《常用汽车材料》PPT课件

黑色金属 材料 (hēisèjīngshǔ)
钢、铁一类的金属被称为黑色金属。
钢铁材料(cáiliào)的基本成分是铁和碳,所以又称为铁碳合金。 含碳量小于2.11%的铁碳合金是钢,含碳量大于2.11%
的铁碳合金是铁。
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钢
碳素钢 合金钢 对钢的力学性能和物理性能影响最大的是碳的 质量分布,随着含碳量的增加,钢的强度、硬度 直线上升;而韧性和塑性不断下降。除此之外, 在冶炼过程中加入的或原料中带入的其他元素 (yuán sù)也对钢的性能产生重要的影响,如锰和硅 元素可以提高钢的强度和硬度,硫和磷元素会 使钢材变脆。
目的是提高钢件表层的硬度、耐磨性、 耐腐蚀性和抗氧化性
主要有渗碳、氮化、碳氮共渗等。
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有色金属 材料 (yǒusè jīnshǔ)
除黑色金属材料之外的其他金属统称为 有色金属 在汽车制造(zhìzào)生产中常用的主要是铝、 铜及其合金
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铝及铝合金
纯铝
纯铝的熔点为660℃,密度为的1/3，是一种轻金 属材料,其电导性、热导性仅次于银、铜,抗氧化、 抗大气腐蚀性能好,常温下在大气中表面(biǎomiàn) 能生成一层致密的氧化铝膜,阻止铝表面进一步 氧化。 纯铝的强度硬度很低,但塑性很高,一般不能作为 结构件使用。
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合金钢
合金钢是指为了改善钢的某些性能,冶炼时在碳素钢的基础 上有目的地加入一种或多种合金元素所形成的钢种 常用的合金元素有:锰(Mn)、硅(Si)、铬(Cr)、 镍(Ni)、钼 (Mo)、钨(W)、钒(V)、钛(Ti)、磞(B)、铝(Al)、稀土(Re)等 合金元素对钢的性能影响很大,如在碳素钢中加入铬,能提高 钢的强度、硬度和耐蚀性,加入镍既可以提高钢的强度,又不降低其
焊接性能:焊接性能是指两块金属材料在局部加热到熔融状态下,能够牢固地焊 合在一起的性能
焊接性好,易于用一般方法和工艺施焊,焊时不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷,焊处强度能
与原材料相近
切削加工性能:切削加工性能是指金属材料被切削加工的难易程度 热处理性能:热处理性能是指金属材料适应各种热处理工艺的能力
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合金 结构钢 (héjīn)
合金调质钢
合金调质钢是指经过调质处理后使用的钢,具有较高 的强度和韧性。若调质后再进行淬火,则能进一步改 善零件表面的耐磨性。 常用于制造承受(chéngshòu)重载荷、冲击载荷的零件。 如机 床主轴、汽车半轴、连杆、转向节等。
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钢的热处理
淬火
淬火是将钢件加热到临界温度以上30～50℃,保温后在冷却 介质中快速冷却的热处理工艺
常用的冷却介质有水、矿物油、盐、碱的水溶液等
淬火的主要目的是提高钢件的硬度和强度(qiángdù)
回火
回火是将淬火后的钢件再加热到临界温度以下的某一温度,保温 一段时间,然后在空气或油中冷却的热处理工艺 目的是减少或消除内应力,提高韧性和塑性,调整硬度,降低脆性,
理后,可用来代替铸钢和锻钢制造一些受力复杂、性能要求较
高的零件,如代替45号钢和35CrMo钢制造大马力柴油机的
曲轴、凸轮轴、齿轮和连杆等
球墨铸铁的牌号由"QT"及两组数字组成。其中第1组数字 表示最低抗拉强度,第2组数字表示最低延伸率。例如 QT400-18,表示最低抗拉强度为400N/mm2、最低延伸率为
韧性,加入硅能提高钢的强度、硬度、疲劳强度和耐腐蚀性。几 种合金元素同时配合(pèihé)使用,对钢的性能影响比单一合金元素 更为显著
合金钢只有经过热处理后,才能达到改善机械性能的目的
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合金钢
合金钢的种类很多,按用途(yòngtú)大致可分为 以下几类:
合金结构钢 合金工具钢 特殊性能钢
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合金 结构钢 (héjīn)
低合金结构钢
在低碳钢的基础上加入少量（３%～５% ）合金元 素而得到的钢
这类钢比相同含碳量的碳素钢的强度要高10%～ 30%,并具有较好的塑性、韧性和焊接性能。又因 为它的冶炼较简单,生产成本与碳钢相近
广泛用于制作各种机器零件和工程构件
如汽车上的车架纵梁、横梁、发动机吊耳等
用低合金结构钢取代(qǔdài)碳素结构钢,可节约钢材,
减轻重量,且使用可靠。常用的钢种有12MnV、
16Mn等
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合金 结构钢 (héjīn)
