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1、黑色金属黑色金属 铁和铁为基的合金；铁和铁为基的合金；有色金属有色金属 除黑色金属以外的所有金属及其合金。除黑色金属以外的所有金属及其合金。第三章 黑色金属材料 一、铁碳合金相图一、铁碳合金相图第一节 铁碳合金相图二、铁碳合金的基本组织及性能二、铁碳合金的基本组织及性能1 1固溶体固溶体1 1）铁素体）铁素体(F)(F)第一节 铁碳合金相图2 2）奥氏体）奥氏体(A)(A)第一节 铁碳合金相图2 2渗碳体渗碳体第一节 铁碳合金相图2 2渗碳体渗碳体第一节 铁碳合金相图3 3机械混合物机械混合物 珠光体珠光体(P)(P)第一节 铁碳合金相图4 4莱氏体莱氏体(Le)(Le)第一节 铁碳合金相图三
2、、三、FeFeFeFe3 3C C相图分析相图分析 1 1FeFeFeFe3 3C C相图中的特性点相图中的特性点 第一节 铁碳合金相图Fe-Fe3C第一节 铁碳合金相图2 2FeFeFeFe3 3C C相图中的特性线相图中的特性线 Fe-Fe3CAcm线线A1线线)四、相图中重要的点和线四、相图中重要的点和线1 1C C点为共晶点点为共晶点 2 2S S点为共析点点为共析点 3 3E E点为钢和铁的分界点点为钢和铁的分界点 4 4相图中的重要线相图中的重要线第一节 铁碳合金相图五、典型铁碳合金的平衡结晶过程五、典型铁碳合金的平衡结晶过程第一节 铁碳合金相图1 1共析钢结晶过程分析共析钢结晶过
3、程分析 第一节 铁碳合金相图2 2亚共析钢结晶过程分析亚共析钢结晶过程分析 第一节 铁碳合金相图3 3过共析钢结晶过程分析过共析钢结晶过程分析 第一节 铁碳合金相图4 4共晶白口铸铁结晶过程分析共晶白口铸铁结晶过程分析 第一节 铁碳合金相图5 5亚共晶白口铸铁结晶过程分析亚共晶白口铸铁结晶过程分析 第一节 铁碳合金相图6 6过共晶白口铸铁结晶过程分析过共晶白口铸铁结晶过程分析 第一节 铁碳合金相图第一节 铁碳合金相图第一节 铁碳合金相图六、铁碳合金的成分一组织一性能关系六、铁碳合金的成分一组织一性能关系第一节 铁碳合金相图七七Fe-FeFe-Fe3 3C C相图的应用相图的应用1 1在钢铁材料
4、选用方面的应用在钢铁材料选用方面的应用2 2在铸造工艺方面的应用在铸造工艺方面的应用3 3在热锻、热轧工艺方面的应用在热锻、热轧工艺方面的应用4 4在热处理工艺方面的应用在热处理工艺方面的应用第二节 钢的热处理及表面改性一、钢的热处理基本概念及分类一、钢的热处理基本概念及分类第二节 钢的热处理及表面改性二、钢的热处理原理二、钢的热处理原理一）钢在加热和冷却时的转变一）钢在加热和冷却时的转变第二节 钢的热处理及表面改性1 1钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变（1 1）奥氏体的形成）奥氏体的形成（2 2）奥氏体晶粒的长大及其控制）奥氏体晶粒的长大及其控制第二节 钢的热处理及表面改性2 2）钢
5、在冷却时的转变）钢在冷却时的转变（1 1）奥氏体的等温冷却转变）奥氏体的等温冷却转变 第二节 钢的热处理及表面改性（2 2）C C曲线有如下三个转变区曲线有如下三个转变区珠光体转变区珠光体转变区(高温转变区高温转变区)第二节 钢的热处理及表面改性贝氏体转变区贝氏体转变区(中温转变区中温转变区)第二节 钢的热处理及表面改性马氏体转变区马氏体转变区(低温转变区低温转变区)第二节 钢的热处理及表面改性3 3过冷奥氏体的连续冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变第二节 钢的热处理及表面改性钢钢的的连连续续冷冷却却转转变变曲曲线线 第二节 钢的热处理及表面改性三、三、钢的热处理工艺对组织和性能的影响钢的热处理
