其作用汽車齒輪采用滲碳任務四汽車零件常用材料任務四任務引入

汽車中不可拆的、最小的組成部分是零件，那么汽車零件常選取哪些材料？汽車發(fā)動機曲軸、活塞選用哪些材料？典型汽車零件選用哪些材料？任務引入汽車中不可拆的、最小的組成部分是零件，1．掌握黑色金屬材料的分類、性能、用途和牌號。2．掌握有色金屬材料、非金屬材料和復合材料的分類和用途。學習目標1．掌握黑色金屬材料的分類、性能、用途和學習目標相關(guān)知識

一、金屬材料

二、非金屬材料三、復合材料相關(guān)知識一、金屬材料（一）黑色金屬材料1．鋼（1）碳素鋼中的常存雜質(zhì)元素及對碳素鋼性能的影響

在碳鋼中的常存元素一般指：Si、Mn

--冶煉時作為脫氧劑加入而殘留在鋼中的，對性能無不利影響；S、P

--冶煉時從原料或大氣中帶入鋼中，難以徹底清除而存在的有害元素。

通常把含碳質(zhì)量分數(shù)小于2.11%的鐵碳合金稱為鋼。其中非合金鋼（碳素鋼）價格低廉，工藝性能好，是機械工業(yè)中用量最大的金屬材料。一、金屬材料（一）黑色金屬材料1．鋼（1）碳素鋼中的常存雜質(zhì)元素及對碳素常存元素對碳素鋼性能的影響：

①硫：常以FeS形式存在。S易與Fe形成FeS，而FeS與Fe又能形成低熔點的共晶體（985℃），分布在A的晶界上，在熱加工（1150～1200℃）過程中造成沿晶界開裂－－熱脆。

但適量的S可改善鋼的切削性能。鋼中的硫應控制在0.045%以下。S+Fe→FeS有害元素：常存元素對碳素鋼性能的影響：①硫：常以FeS形式存在

②磷：P可溶入鐵素體，提高鋼的強度和硬度，但顯著降低了塑性和韌性，特別是低溫下會使鋼脆化－－冷脆。

炮彈鋼中加入較多的

P，可使炮彈爆炸時產(chǎn)生更多的彈片，使之有更大的殺傷力。

比利時阿爾伯特運河鋼橋因磷高產(chǎn)生冷脆于1938年冬發(fā)生斷裂墜入河中。

②磷：P可溶入鐵素體，提高鋼的強度和硬度，但顯著降

③硅：Si是脫氧劑，是對鋼有利的雜質(zhì)元素，Si提高強度，強化鐵素體。有益元素：

④錳：Mn是脫氧劑，Mn可優(yōu)先與S反應生成MnS，起到脫氧去硫的作用，從而可降低鋼的熱脆性。FeS+Mn→Fe+MnSMnS熔點高（1600℃）。③硅：Si是脫氧劑，是對鋼有利的雜質(zhì)元素，Si提高強

（2）鋼的分類③按冶煉方法：轉(zhuǎn)爐鋼、平爐鋼、電爐鋼①按用途：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊鋼②按鋼的質(zhì)量（P、S含量）：普通碳素鋼：WP0.045％WS0.055％優(yōu)質(zhì)碳素鋼：WP

0.040％WS0.040％高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼：WP0.035％WS

0.030％④按鋼的含碳量：

低碳鋼：0.0218％

<

WC

0.25％ 中碳鋼：0.25％<WC

0.6％ 高碳鋼：0.6％<

WC1.5％⑤按合金元素的總質(zhì)量分數(shù)：低合金鋼、高合金鋼（2）鋼的分類③按冶煉方法：轉(zhuǎn)爐鋼、平爐鋼、電爐鋼①按用途分類：

①一般工程結(jié)構(gòu)用鋼

a.碳素結(jié)構(gòu)鋼b.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

c.低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼d.鑄造碳鋼

②滲碳鋼③調(diào)質(zhì)鋼

④彈簧鋼⑤滾動軸承鋼1）結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼的性能、用途和牌號知識：凡用于各種機器零件及各種工程結(jié)構(gòu)的鋼都稱為結(jié)構(gòu)鋼。

鋼的牌號簡稱鋼號，是對每一種具體鋼產(chǎn)品所取的名稱，是人們了解鋼的一種共同語言。分類：1）結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼的性能、用途和牌號知識鋼的牌號：Q+屈服強度數(shù)值+質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號Q