合金渗碳钢
合金渗碳钢制造的零件,经热处理后,不仅有较高的 表面硬度和耐磨性,而且能大幅度提高零件心部的强 度和韧性,从而提高抵抗冲击(chōngjī)载荷的能力 汽车上承受高速、重载、强冲击和剧烈摩擦的零件 如活塞销、齿轮、轴类件和重要的螺栓等都是用合 金渗碳钢加工经热处理制作的。
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金属材料的机械性能
冲击韧性
金属材料在冲击载荷作用下,抵抗破坏的能力称为冲击韧性
疲劳强度
金属材料在循环载荷作用下产生疲劳裂纹,并导致断裂称为 疲劳断裂 在无数次(钢铁约为106～107)重复交变载荷作用下不产生 断裂的最大应力(yìnglì)称为疲劳强度 疲劳强度值通过疲劳试验测定 当金属材料的应力循环次数达到107次时,零件仍不断裂,此 时的最大应力可作为疲劳强度。某些高强度钢,应力循环次 数达到108次时的最大应力作为它们的疲劳强度
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铸铁(zhùtiě)
白口铸铁
白口铸铁断口呈白色,性能硬而脆,很难进行切削 加工,主要(zhǔyào)用来炼钢
灰口铸铁
灰口铸铁断口呈灰色,由于生产工艺较简单,成本 低,熔点低、收缩率小、具有良好的铸造性能,在 汽车零件上应用较多 灰口铸铁的牌号用“HT”及数字组成。 其中数 字表示最低的抗拉强度。例如HT100,是最低抗 拉强度为100N/mm2的灰口铸铁
合金钢
合金(héjīn)结构钢的牌号
采用两位数字和化学元素符号及数字的方法表 示。 前面两位数字 表示钢的平均含碳量(万分之几), 后面是化学元素符号名称,如铅、铬、锰等,各 元素符号后面的数字表示元素平均含量(百分 之几)。 例如12CrNi2,表示钢的平均含碳量为 0.12%、 平均含铬量小于1.5%、平均含镍量为2%。
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铸铁(zhùtiě)
可锻铸铁
俗称马铁 它具有较高的强度和韧性 可用于制作承受冲击和振动的零件, 不能进行(jìnxíng)锻造
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铸铁(zhùtiě)
球墨铸铁
俗称球铁
球墨铸铁兼有铸铁和钢的理化性能、机械性能和工艺性 能,也像钢一样可进行(jìnxíng)热处理。通过合金化和各种热处
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钢的热处理
退火
退火是将钢件加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉慢慢冷却到
室温的热处理工艺。
目的是降低材料硬度,改善切削加工性能,提高塑性和韧性,消除
(xiāochú)钢中的组织缺陷,消除内应力。
(2)正火
正火是将钢件加热到临界温度以上50～70℃,充分保温,然后 在空气中冷却的热处理工艺。 目的与退火基本相同,但正火后钢件的强度、硬度比退火后 高。
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常用汽车材料
概述(ɡài shù)
金属材料
非金属材料 新材料
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概
述
汽车是由上万个零部件组装而成,而这些零部件又是由几百个 品种、上千个规格的材料加工制成的,可以说材料是汽车的
基础。
用于生产(shēngchǎn)汽车的材料种类很多:有钢铁、有色金 属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等,据统计, 近几年生产的一 辆普通轿车,其主要材料的重量构成比大致为:钢铁65%～70%、 有色金属10%～15%、非金属材料20%左右。
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金属材料的理化(lǐhuà)性能
指金属材料在各种物理条件下所表现出来 的性能和抵抗各种化学(huàxué)介质侵蚀的能力
密度:单位体积的质量 导热性:传导热量的能力 导电性:传导电流的能力 热膨胀性:受热时体积增大的能力
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金属材料的理化(lǐhuà)性能
熔点:由固态(gùtài)变为液态时的温度 磁性：金属材料能导磁的性能称为磁性 抗腐蚀性:金属在常温下抵御同周围介质发生化学反 应而遭破坏的能力 抗氧化性:金属在高温下抵抗氧化作用的能力
铸钢
主要用于制作形状复杂,难于用锻压(duànyā)等方法成形的零件,
如汽车上的桥壳等。
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碳素钢的牌号(páihào)
常用碳素钢的牌号及含义(hányì)举例如下