6、工艺对组织和性能的影响1、退火、退火完全退火完全退火等温退火等温退火球化退火球化退火去应力退火去应力退火球化退火组织第二节 钢的热处理及表面改性2、正火、正火作为预备热处理作为预备热处理作为最终热处理作为最终热处理改善钢切削性能。改善钢切削性能。第二节 钢的热处理及表面改性3 3、淬火、淬火1)1)淬火时的组织转变淬火时的组织转变2)2)淬火工艺及影响因素淬火工艺及影响因素3 3）淬火冷却介质）淬火冷却介质 第二节 钢的热处理及表面改性4)4)钢的淬透性及影响因素钢的淬透性及影响因素 第二节 钢的热处理及表面改性5 5）影响钢淬透性的因素）影响钢淬透性的因素 第二节 钢的热处理及表面改性4 4
7、 钢的回火钢的回火1 1）回火后的组织和性能）回火后的组织和性能回火马氏体回火马氏体第二节 钢的热处理及表面改性回火屈氏体回火屈氏体第二节 钢的热处理及表面改性回火索氏体回火索氏体第二节 钢的热处理及表面改性2 2）回火的种类和应用）回火的种类和应用 低温回火低温回火中温回火中温回火高温回火高温回火 第二节 钢的热处理及表面改性四、钢的表面处理强化四、钢的表面处理强化 1.1.表面淬火表面淬火1)1)电感应加热表面淬火电感应加热表面淬火第二节 钢的热处理及表面改性2 2）火焰加热表面淬火）火焰加热表面淬火第二节 钢的热处理及表面改性2 2化学热处理强化化学热处理强化1 1）渗碳）渗碳第二节 钢
8、的热处理及表面改性2)2)氮化氮化3)3)碳氮共渗及多元共渗碳氮共渗及多元共渗4)4)渗铬渗铬5)5)渗硼渗硼第三节 钢的合金化一、合金元素在钢中的存在形式和作用一、合金元素在钢中的存在形式和作用1 1合金元素与碳的作用合金元素与碳的作用 2 2合金元素与铁的作用合金元素与铁的作用 二、合金元素对钢性能的影响二、合金元素对钢性能的影响第三节 钢的合金化三、三、合金元素对钢热处理的影响合金元素对钢热处理的影响1 1改变改变 相区相区2 2 S S和和E E点移动点移动第三节 钢的合金化四、合金元素对加热和冷却转变的影响四、合金元素对加热和冷却转变的影响1 1对加热转变的影响对加热转变的影响2 2
9、对冷却转变的影响对冷却转变的影响3 3提高回火稳定性提高回火稳定性五、合金元素对钢加工性能的影响五、合金元素对钢加工性能的影响铸造性铸造性 焊接性焊接性 热处理性热处理性 锻造性锻造性 冷加工性冷加工性 切削性切削性 第四节工业用钢及铸铁一、钢中常存元素对钢性能的影响一、钢中常存元素对钢性能的影响1 1锰锰(MnMn)2 2硅硅(Si Si)3 3硫（硫（S S）4 4磷磷(P)(P)第四节工业用钢及铸铁二、碳钢的分类二、碳钢的分类1.1.按碳质量分数分按碳质量分数分（1 1）低碳钢）低碳钢 -碳的质量分数碳的质量分数 WWC C0.250.25的钢；的钢；（2 2）中碳钢）中碳钢 -碳的质量
10、分数为碳的质量分数为 0.250.25 W WC C 0.60 0.60 0.60第四节工业用钢及铸铁2.2.按材质（主要根据硫、磷质量分数）分按材质（主要根据硫、磷质量分数）分（1 1）普通钢）普通钢 -W-WS S0.0550.055，WWP P0.0450.045；（2 2）优质钢）优质钢 -W-WS S0.0400.040，WWP P0.0400.040；（3 3）高级优质钢）高级优质钢 -W-WS S0.0300.030，WWP P0.0350.035；（4 4）特级优质钢）特级优质钢 -W-WS S0.0250.025，WWP P0.0300.030。第四节工业用钢及铸铁3.3.按
11、用途分按用途分（1 1）碳素结构钢）碳素结构钢 （2 2）碳素工具钢）碳素工具钢 4 4冶炼方法分：冶炼方法分：平炉钢、转炉钢和电炉钢；平炉钢、转炉钢和电炉钢；5 5按炼钢的脱氧程度分：按炼钢的脱氧程度分：沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。第四节工业用钢及铸铁三、碳钢的编号、性能和用途三、碳钢的编号、性能和用途1 1碳素结构钢碳素结构钢2 2“F”F”沸腾钢，沸腾钢，“b”b”半镇静钢，半镇静钢，Z”Z”镇静钢，镇静钢，“TZ”TZ”特殊镇静钢。特殊镇静钢。3 3优质碳素结构钢优质碳素结构钢1 1）普通含锰量的优质碳素结构钢）普通含锰量的优质碳素结构钢2 2）较高含锰量的优质