235

B

b

┬┬┬┬

││

│└脫氧方法：F、b、Z、TZ││

└質(zhì)量等級：A、B、C、D（表示P,S含量不同）

│└屈服強度（屈服點）值（MPa）└屈服強度“屈”字的拼音首位字母

牌號舉例：Q195F、Q215AF、Q235Bb、Q255A、Q275

質(zhì)量等級：A、B、C、D四個等級。其中A級鋼硫、磷質(zhì)量分數(shù)最高，D級鋼硫、磷質(zhì)量分數(shù)最低，即

A、B、C、D

表示鋼材質(zhì)量依次提高。

脫氧方法：F、b、Z、TZ（特殊鎮(zhèn)靜鋼）；其中Z、TZ在牌號中不標出。①

一般工程結(jié)構(gòu)用鋼a.碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼的牌號：Q+屈服強度數(shù)值+質(zhì)量等級符號+脫氧方

用途：通常軋制成型材，如鋼板、鋼管，用于橋梁、建筑、車輛行業(yè)；這類鋼一般在熱軋狀態(tài)使用，不再進行熱處理。螺紋鋼熱軋鋼板用途：通常軋制成型材，如鋼板、鋼管，用于橋梁、建筑、鋼的牌號：用2位數(shù)字表示，數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬分數(shù)。

50Mn（F）A

┬┬┬

┬

│││

└質(zhì)量等級：無符號（優(yōu)質(zhì)）、A（高級優(yōu)質(zhì)）

││└脫氧方法：同碳素結(jié)構(gòu)鋼

│└錳元素：含Mn較高（0.70%～1.00%）時標出

└含碳量：以平均萬分之幾表示

牌號舉例：08F、45、20A、40Mn、70Mn

例子：45鋼表示平均含碳量為0.45％的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，鋼號為“45”，它不是順序號，所以不能讀成45號鋼。

沸騰鋼數(shù)字后加F，如08F；含錳量較高的鋼數(shù)字后加Mn，如40Mn。

b.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼的牌號：用2位數(shù)字表示，數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬分數(shù)。用途：主要用來制造各種機器零件，使用前一般都需要進行熱處理。螺旋彈簧曲軸聯(lián)軸器

齒輪用途：主要用來制造各種機器零件，使用前一般都需要進行熱處理。鋼的牌號：Q+屈服強度數(shù)值+質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號

Q

390A

┬┬┬

││└質(zhì)量等級：A、B、C、D、E

│└屈服強度（屈服點）值（MPa）

└屈服強度“屈”字的拼音首位字母

牌號舉例：Q295、Q345、Q390。

注：低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼是在低碳碳素鋼的基礎上加入少量合金元素（<3％）得到的鋼，這類鋼比相同含碳量碳素鋼的強度約高10%～30%，因此得名，又常被稱為“普低鋼”。

錳是低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的主加元素。c.低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼鋼的牌號：Q+屈服強度數(shù)值+質(zhì)量等級符號+脫氧方

用途：主要用于制造汽車、橋梁、大型結(jié)構(gòu)鋼等。這類鋼通常是在熱軋或正火狀態(tài)下使用，一般不再進行熱處理。英國福斯灣河橋蕪湖長江大橋儲氣罐輪船用途：主要用于制造汽車、橋梁、大型結(jié)構(gòu)鋼等。這類鋼通鋼的牌號：“ZG”+最低屈服強度+最低抗拉強度

例子：ZG200-400

表示最低屈服強度為200MPa和最低抗拉強度為400MPa的鑄造碳鋼。用途：主要用于制造形狀復雜，并需要一定強度、塑性和韌性的零件，如齒輪、聯(lián)軸器等。

大齒輪d.鑄造碳鋼鋼的牌號：“ZG”+最低屈服強度+最低抗拉強度

鋼的牌號：牌號中的前2位數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬分數(shù)，其它數(shù)字表示其前面元素平均含量的百分數(shù)。

