汽车用钢铁材料—合金钢-合金结构钢

主 要 化 学 成 分，%
C
Mn Si，
0.16
0.80 ~1.50
0.55
0.18 1.00 ~0.20 ~1.60
0.55
0.20
1.00 ~1.60
0.55
0.20
1.00 ~1.70
0.55
0.20
1.00 ~1.70
0.55
力学性能
s ，MPa b ，MPa
295
570
345
630
390
650
420
680
460
720
Q235： σs=235 Mpa 16 Mn：σS=345 Mpa
有利于汽车实现轻量Baidu Nhomakorabea。
（2）高的淬透性及回火稳定性
45＃：D0=（10-18）㎜
适于制造尺寸大的零件。
40Cr：D0=（20-36）㎜
因其淬透性好，可用油淬，不易变形、开裂，适于形状复杂的零件。
（3）特殊性能：耐高（低）温、耐腐蚀、耐磨损等性能。
合金元素 百分含量
例：9SiCr 5CrMnMo 3Cr2W8V CrWMn Cr12MoV
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特殊情况：高速钢中，Wc＜1%有时也不标出
如：W18Cr4V
特例：滚动轴承钢中： ① 碳含量不标出； ② “Cr”用其“千”分之几表示。
如：GCr15中，15表示平均Cr含量为1.5%
2.合金钢钢的牌号：
（2）按合金元素的含量分类
1)低合金钢——合金元素总质量分数小于5%。 2)中合金钢——合金元素总质量分数为5%~10%。 3)高合金钢——合金元素总质量分数大于10%。
（3）按合金元素的种类分
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2.合金钢钢的牌号：数字 + 元素符号 + 数字 + ……+A（E）
➢合金结构钢
×× ＋ Me ＋ 数字（＋ Me ＋ 数字 ＋ …… ）＋ A(E)
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H He Li Be B (氢 氦 锂 铍 硼) Na Mg Al Si P (钠 镁 铝 硅 磷) C N O F Ne(碳 氮 氧 氟 氖) S Cl Ar K Ca (硫 氯 氩 钾 钙)
Sc Ti V Cr Mn (钪 钛 钒 铬 锰)
1．低合金高强度钢
Fe Co Ni Cu Zn (铁 钴 镍 铜 锌)
➢ 特殊性能钢
数字 ＋ Me ＋ 数字（＋ Me ＋ 数字 ＋ …… ）
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Wc “千”分之几 Wc ≤ 0.1%，以“0”表示 Wc ≤ 0.03%，以“00”表示
例： 0Cr18Ni9Ti 00Cr18Ni9Ti
2.4.2 合金结构钢
1．低合金高强度钢 2．合金渗碳钢 3. 合金调质钢 4. 合金弹簧钢 5. 滚动轴承钢
用途→工作条件→性能要求→成分→处理条件→性能
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带着问题去学习
类别
低合金高强钢
合 合金渗碳钢 金 结 合金调质钢 构 钢
合金弹簧钢
滚动轴承钢
成分特点
常用牌号举例 热处理方法
性能特点 用途举例
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1．低合金高强度钢
➢用途——用于强度较高的大型金属结构
如：桥梁、船舶、车辆（载重汽车大梁） 压力容器（锅炉），输油、输气管道等。
08F、45、65Mn——优质碳素结构钢 T10A——高级优质碳素工具钢 ZG270-500 ——碳素铸钢
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【案例2-4】
在日常生活中，我们市场上买的低价菜 刀或工具容易生锈、磨损或折断，而价 格高、质量好的却不易发生上述现象呢
任务2.4 合金钢
➢合金钢的优点
（1）高强度高韧性
问题回顾——碳素钢
一、常存杂质元素对钢性能的影响
1. 钢中常存杂质有哪些？哪些是有益元素？哪些是有害元素？
答：钢中常存杂质有锰、硅、硫、磷. 其中：锰、硅是有益元素；硫磷是有害元素。 硫——产生热脆；磷——产生冷脆。
二、常用碳素钢
2.Q235、08F、45、65Mn、T10A、ZG270-500 分别是哪类钢？ 答：Q235——普通碳素结构钢
110mm厚的Q460E钢材4.2万吨！
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九江长江大桥-216米
表2-14 常用低合金高强度钢牌号、成分、性能
钢号
旧钢号
Q295
Q345
Q390 Q420 Q460
09MnNb 12Mn
16Mn
16MnRe
16MnNb 15MnTi
14MnVTiRe 15MnVN
14MnMoV 18MnMoNb
Wc的“万”分之几 所加合金元素
例：16Mn 20CrMnTi 38CrMoAlA 40Cr 60Si2Mn
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合金元素 百分含量
高级优质或特级优质
2.合金钢钢的牌号：
➢合金工具钢
数字 ＋ Me ＋ 数字（＋ Me ＋ 数字 ＋ …… ）
Wc＜1% “千”分之几 Wc≥1% 不标
所加合金元素
➢ 成分特点：
保证钢的塑性、韧性，焊接性和冷成形性能
低C(Wc < 0.2% ) 低合金(WMe < 3% )
Mn、V、Ti、Nb、Cu、P、Si、Re
① 产生固溶强化，提高 F 的强度 (Mn、Si)
② 产生弥散强化，细化晶粒(V、Ti、Nb) ，提高σs、σb、ak ③ 增加P，并使之细化(Mn)
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1．低合金高强度钢
➢ 工作条件
① 不作相对运动，长期承受静载荷； 锅炉：使用温度可达250℃以上；
② 有一定温度要求 桥梁、载重汽车大梁：冬天要承受低温；
③ 耐腐蚀——桥梁、船舶：承受大气和海水的侵蚀。
➢ 性能要求
① 较高的强度和良好的塑韧性；σS=300~460Mpa，而普碳钢σS=275Mpa； ② 低的韧脆转变温度（-40-50℃）； ③ 耐蚀性好； ④ 良好的焊接性和冷成型性；
➢缺点：冶炼、加工工艺复杂，成本高.
合金钢之所以有以上优点，是合金元素的作用
汽车上的重要零件大多采用合金钢制造。
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2.4.1 合金钢的分类及牌号
1. 合金钢的分类
（1）按用途分类
1)合金结构钢——制造各种重要机械零件和工程结构。 2)合金工具钢——制造各种重要的加工工具，如刃具、量具和模具等。 3)特殊性能钢——制造具有特殊性能要求的结构件和机械零件。
④ 提高耐蚀性(Cu、P)
⑤ 脱硫、去气，使钢材净化，改善韧性和工艺性能(Re)
因碳和合金元素的作用，在承受相同载荷的前提下，合金钢可以比碳钢 减轻20-30%的重量，有利于汽车的轻量化。
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1．低合金高强度钢
Q235
武汉长江大桥-128米
Q345
Q460E
南京长江大桥-160米
Q420