12、碳素结构钢）较高含锰量的优质碳素结构钢 第四节工业用钢及铸铁3 3优质碳素结构钢优质碳素结构钢(1)(1)渗碳钢渗碳钢 (2)(2)调质钢调质钢 (3)(3)弹簧钢弹簧钢 4 4碳素工具钢碳素工具钢5 5碳素铸钢（碳素铸钢（GB11352GB113528989）第四节工业用钢及铸铁四、合金钢的分类与牌号四、合金钢的分类与牌号 1 1合金钢的分类合金钢的分类按用途分为：按用途分为：合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢 按合金元素的含量分为：按合金元素的含量分为：低合金钢、中合金钢、高合金钢低合金钢、中合金钢、高合金钢 按用途分为：按用途分为：合金结构钢、合金工具钢
13、和特殊性能钢三类合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢三类 第四节工业用钢及铸铁2 2合金钢的编号合金钢的编号1 1）合金结构钢）合金结构钢2 2）合金工具钢）合金工具钢3 3）滚动轴承钢的表示方法）滚动轴承钢的表示方法 4 4）特殊性能钢）特殊性能钢第四节工业用钢及铸铁五、合金结构钢五、合金结构钢第四节工业用钢及铸铁1 1低合金结构钢（低合金结构钢（GB1591GB15918888）牌 号应 用 举 例09MnRE水箱固定架底板，风扇叶片，横梁16Mn纵粱前加强板，横梁，角撑，保险杠16MnRE车架纵横梁，蓄电池固定框后板，汽油箱托架10Ti车架前横梁，中横梁前保险杠，角撑等第四节工业用钢及铸铁
14、2 2合金渗碳钢合金渗碳钢 牌 号 车 型零 件 名 称15CrECll092活塞销、气门弹簧座CAl093活塞销、气门挺杆及调整螺栓20CrMnTiEQl092二、三挡活动齿套，四、五挡滑动齿套，一挡及倒挡齿轮，变速器中间轴CAl093变速器齿轮及第一轴和中间轴，半轴齿轮、万向节和差速器十字轴20MnVBECll092传动轴十字轴，转向万向节十字轴，后桥减速器齿轮、差速器十字轴15MnVBCAl093钢板弹簧中心螺栓EQl092变速器一轴、二轴、中间轴，中间轴常啮合齿轮，二、三挡滑动齿套，二、三、四、五挡齿轮第四节工业用钢及铸铁3 3合金调质钢合金调质钢牌 号 应 用 举 例车 型零 件 名
15、 称40CrEQl092发动机支架固定螺栓、差速器壳螺栓、减振器销CAl093水泵轴、连杆、连杆盖、气缸盖螺栓40MnBEQl092半轴、水泵轴、传动轴花键、万向节叉、转向节、气缸盖螺栓、连杆螺栓CAl093变速器二轴、转向节、转向臂、半轴45Mn2EQl092进气门、半轴套管、钢板弹簧U形螺栓CAl093半轴套管、板弹簧U形螺栓50Mn2EQl090离合器从动盘、减振盘第四节工业用钢及铸铁4 4合金弹簧钢合金弹簧钢牌 号 应 用 举 例 车 型 零 件 名 称55SiMnVB EQ1092 钢板弹簧55Si2Mn CAl093 钢板弹簧65Mn EQl092 气门弹簧、制动室复位弹簧 CAl
16、093气门弹簧、摇臂轴定位弹簧、离合器压紧弹簧60Si2Mn EQl092 牵引钩弹簧 CAl093 钢板弹簧第四节工业用钢及铸铁5 5滚动轴承钢滚动轴承钢牌号硬 度（HRC）用 途 举 例GCr6626410mm的滚动体GCr9626420mm的滚动体GCr9SiMn6264壁厚12mm，外径250mm的套圈；直径2550mm的钢球；直径22mm的滚子GCr156264GCr15SiMn 62壁厚14mm，外径250mm的套圈；直径 2050mm的钢球；直径22mm的滚子第四节工业用钢及铸铁六、合金工具六、合金工具钢钢牌号淬 火（）回 火（）回火硬度（HRC）用 途 举 例Cr1295010