Q235-AF碳素结构钢。其中Q235代表屈服强 度值,A代表质量等级(A含硫磷最多、D含硫磷 最少),F代表沸腾钢(冶炼时脱氧不完全) 45Mn优质碳素结构钢。其中45代表钢的平均 含碳量为0.45%,Mn的含量为 0.7%～1% ZG310-570铸钢。其中310代表屈服强度 值,570代表抗拉强度值
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碳素钢
除含碳量小于2.11%之外,还含有少量的锰、硅、硫、 磷等杂质元素的钢, 我们称之为碳素钢,简称碳钢。
碳素钢具有一定的力学性能、良好的工艺性能、价格低廉,是 汽车生产和其他工业(gōngyè)产品中用量最大的金属材料。 分类 按钢中碳的含量多少可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢;
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金属材料的工艺性能
铸造性能:铸造性能是指液态金属的流动性、冷却凝固过程中收缩偏析的大小 (金属凝固后其化学成分和组织的不均匀性),以及对气体的排除和吸收等性能 压力加工性能:压力加工性能是指金属在冷、热状态下,进行(jìnxíng)压力加工时,产
生变形而不发生破坏的能力 塑性越大,变形抗力越小,压力加工性能越好
18%的球墨铸铁
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铸铁(zhùtiě)
合金铸铁:具体包括：
在灰口铸铁或球墨铸铁中加入一定量的合金元 素,获得特殊(tèshū)性能的铸铁称为合金铸铁。
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钢的热处理
钢件的热处理是利用加热、保温和冷却的操 作方法,来改变钢的组织结构,使钢件获得所 需性能的加工(jiā 工艺。 gōng) 钢的热处理根据加热和冷却的方法不同,大 体有以下几类
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金属材料的机械性能
是指金属材料在各种载荷(外力)作用下表现(biǎoxiàn)出来的抵抗能力
机械性能指标
强度
金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度
常用强度指标是屈服强度、抗拉强度
塑性
金属材料产生塑性变形而不被破坏的最大能力
常用塑性值的指标是伸长率和断面收缩率。
硬度
金属材料在抵抗比它更硬物体压入其表面的能力，即抵抗局部塑性变 形的能力 常用硬度试验方法有布氏硬度和洛氏硬度
保证钢件的形状、尺寸不变
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Байду номын сангаас
钢的热处理
表面淬火
表面淬火是将钢件的表面淬透到一定的深度,而中心部分仍保持未淬 火状态的一种局部淬火方法 目的是使钢件表面获得较高的强度、耐磨性和疲劳强度, 而心部仍具有足 够的塑性和韧性。
化学热处理
化学热处理是将钢件置于某一介质中加热、保温和冷却,使介质中的某 些元素(yuán sù)渗入钢件表层,从而改善表层性能
各种新型材料,如轻金属材料、复合材料、高技术合成材料等
越来越多的用于现代汽车
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金属材料
金属材料的性能
黑色金属 材 (hēisèjīngshǔ) 料 有色金属材料
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金属材料的性能(xìngnéng)
金属材料的理化(lǐhuà)性 能 金属材料的机械性能 金属材料的工艺性能
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合金钢
其他(qítā)合金钢和特殊性能钢
常用的钢种有
合金弹簧钢、 滚动轴承钢 合金工具钢 耐候钢(良好的抗大气腐蚀能力)、 不锈钢 耐磨钢 耐热钢
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铸铁(zhùtiě)
性能特点：与钢相比,其强度低,特别是韧性、 塑性差,但铸造性能优良、耐磨、切削加工 性能良好。 随着技术进步(jìnbù),某些传统上用铸铁制造的 汽车零件,已逐步由轻金属替代。 铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、 球墨铸铁和合金铸铁几种。
按钢的质量可分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢;
按钢的用途分为碳素结构钢、碳素工具钢和铸钢。
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碳素钢
碳素结构钢
主要用于制作各种机器零件和工程构件,以低碳钢和中碳钢为 多。
汽车上受力不大、要求一定的强度、硬度、韧性和良好的加工性 能的零部件大量的使用碳素结构钢。
碳素工具钢
主要用于制作各种工、量、刃具和模具,多属于高碳钢。