滲碳鋼指經(jīng)滲碳處理、淬火+低溫回火后使用的鋼。②滲碳鋼

牌號舉例：15、18、20、20CrMnTi、20Mn2B、20MnVB。成分特點：低碳，碳的質(zhì)量分數(shù)一般為0.10%～0.25%。經(jīng)滲碳處理后的性能特點是工件表層強度高、心部具有良好的塑性和韌性。用途：主要用于制造承受沖擊載荷和摩擦磨損的機械零件，如汽車變速器齒輪、內(nèi)燃機凸輪軸、活塞銷等。滲碳鋼按化學成分，可分為碳素滲碳鋼和合金滲碳鋼。鋼的牌號：牌號中的前2位數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬分汽車變速器齒輪傳動齒輪凸輪軸活塞銷（20Cr）汽車變速器齒輪傳動齒輪凸輪軸活塞銷（20Cr）

鋼的牌號：2位數(shù)字，鋼號中的數(shù)字表示平均碳含量的萬分之幾。

經(jīng)調(diào)質(zhì)后使用的鋼，按化學成分可分為碳素調(diào)質(zhì)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼。③調(diào)質(zhì)鋼

牌號舉例：40、45、40Cr、40MnB。成分特點：中碳，碳的質(zhì)量分數(shù)一般為0.30%～0.5%。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后的性能特點是零件具有高強度、高韌性相結(jié)合的良好綜合力學性能。用途：主要用于制造在重載荷下，同時又受沖擊載荷作用的一些重要零件，如汽車上的軸類件、連桿等。鋼的牌號：2位數(shù)字，鋼號中的數(shù)字表示平均碳含量的萬分破碎機主軸機床齒輪單缸汽車曲軸連桿調(diào)質(zhì)件（螺桿）曲軸破碎機主軸機床齒輪單缸汽車曲軸連桿調(diào)質(zhì)件（螺桿）曲軸

鋼的牌號：2位數(shù)字，鋼號中的數(shù)字表示平均碳含量的萬分之幾。牌號舉例：65，70，65Mn是典型的彈簧鋼牌號。

成分特點：中高碳，碳的質(zhì)量分數(shù)一般為0.45%～0.7%。熱處理：淬火+中溫回火，獲得回火托氏體組織。彈簧鋼具有高的彈性極限和屈強比，還應具有足夠的疲勞強度和韌性。用途：主要用于制造彈簧等彈性元件。按化學成分可分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼。④彈簧鋼鋼的牌號：2位數(shù)字，鋼號中的數(shù)字表示平均碳含量的萬分拉力彈簧離合器彈簧蝶形彈簧汽車板簧汽車彈簧拉力彈簧離合器彈簧蝶形彈簧汽車板簧汽車彈簧

鋼的牌號：“G”，表示滾動軸承鋼類。高碳鉻軸承鋼鋼號的碳含量不標出，鉻的平均含量以千分之幾表示。如，GCr15、GCr9。成分特點：高碳，碳的質(zhì)量分數(shù)一般為0.95%～1.15%。

熱處理：淬火+低溫回火，極細的回火馬氏體。用途：主要用于制造滾動軸承的內(nèi)、外套圈以及滾動體。⑤滾動軸承鋼鋼的牌號：“G”，表示滾動軸承鋼類。⑤滾動軸承鋼推力球軸承滾針軸承圓柱滾子軸承自動調(diào)心球軸承滾珠軸承推力球軸承滾針軸承圓柱滾子軸承自動調(diào)心球軸承滾珠軸承2）工具鋼①碳素工具鋼用于制造各種工具的鋼稱為工具鋼。

鋼的牌號：T+數(shù)字

鋼號中的數(shù)字表示平均碳含量，以平均碳含量的千分之幾表示。例如：“T8”表示平均碳含量為0.8%。錳含量較高者，在鋼號最后標出“Mn”，例如“T8Mn”。

碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)鋼，在鋼號最后加注字母“A”表示該鋼是高級優(yōu)質(zhì)鋼。2）工具鋼①碳素工具鋼用于制造各種工具的鋼稱為工具鋼。銼刀手錘木工鑿鉆頭絲錐銼刀手鋸條銼刀手錘木工鑿鉆絲錐銼刀手鋸條②合金工具鋼