17、00油2004505864尺寸较大的钻头、铰刀等9SiCr860880油1802006062薄刃刀具如板牙、丝锥等9Mn2V780820油1502006062磨床主轴、车床丝杠、丝锥、板牙、量规、冷作模具等CrWMn820840油1401606265微变形钢、长铰刀、拉刀、丝杠、精密量具等CrW5800850油1601806465低速切削硬金属刀具如铣刀、车刀、刨刀等常用低合金刃具钢的牌号、热处理、性能及用途常用低合金刃具钢的牌号、热处理、性能及用途 第四节工业用钢及铸铁种类牌号 热处理（）回火硬度（HRC）用 途 举 例退火淬火回火铬系W18Cr4V860880126013005505706
18、366一般高速切削刀具，如车刀、铣刀、刨刀、钻头等W12Cr4V4Mo8408601240127063形状简单，只需很少磨削的刀具铬钼系W6Mo5Cr4V2840860122012406366耐磨性与韧度很好配合的高速刀具如扭制钻头W6Mo5Cr4V38408851200124065形状复杂的刀具如拉刀、铣刀超硬W18Cr4VCo10870900120012605405906466切削硬金属的刀具W6Mo5Cr4V2Al850870122012505505706769常用高速钢的牌号、热处理、性能及用途常用高速钢的牌号、热处理、性能及用途 第四节工业用钢及铸铁七、特殊性能钢七、特殊性能钢1 1
19、不锈钢不锈钢常用不锈钢有铬不锈钢和铬镍不锈钢两类。常用不锈钢有铬不锈钢和铬镍不锈钢两类。铬不锈钢主要有铬不锈钢主要有1Crl31Crl3、2Crl32Crl3、3Crl33Crl3、4Crl34Crl3等。等。常见的铬镍不锈钢有常见的铬镍不锈钢有1Crl8Ni91Crl8Ni9、2Crl8Ni92Crl8Ni9等等第四节工业用钢及铸铁2 2耐热钢耐热钢1 1）抗氧化钢）抗氧化钢第四节工业用钢及铸铁2)2)热强钢热强钢第四节工业用钢及铸铁八、八、铸铸 铁铁1.1.铸铁的石墨化铸铁的石墨化 铸铁中碳的存在形式铸铁中碳的存在形式化合状态的渗碳体化合状态的渗碳体(Fe(Fe3 3C)C)游离状态的石墨
20、游离状态的石墨(常用常用G G来表示来表示)第四节工业用钢及铸铁2.2.影响石墨化的因素影响石墨化的因素1 1）化学成分的影响）化学成分的影响碳和硅的影响碳和硅的影响 锰的影响锰的影响 硫的影响硫的影响磷的影响磷的影响 2 2）冷却速度的影响）冷却速度的影响第四节工业用钢及铸铁3.3.铸铁的组织特征和分类铸铁的组织特征和分类1)1)白口铸铁白口铸铁 2)2)灰口铸铁灰口铸铁3)3)可锻铸铁可锻铸铁 4)4)球墨铸铁球墨铸铁第四节工业用钢及铸铁4.4.铸铁的特性铸铁的特性优良的铸造性能；优良的铸造性能；良好的切削加工性；良好的切削加工性；较好的耐磨性和减震性；较好的耐磨性和减震性；较低的缺口敏感
21、性。较低的缺口敏感性。第四节工业用钢及铸铁5.5.常用铸铁常用铸铁1 1）灰铸铁）灰铸铁 灰铸铁的成分、组织和性能灰铸铁的成分、组织和性能第四节工业用钢及铸铁灰铸铁的牌号、性能及用途灰铸铁的牌号、性能及用途第四节工业用钢及铸铁灰铸铁的牌号、性能及用途灰铸铁的牌号、性能及用途第四节工业用钢及铸铁2 2）球墨铸铁）球墨铸铁 球墨铸铁的成分、组织和性能球墨铸铁的成分、组织和性能第四节工业用钢及铸铁球墨铸铁的牌号、力学性能及用途球墨铸铁的牌号、力学性能及用途第四节工业用钢及铸铁球墨铸铁的牌号、力学性能及用途球墨铸铁的牌号、力学性能及用途第四节工业用钢及铸铁3 3）可锻铸铁）可锻铸铁可锻铸铁的成分、组织
22、和性能可锻铸铁的成分、组织和性能第四节工业用钢及铸铁可锻铸铁的牌号、性能及用途可锻铸铁的牌号、性能及用途第四节工业用钢及铸铁可锻铸铁的牌号、性能及用途可锻铸铁的牌号、性能及用途第四节工业用钢及铸铁4 4）蠕墨铸铁）蠕墨铸铁蠕墨铸铁的成分、组织和性能蠕墨铸铁的成分、组织和性能第四节工业用钢及铸铁蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途第四节工业用钢及铸铁5 5）合金铸铁）合金铸铁第四节工业用钢及铸铁九、汽车金属材料的发展概况九、汽车金属材料的发展概况十、十、现代汽车常用金属材料现代汽车常用金属材料热轧钢板热轧钢板冷轧钢板冷轧钢板碰撞保护碰撞保护 1.1.低碳钢低碳钢(MILD
23、)(MILD)2.2.高强度钢高强度钢 1)1)高强度低合金钢高强度低合金钢(HSLA)(HSLA)2)2)高抗拉强度钢高抗拉强度钢(HSS)(HSS)3)3)马氏体钢马氏体钢第四节工业用钢及铸铁五、合金结构钢五、合金结构钢一、汽车齿轮的选材及热处理第五节 汽车零件的选材及热处理第五节 汽车零件的选材及热处理 1、齿轮的性能要求 1)高的弯曲疲劳强度；2)高的接触疲劳强度和耐磨性；3)较高的强度和冲击韧度。第五节 汽车零件的选材及热处理第五节 汽车零件的选材及热处理2 2汽车齿轮零件的选材及热处理汽车齿轮零件的选材及热处理应用最多的是合金渗碳钢应用最多的是合金渗碳钢20Cr20Cr或或20Cr
24、MnTi20CrMnTi，并经渗碳、淬火和低温回火。，并经渗碳、淬火和低温回火。渗碳齿轮的工艺路线为：下料一锻造一正渗碳齿轮的工艺路线为：下料一锻造一正火一切削加工一渗碳、淬火及低温回火一喷丸火一切削加工一渗碳、淬火及低温回火一喷丸一磨削加工一磨削加工 。第五节 汽车零件的选材及热处理第五节 汽车零件的选材及热处理第五节 汽车零件的选材及热处理第五节 汽车零件的选材及热处理二、二、汽车轴类零件选材汽车轴类零件选材1 1 轴类零件的工作条件轴类零件的工作条件1)1)轴类零件工作时主要受交变弯曲和扭转轴类零件工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用；应力的复合作用；2)2)轴与轴上零件的相对运动使
25、其相互间存轴与轴上零件的相对运动使其相互间存在摩擦和磨损；在摩擦和磨损；3)3)轴在高速运转过程中产生的振动使轴承轴在高速运转过程中产生的振动使轴承承受冲击载荷；承受冲击载荷；4)4)大部分轴常承受一定的过载载荷。大部分轴常承受一定的过载载荷。第五节 汽车零件的选材及热处理2 2轴类零件的失效方式轴类零件的失效方式失效形式有长期交变载荷下的疲劳断失效形式有长期交变载荷下的疲劳断裂、过量变形、断裂、磨损等。裂、过量变形、断裂、磨损等。第五节 汽车零件的选材及热处理3 3轴类零件的性能要求轴类零件的性能要求 1)1)良好的综合力学性能，足够的强度、塑良好的综合力学性能，足够的强度、塑性和一定的韧度
26、，以防止过载断裂、冲性和一定的韧度，以防止过载断裂、冲击断裂；击断裂；2)2)高的疲劳强度，对应力集中敏感性低，以高的疲劳强度，对应力集中敏感性低，以防疲劳断裂；防疲劳断裂；3)3)足够的淬透性，热处理后表面要有高硬度、足够的淬透性，热处理后表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨损失效；高耐磨性，以防磨损失效；4)4)良好的切削加工性能，价格便宜。良好的切削加工性能，价格便宜。第五节 汽车零件的选材及热处理4 4、轴类零件材料的选材及热处理、轴类零件材料的选材及热处理常用的优质碳结构钢有：常用的优质碳结构钢有：3535、4040、4545、5050钢等，其中钢等，其中4545钢最常用，合金钢有钢最常
27、用，合金钢有20Cr20Cr、40Cr40Cr、40CrNi40CrNi、20CrMnTi20CrMnTi、40MnB40MnB等。等。这类钢一般要经正火、调质或表面淬火这类钢一般要经正火、调质或表面淬火热处理。热处理。第五节 汽车零件的选材及热处理1 1）、内燃机曲轴选材）、内燃机曲轴选材第五节 汽车零件的选材及热处理按制造工艺把曲轴分为锻钢曲轴和铸造曲按制造工艺把曲轴分为锻钢曲轴和铸造曲轴两种。轴两种。锻钢曲轴主要由优质中碳钢和中碳合金钢锻钢曲轴主要由优质中碳钢和中碳合金钢制造，如制造，如3535、4040、4545、35Mn235Mn2、40Cr40Cr，35CrMo35CrMo钢等。钢