鋼的牌號：數(shù)字+元素符號+數(shù)字鋼號中的首位數(shù)字表示平均含碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)，當其＜1%時標出，≥1%時不標出。元素符號及后面的數(shù)字表示所含合金元素及其平均含量的百分數(shù)。若合金元素平均含量＜1.5%，則不標出。例如：9SiCr表示平均含碳質(zhì)量分數(shù)為0.9%，平均含硅、鉻質(zhì)量分數(shù)均＜1.5%的鉻鋼；Cr12MoV則表示平均含碳質(zhì)量分數(shù)≥1%，平均含鉻質(zhì)量分數(shù)為12%，含鉬、釩質(zhì)量分數(shù)＜1.5%的鉻鉬釩鋼。合金工具鋼常用來制作各種刃具、量具和模具。②合金工具鋼鋼的牌號：數(shù)字+元素符號+數(shù)字模具量具刃具按用途刃具鋼模具鋼量具鋼②合金工具鋼模具量具刃具按用途刃具鋼模具鋼量具鋼②合金工具鋼a.刃具鋼刃具鋼是用來制造各種切削加工工具（車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、絲錐、板牙等）的鋼種。9SiCr、9Cr2銑刀刨刀

車刀

板牙絲錐a.刃具鋼銑刀刨刀車刀板牙絲錐b.量具鋼量具鋼是用來制造各種測量工具（卡尺、千分尺、塊規(guī)、塞規(guī)及螺旋測微儀等）的鋼種。CrWMn、SiMn千分尺塞規(guī)卡尺量塊電子卡尺b.量具鋼千分尺塞規(guī)卡尺量塊電子卡尺c.模具鋼模具鋼是用來制造冷沖模、熱鍛模、壓鑄模等模具的鋼種。常用牌號：5CrMnMo、Cr12W、9Mn2V。汽車四缸壓鑄模普通熱鍛模具冷鐓模具冷沖模具壓鑄模c.模具鋼汽車四缸壓鑄模普通熱鍛模具冷鐓模具冷沖模具壓鑄模③高速工具鋼齒輪滾刀銑刀插齒刀

高速工具鋼的鋼號一般不標出碳含量，只標出各種合金元素平均含量的百分之幾。如，W18Cr4V。

高速工具鋼通常用作高速切削工具，簡稱高速鋼，俗稱鋒鋼。主要用于制造高效率的切削刀具。W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2③高速工具鋼齒輪滾刀銑刀插齒刀高速工具鋼的3）特殊鋼在自然環(huán)境或一定工業(yè)介質(zhì)中具有耐腐蝕性能的鋼種。具有某些特殊的物理、化學和力學性能的鋼。在高溫下具有良好的抗氧化性能并具有較高強度的鋼種。在沖擊和摩擦條件下產(chǎn)生加工硬化而具有高耐磨性的高錳鋼。②耐熱鋼①不銹鋼③耐磨鋼3）特殊鋼在自然環(huán)境或一定工業(yè)介質(zhì)中具有耐腐蝕性能的鋼種。具①不銹鋼

主要用于制造各種管道、閥門、醫(yī)療手術(shù)器械、防銹刃具等在各種腐蝕介質(zhì)中工作的零件或構(gòu)件。2Cr13、1Cr18Ni19Ti

不銹鋼刀不銹鋼制渦輪葉片管板式換熱器不銹鋼剪刀船用螺旋槳①不銹鋼主要用于制造各種管道、閥門、醫(yī)療手術(shù)器械、②耐熱鋼

主要用于制造高壓鍋爐、汽輪機、內(nèi)燃機及航空發(fā)動機等在高溫下工作的機械零件或構(gòu)件。4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo渦輪機機殼汽輪機葉片汽車閥門鍋爐管②耐熱鋼主要用于制造高壓鍋爐、汽輪機、內(nèi)燃機及航空③耐磨鋼

主要用于制造抗沖擊而又耐磨的零件，如拖拉機的履帶板、挖掘機鏟齒和鐵路道岔等。ZGMn13挖掘機斗齒鐵路道岔履帶③耐磨鋼主要用于制造抗沖擊而又耐磨的零件，如拖拉機2.鑄鐵

鑄鐵是含碳量大于2.11%，并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵碳合金。鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生產(chǎn)簡便、成本低廉等優(yōu)點，因而是應用最廣泛的材料之一。鑄鐵曲軸2.鑄鐵鑄鐵是含碳量大于2.11%，并含有較多硅、錳

碳在鑄鐵中的存在形式有兩種，即石墨和碳化物。根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式的不同，鑄鐵可分為以下三種：

（1）白口鑄鐵--碳幾乎全部以Fe3C形式存在。

（2）麻口鑄鐵--碳以石墨和Fe3C兩種形式存在的鑄鐵。

（3）灰口鑄鐵（工程鑄鐵）--碳除了微量溶于鐵素體外主要以石墨形式存在的鑄鐵。碳在鑄鐵中的存在形式有兩種，即石墨和碳化物。根據(jù)碳根據(jù)石墨形貌的不同，灰口鑄鐵可分為：（1）灰鑄鐵（片狀石墨）（3）球墨鑄鐵（球狀石墨）（2）可鍛鑄鐵（團絮狀石墨）（4）蠕墨鑄鐵（蠕蟲狀石墨）片狀石墨團絮狀石墨蠕蟲狀石墨球狀石墨根據(jù)石墨形貌的不同，灰口鑄鐵可分為：（1）灰鑄鐵（片狀石（1）灰鑄鐵☆

灰鑄鐵的牌號：

“HT”+最低抗拉強度值。例子：HT200表示最低抗拉強度為200MPa的灰鑄鐵?！?/p>

灰鑄鐵的性能特點：

力學性能較低；鑄造性能、切削加工性能、減震性、耐磨性好；缺口敏感性低?；诣T鐵齒輪箱氣缸套活塞環(huán)（1）灰鑄鐵☆灰鑄鐵的牌號：☆灰鑄鐵的性能特點：灰鑄☆

灰鑄鐵的用途：

制造承受壓力和震動的零件，如機床床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體。變速箱體重型機床床身（HT250）大型船用柴油機氣缸體（HT300）☆灰鑄鐵的用途：變速箱體重型機床床身（HT250）大型船（2）可鍛鑄鐵★

可鍛鑄鐵的牌號：

“KT”+基體種類+最低抗拉強度值

+最低斷后伸長率值。鐵素體基用黑心“KTH”表示；珠光體基用“KTZ”表示。KTH370-12表示鐵素體可鍛鑄鐵σb≥370MPa，δ≥12％?！?/p>

可鍛鑄鐵的性能特點：

力學性能優(yōu)于灰鑄鐵；強度為碳鋼的40～70%，接近于鑄鋼。名為可鍛，實不可鍛?！?/p>

可鍛鑄鐵的用途：

用于制造形狀復雜且承受振動載荷的薄壁小型件，如汽車、拖拉機的前后輪殼、管接頭、低壓閥門等。（2）可鍛鑄鐵★可鍛鑄鐵的牌號：★可鍛鑄鐵的性能特點：◆

球墨鑄鐵的牌號：

“QT”+

最低抗拉強度值

+最低斷后伸長率值。例子：QT400-15表示抗拉強度不低于400MPa，伸長率不低于15％的球墨鑄鐵。（3）球墨鑄鐵◆

球墨鑄鐵的性能特點：

力學性能遠遠超過灰鑄鐵；鑄造性能、切削加工性能、減震性、耐磨性好；缺口敏感性低。◆

球墨鑄鐵的用途：

承受震動、載荷大的零件，如曲軸、傳動齒輪等。核燃料貯存運輸容器(QT350-22)◆球墨鑄鐵的牌號：（3）球墨鑄鐵◆球墨鑄鐵的性能特點：◆

蠕墨鑄鐵的牌號：

RuT

+最低抗拉強度值。（4）蠕墨鑄鐵◆

蠕墨鑄鐵的性能特點：

強度較高，其力學性能介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間?！?/p>

蠕墨鑄鐵的用途：

用于制造承受熱循環(huán)載荷的零件和結(jié)構(gòu)復雜、強度要求高的鑄件，如柴油機氣缸、氣缸蓋、排氣閥等。制動鼓閥門柴油機氣缸◆蠕墨鑄鐵的牌號：（4）蠕墨鑄鐵◆蠕墨鑄鐵的性能特點：（二）有色金屬材料1．鋁與鋁合金

密度小；熔點低，導電、導熱性好，塑性好，強度、硬度低的金屬。主要用作導電材料或制造耐腐蝕零件

。鋁線（1）純鋁（二）有色金屬材料1．鋁與鋁合金密度??；熔點低，導電（2）鋁合金

在鋁中加入一定的合金元素使之合金化，可獲得較高的強度，并保持良好的加工性能。

根據(jù)成分及生產(chǎn)工藝特點，分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。前者塑性優(yōu)良，適于壓力加工；后者塑性低，更適于鑄造成形。汽缸蓋活塞（2）鋁合金在鋁中加入一定的合金元素使之合金化，可獲2．銅與銅合金（1）純銅