28、等。铸造曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体铸造曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁以及合金铸铁等制造，如可锻铸铁以及合金铸铁等制造，如ZG230-ZG230-450450、QT600QT6003 3、T700-2T700-2、KTZ450KTZ4505 5、KTZ500-4KTZ500-4等。等。经过模锻、调质、切削加工后，在轴颈部经过模锻、调质、切削加工后，在轴颈部位进行表面淬火。位进行表面淬火。第五节 汽车零件的选材及热处理2 2）、半轴）、半轴第五节 汽车零件的选材及热处理中、小型汽车的半轴一般用中、小型汽车的半轴一般用4545钢、钢、40Cr40Cr，而重型汽车用，而重型汽车用40M
29、nB40MnB、40CrNi40CrNi或或40CrMnMo40CrMnMo等淬透性较高的合金钢制等淬透性较高的合金钢制造。半轴加工中常采用喷丸处理及滚压凸造。半轴加工中常采用喷丸处理及滚压凸缘根部圆角等强化方法。缘根部圆角等强化方法。制造工艺路线为：下料制造工艺路线为：下料锻造锻造正火正火机械加工机械加工调质处理调质处理盘部钻孔盘部钻孔磨花磨花键。键。第五节 汽车零件的选材及热处理三、汽车弹簧选材及热处理三、汽车弹簧选材及热处理1 1弹簧的用途弹簧的用途1)1)、缓冲或减振、缓冲或减振2)2)、定位、定位3)3)、复原、复原4)4)、储存和释放能量、储存和释放能量5)5)、测力、测力第五节
30、汽车零件的选材及热处理2 2弹簧的工作条件弹簧的工作条件1)1)、弹簧在外力作用下，压缩、拉伸、扭转、弹簧在外力作用下，压缩、拉伸、扭转时，材料将承受弯曲应力或扭转应力。时，材料将承受弯曲应力或扭转应力。2)2)、缓冲、减振或复原用的弹簧承受交变应、缓冲、减振或复原用的弹簧承受交变应力和冲击载荷的作用。力和冲击载荷的作用。3)3)、某些弹簧受到腐蚀介质和高温的作用。、某些弹簧受到腐蚀介质和高温的作用。第五节 汽车零件的选材及热处理3 3 弹簧的失效形式弹簧的失效形式1)1)、塑性变形、塑性变形2)2)、疲劳断裂、疲劳断裂3)3)、快速脆性断裂、快速脆性断裂4)4)、在腐蚀性介质中应力腐蚀断裂失
31、效、在腐蚀性介质中应力腐蚀断裂失效5)5)、高温蠕变和应力松弛，产生永久变形。、高温蠕变和应力松弛，产生永久变形。第五节 汽车零件的选材及热处理 4.4.弹簧材料的性能要求弹簧材料的性能要求1)1)、高的弹性极限、高的弹性极限 e e和高的屈强比和高的屈强比 s s b b2)2)、高的疲劳强度、高的疲劳强度3)3)、好的材质和表面质量、好的材质和表面质量4)4)、某些弹簧材料有良好的耐蚀性和耐热性、某些弹簧材料有良好的耐蚀性和耐热性第五节 汽车零件的选材及热处理第五节 汽车零件的选材及热处理第五节 汽车零件的选材及热处理板板簧簧 汽车板簧一般选用汽车板簧一般选用65Mn65Mn、60Si60
32、Si2 2Mn Mn，50CrMn50CrMn，55SiMnVB 55SiMnVB，55SiMnMoV55SiMnMoV，55SiMnMoVNb55SiMnMoVNb钢制造。钢制造。第五节 汽车零件的选材及热处理压压簧簧气门弹簧是一种压缩螺旋弹簧，采用淬透气门弹簧是一种压缩螺旋弹簧，采用淬透性比较好、晶粒细小、有一定耐热性的性比较好、晶粒细小、有一定耐热性的50CrVA50CrVA钢制造钢制造 第五节 汽车零件的选材及热处理碟簧环形弹簧第五节 汽车零件的选材及热处理扭扭簧簧拉拉伸伸弹弹簧簧第五节 汽车零件的选材及热处理涡涡卷卷弹弹簧簧第五节 汽车零件的选材及热处理内燃机内燃机第五节 汽车零件的