純銅外觀呈紫紅色，又稱紫銅，具有良好的導電性和導熱性、極好的塑性以及較好的耐腐蝕性，但力學性能較差，不宜用來制造結(jié)構(gòu)零件，常用來制造導電材料和耐腐蝕性元件。2．銅與銅合金（1）純銅純銅外觀呈紫紅色，又稱紫銅，（2）黃銅

Cu-Zn

二元合金為普通黃銅；Cu-Zn+其它合金元素的黃銅為特殊黃銅。

黃銅一般用于制造耐腐蝕和耐磨零件，如閥門、螺栓、機油泵襯套等。汽車機油泵襯套（3）白銅

Cu-Ni

二元合金為白銅。

白銅主要用于制造船舶儀器零件、化工機械零件和醫(yī)療器械中的關(guān)鍵零件。（2）黃銅Cu-Zn二元合金為普通黃銅；Cu-ZnCu-Sn二元合金為青銅，包括錫青銅和無錫青銅。錫青銅主要用于制造摩擦零件和耐腐蝕零件，如蝸輪、軸瓦、襯套。鋁青銅主要用來制造各種彈性元件、高強度零件、耐磨零件、軸承、軸瓦、齒輪、摩擦片、蝸輪等。

馬踏飛燕司母戊鼎（4）青銅船用軟管快速接頭閥Cu-Sn二元合金為青銅，包括錫青銅和無錫青銅。馬3.鋅與鋅合金4.鈦與鈦合金

鋅的密度略小于鋼鐵，熔點為419.5℃。鋅合金是在Zn中加入了Al、Cu、Mg的鋅基合金。目前，鋅合金可用于制造汽車上的汽油泵殼、機油泵殼、變速器殼、車門手柄、雨刮器電機、減速器殼體、安全帶扣和內(nèi)飾件等。

鈦的密度約為鐵的1/2，呈銀灰色，熔點為1668℃，耐腐蝕性比不銹鋼還好，抗拉強度為300MPa～700MPa，韌性與鋼鐵相當。缺點是成本高，加工性差，切削加工、焊接、表面處理都較困難。為了提高鈦在室溫時的強度和在高溫下的耐熱性等，加入Al、Mo、V、Mn、Cr、Fe等合金元素，以得到不同類型的鈦合金。鈦合金已用于制造發(fā)動機零件及軸、輪盤類等在高溫、重載下工作的零部件。3.鋅與鋅合金4.鈦與鈦合金鋅的密度略小于鋼鐵，5.鎂與鎂合金

鎂在金屬中是最輕的，密度為1.7，約為鋁的2/3，約為鋼鐵的1/4，熔點為650℃。鎂的加工性比鋁好，延展性好，有優(yōu)良的減震性，但耐腐蝕性比鋁差，成本高。

鎂合金是在鎂中加入鋁、鋅、錳的合金。主要用于制造汽車離合器殼、車輪輪轂、變速器手柄等。鎂合金汽車輪轂鎂合金方向盤骨架5.鎂與鎂合金鎂在金屬中是最輕的，密度為1.7，約6．軸承合金（1）錫基軸承合金（錫基巴氏合金）（2）鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金）。主要用于制造滑動軸承的軸瓦。6．軸承合金（1）錫基軸承合金（錫基巴氏合金）（2）鉛基軸承二、非金屬材料（一）塑料

塑料是一種以有機合成樹脂為主要組成的高分子材料，它通常可在加熱、加壓的條件下被塑造或固化成形，得到所需要的固體制品。

汽車用工程塑料，在汽車上主要用作結(jié)構(gòu)件，這要求塑料具有足夠強度、抗蠕變特性以及尺寸穩(wěn)定性。隨著現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展，工程塑料能夠滿足這些技術(shù)要求。汽車上常用的工程塑料有聚丙烯（PP），聚乙烯（PE），聚苯乙烯（PS），ABS塑料、聚酯酞胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛樹脂等。在汽車上，采用聚乙烯制造汽油箱。二、非金屬材料（一）塑料塑料是一種以有機合成樹脂為主（二）橡膠1.車用橡膠的品種（1）汽車輪胎2.橡膠制品在汽車上的應用汽車內(nèi)胎-丁基橡膠①天然橡膠②合成橡膠③再生膠（2）密封制品①密封條