33、选材及热处理四汽缸体与缸盖四汽缸体与缸盖1 1汽缸体工作条件：汽缸体工作条件：汽汽缸体是发动机各个缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持发机构和系统的装配基体，并由它来保持发动机各运动件相互之间的准确位置关系。动机各运动件相互之间的准确位置关系。2 2汽缸体性能要求：要求汽缸体具有足够汽缸体性能要求：要求汽缸体具有足够的强度和刚度。的强度和刚度。3 3汽缸体选材：缸体常用的材料有灰口铸汽缸体选材：缸体常用的材料有灰口铸铁和铝合金两种。铁和铝合金两种。第五节 汽车零件的选材及热处理4 4缸盖工作条件：缸盖主要用来封闭汽缸缸盖工作条件：缸盖主要用来封闭汽缸构成燃烧室。构成燃烧室。5 5
34、缸盖性能要求：根据上述工作条件，缸缸盖性能要求：根据上述工作条件，缸盖应用导热性好、高温机械强度高、能承盖应用导热性好、高温机械强度高、能承受反复热应力、铸造性能良好的材料来制受反复热应力、铸造性能良好的材料来制造。造。6 6缸盖选材：有铸铁、铝合金两种。缸盖选材：有铸铁、铝合金两种。第五节 汽车零件的选材及热处理五缸套五缸套 1 1缸套工作条件：发动机的工作循缸套工作条件：发动机的工作循环是在汽缸内完成的。环是在汽缸内完成的。2 2缸套选材：常用缸套材料为耐磨缸套选材：常用缸套材料为耐磨合金铸铁，主要有高磷铸铁、硼铸合金铸铁，主要有高磷铸铁、硼铸铁，合金铸铁等。铁，合金铸铁等。第五节 汽车零
35、件的选材及热处理第五节 汽车零件的选材及热处理六活塞、活塞销和活塞环六活塞、活塞销和活塞环1 1活塞组工作条件：活塞、活塞销和活活塞组工作条件：活塞、活塞销和活塞环等零件组成活塞组，与汽缸、汽塞环等零件组成活塞组，与汽缸、汽缸盖配合形成一个容积变化的密闭空缸盖配合形成一个容积变化的密闭空间，以完成内燃机的工作过程；同时，间，以完成内燃机的工作过程；同时，它还承受燃气作用力并通过连杆把力它还承受燃气作用力并通过连杆把力传给曲轴输出。工作条件十分苛刻。传给曲轴输出。工作条件十分苛刻。第五节 汽车零件的选材及热处理2 2活塞组最常见的失效方式有：磨损、活塞组最常见的失效方式有：磨损、变形和断裂。变形
36、和断裂。3 3活塞组性能要求：对活塞用材料的要活塞组性能要求：对活塞用材料的要求是热强度高、导热性好、吸热性差、求是热强度高、导热性好、吸热性差、膨胀系数小、密度小，减摩性、耐磨膨胀系数小、密度小，减摩性、耐磨性、耐蚀性和工艺性好等。常用的活性、耐蚀性和工艺性好等。常用的活塞材料是铝硅合金。塞材料是铝硅合金。第五节 汽车零件的选材及热处理4 4 活塞组缸套选材：活塞销材料一般用活塞组缸套选材：活塞销材料一般用2020低碳钢或低碳钢或20Cr20Cr、18CrMnTi18CrMnTi等低等低碳合金钢。活塞销外表面应进行渗碳碳合金钢。活塞销外表面应进行渗碳或氰化处理。活塞环材料应具有耐磨或氰化处理
37、。活塞环材料应具有耐磨性好、易磨合、韧度好性好、易磨合、韧度好(变形时不易折变形时不易折断断)以及良好的耐热性、导热性和易加以及良好的耐热性、导热性和易加工性等性能特点。多用以珠光体为基工性等性能特点。多用以珠光体为基的灰铸铁或合金铸铁的灰铸铁或合金铸铁 。第五节 汽车零件的选材及热处理七连杆七连杆 1 1连杆工作条件：连杆工作条件：连杆在工作中，除承连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。受纵向和横向的惯性力。2 2连杆选连杆选材：连杆材料一般采用材：连杆材料一般采用4545钢、钢、40Cr40Cr或或40MnB40MnB等调质
38、钢。等调质钢。第五节 汽车零件的选材及热处理八气门八气门1 1气门工作条件：气门在工作时，需要承气门工作条件：气门在工作时，需要承受较高的机械负荷和热负荷，尤其是排受较高的机械负荷和热负荷，尤其是排气门工作温度高达气门工作温度高达650650 C C850850 C C。第五节 汽车零件的选材及热处理2 2气门选材：气门材料应选用耐热、耐蚀、气门选材：气门材料应选用耐热、耐蚀、耐磨的材料。进、排气门工作条件不耐磨的材料。进、排气门工作条件不同，材料的选择也不同。进气门一般同，材料的选择也不同。进气门一般可用可用40Cr40Cr、35CrMo35CrMo、38CrSi38CrSi、42Mn2V4
39、2Mn2V等合金钢制造；而排气门则等合金钢制造；而排气门则要求用高铬耐热钢制造，采用要求用高铬耐热钢制造，采用4CrlOSi2Mo4CrlOSi2Mo作为气门材料时工作温作为气门材料时工作温度可达度可达550C550C一一650C650C，采用，采用4Crl4Nil4W2Mo4Crl4Nil4W2Mo作为气门材料时，工作为气门材料时，工作温度可达作温度可达650C650C900C900C。第五节 汽车零件的选材及热处理九车身、纵梁、档板等冷冲压零件九车身、纵梁、档板等冷冲压零件汽车冷冲压零件用的材料有钢板和钢汽车冷冲压零件用的材料有钢板和钢带，其中主要是钢板，包括热轧钢板和冷带，其中主要是钢板
40、，包括热轧钢板和冷轧钢板，如钢板轧钢板，如钢板0808、2020、2525和和16Mn16Mn等。等。第五节 汽车零件的选材及热处理热轧钢板主要用来制造一些承受一定载热轧钢板主要用来制造一些承受一定载荷的结构件，如保险杠、制动盘、纵梁等。荷的结构件，如保险杠、制动盘、纵梁等。这些零件不仅要求钢板具有一定刚度、强度，这些零件不仅要求钢板具有一定刚度、强度，而且还要具有良好的冲压成型性能。而且还要具有良好的冲压成型性能。第五节 汽车零件的选材及热处理冷轧钢板主要用来制造一些形状复杂，冷轧钢板主要用来制造一些形状复杂，受力不大的机器外壳、驾驶室、轿车的车身受力不大的机器外壳、驾驶室、轿车的车身等覆盖
41、零件。这些零件对钢板的强度要求不等覆盖零件。这些零件对钢板的强度要求不高，但却要求它具有优良的表面质量和良好高，但却要求它具有优良的表面质量和良好的冲压性能，以保证高的成品合格率。的冲压性能，以保证高的成品合格率。高强度板用于制造车身外面板高强度板用于制造车身外面板(包括车顶、包括车顶、前脸、后围、发动机罩、车门、行李箱等前脸、后围、发动机罩、车门、行李箱等)、车身内蒙板、保险杠、横梁、边梁、支架、车身内蒙板、保险杠、横梁、边梁、支架、发动机框架等。发动机框架等。小结一、通过学习能熟练掌握铁碳合金相图的全一、通过学习能熟练掌握铁碳合金相图的全貌，并能画出铁碳合金相图，并能标出图上貌，并能画出铁
42、碳合金相图，并能标出图上的特性点（的特性点（G、C、E、F、P、S）线（线（ECF、PSK、GS、ES）的温度和成份，能填上各）的温度和成份，能填上各相区域的相和组织的组成。相区域的相和组织的组成。二、冷却曲线会分析钢成份典型铁碳合的结二、冷却曲线会分析钢成份典型铁碳合的结晶过程。晶过程。小结三、熟练掌握铁碳合金的成份、组织、和性三、熟练掌握铁碳合金的成份、组织、和性能之间的关系，即随碳质量分数的变化，其能之间的关系，即随碳质量分数的变化，其组织和性能的变化规律。组织和性能的变化规律。四、合金的性能四、合金的性能,了解组成合金的各组元之了解组成合金的各组元之间相互作用间相互作用,结构类型和性能
43、特点结构类型和性能特点五、钢的强化工艺特点及用途五、钢的强化工艺特点及用途六、钢强化的途径，为选择强化方法、正确六、钢强化的途径，为选择强化方法、正确标注技术要求、合理制订加工工艺路线奠定标注技术要求、合理制订加工工艺路线奠定必要的基础。必要的基础。小结七、合金元素对钢的组织和性能、热处理和七、合金元素对钢的组织和性能、热处理和加工的影响加工的影响八、碳素钢和合金钢的分类和牌号命名方法八、碳素钢和合金钢的分类和牌号命名方法九、合金化改变微观组织对宏观性能的影响九、合金化改变微观组织对宏观性能的影响十、典型汽车零件的性能要求，汽车零件的十、典型汽车零件的性能要求，汽车零件的选材及热处理选材及热处理