②油封③皮碗

④防塵套⑤膠管

⑥膠帶⑦減振塊（二）橡膠1.車用橡膠的品種（1）汽車輪胎2.橡膠制品在汽車（三）玻璃（四）摩擦材料

汽車摩擦材料主要由增強材料、黏結(jié)材料及填充材料等組成。主要用于制造汽車制動摩擦片、汽車離合器摩擦片及手制動摩擦片等。1.鋼化玻璃2.夾層玻璃3.防爆玻璃4.中空玻璃5.防水玻璃6.防霧玻璃7.特種擋風玻璃（三）玻璃（四）摩擦材料汽車摩擦材料主要由增強材料、（五）陶瓷材料

陶瓷材料是用天然或合成化合物經(jīng)過成形和高溫燒結(jié)制成的一類無機非金屬材料。2.汽車用結(jié)構(gòu)陶瓷材料

功能陶瓷材料在各種傳感器中得到非常廣泛的應用。在倒車報警系統(tǒng)上，作為超聲波傳感器。

結(jié)構(gòu)陶瓷材料具有良好的綜合性能，用氮化硅陶瓷材料制成的陶瓷纖維活塞替代鋁合金活塞，可以有效防止因熱膨脹系數(shù)大而產(chǎn)生的“冷敲熱拉”現(xiàn)象。1.汽車用功能陶瓷材料（五）陶瓷材料陶瓷材料是用天然或合成化合物經(jīng)過成形和三、復合材料

復合材料是指由兩種或多種不同性能的材料用某種工藝方法合成的多相材料。1．復合材料的種類三、復合材料復合材料是指由兩種或多種不同性能的材料用2．復合材料的性能特點優(yōu)點：

比強度和比模量高，強度高，質(zhì)量輕；抗疲勞性能好；減振能力強；耐高溫性能；斷裂安全性好；化學穩(wěn)定性好；還具有一些特殊性能，如隔熱性、特殊的電磁性能等。

斷裂伸長率較??；抗沖擊性低；橫向拉伸和層間抗剪強度較低；成本比其他工程材料高得多；工藝成形方法尚需改進等。缺點：2．復合材料的性能特點優(yōu)點：比強度和比模量高，強度高3．復合材料在汽車上的應用（1）纖維增強復合材料（FRP）的應用

利用FRP制作的汽車零部件有車身外板零件擋泥板、行李廂蓋、散熱器前裝飾護柵、帶加強筋的發(fā)動機罩、車頂蓋、保險杠、側(cè)密封、下蓋板、車廂后圍板的裝飾、前照燈殼體等；發(fā)動機室內(nèi)的蓄電池槽、氣缸蓋罩、配電盤，軸承蓋、空氣調(diào)節(jié)閥等；駕駛室內(nèi)的儀表板芯、儀表罩殼等。

（2）纖維增強金屬基復合材料（FRM）的應用

在汽車上常用來制造活塞環(huán)、連桿、氣缸體、活塞銷等。（3）顆粒增強金屬基復合材料（PRM）的應用

主要用于汽車工業(yè)，如制造發(fā)動機氣缸活塞、噴油嘴部件、制動裝置等。3．復合材料在汽車上的應用（1）纖維增強復合材料（FRP）的任務實施

一、汽車零件常用材料

二、汽車發(fā)動機中曲軸材料的選用

三、汽車發(fā)動機中活塞材料的選用四、汽車典型零件材料的選用任務實施一、汽車零件常用材料二、汽車發(fā)動機中曲軸材料的選用

汽車發(fā)動機中曲軸與連桿、軸承連接，其形狀復雜、受力復雜（受彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉壓、沖擊等交變應力）、應力集中嚴重，軸頸與軸承發(fā)生滑動摩擦。根據(jù)曲軸的工作情況，要求曲軸具有高的強度、一定的沖擊韌性、足夠的彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強度和足夠的剛度，并具有高的硬度和耐磨性。曲軸所選的材料一般為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和球墨鑄鐵。二、汽車發(fā)動機中曲軸材料的選用汽車發(fā)動機中曲軸與連三、汽車發(fā)動機中活塞材料的選用1