《汽车应用材料》第二章_3常用金属材料及其应用

Mn
Si
0.25-0.50 0.03
0.35-0.65 0.17-0.37
0.35-0.65 0.17-0.37
0.50-0.80 0.17-0.37
0.50-0.80 0.17-0.37
0.50-0.80 0.17-0.37
0.50-0.80 0.17-0.37
0.50-0.80 0.17-0.37
第二章 金属材料
第三节 常用金属材料及其应用
金属材料是现代机械制造应用的最主要材料， 种类很多，应用广泛，分为钢铁材料（如碳素钢、 合金钢、铸铁）及有色金属及其合金等 。
汽车应用材料 第二章
第三节 常用金属材料及其应用
一. 碳钢 二. 合金钢 三. 铸铁 四. 有色金属及其合金 五. 金属材料在工程上的应用
B Q02.17不25-0小.2于0 0.30-0.70MPa 0.30
不0.0小45于C5 0.045 F,b,不Z 小于
C
0.18
0.35-0.80 0.30
0.040
0.040 Z
Q195 － D 195 －0.17 － 0－.35-0.83015-3900.3033 －0.035－ －0.035 － TZ －
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2．优质碳素结构钢
牌号 —— 如 45 钢，含C量为 45 / 10000 = 0.45 % 。 表2-15 优质碳素结构钢的牌号及力学性能*
钢号
08F 10 20 35 40 45 50 60 65
化学成分，%
C 0.05-0.11 0.07-0.13 0.17-0.23 0.32-0.39 0.37-0.44 0.42-0.50 0.47-0.55 0.57-0.65 0.62-0.70
QQ21255 A/BA / B215 01.1985-0.21875 01.6450-0.73035-4100.3031 0.20950 / 0.20745 206.045－/20 Z －/27
QQ232575
A/B－ C/D
235
02.2185-0.31895
01.8550-0.83075-4600.3526
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1．碳素结构钢
牌号 ——G如B/表QT72201-051-B42，00碳表6 素示标碳结准素s构结≥ 钢2构1的5钢M牌新P号a、（和老厚化标度学准成≤G钢1分B67号m(0G0对mB-/）2照T07，0060B-标级20准质06量) 。
牌号化学成等分级和力学表w性(2C-能)15均须碳保w素(证结Mn构)ABC钢化类 类 类学的w钢 钢 钢(成%机S分i械)— — —性— — —能保 保 保w(G%(证 证 证SB/)力 化 化TA7学学学0t 0性成成20w能分分0%(6，，及P)) 力学脱方性氧法能。
２.分类
1）按C含量分 低C钢 w(C) ≤ 0.25% 中C钢 0.25% ＜w(C) ≤ 0.6% 高C钢 w(C) ＞ 0.6%
2）按质量分（S、P含量）—— 普通碳素钢； 优质碳素钢；高级优质碳素钢。
3）按用途分 —— 碳素结构钢、碳素工具钢。 汽车应用材料 第二章
(二) 碳钢的牌号及用途 1．碳素结构钢 2．优质碳素结构钢 3．碳素工具钢
螺纹量规
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4.铸钢 W(c)=0.15~0.6% 应用:结构复杂零件,如曲轴、箱体轴承座. 牌号:如ZG340-640
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二. 合金钢
(一) 概论 (二) 合金结构钢 (三) 合金工具钢 (四) 特殊性能钢
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二. 合金钢
碳钢：价格低，但是，力学性能低，淬透性低， 回火抗力差，耐热、耐低温、耐蚀等特殊性能 差。
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1．合金元素可以提高钢的力学性能 合金钢的强化机制： 合金F 的固溶强化 M位错强化 细晶强化（F、M晶粒度，P片间距↓） 第二相（沉淀）强化
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2.合金元素对钢的热处理产生影响 合金元素对淬火、回火状态下钢的强化作用
最显著。合金元素除CO外都能使C曲线右移，提高 奥氏体的稳定，降低钢的临界冷却速度，提高钢 的淬透性，降低淬火应力，减少了工件的变形和 开裂。
退火后 HBS,
187 187 187 192 19 207 207 217
水冷淬火 温度，℃
800-820 780-800 780-800 760-780 760-780 760-780 760-780 760-780
表2-16 碳素工具钢的牌号、性能及用途
牌号
T7 T8 TBaidu NhomakorabeaMn T9 T10 T11 T12 T13
Rel，MPa
≥ 175 205 245 315 335 355 375 400 420
用途
较重要的零件，如 齿轮、轴、连杆、弹簧 等。 热处理：
渗碳、淬火、回火等。
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上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质50号 中碳素钢锻制而成，先正火后半精加工， 最后经中频淬火后再精加工
汽车曲轴
非碳化物形成元素
溶入F
固溶强化
弱碳化物形成元素
形成合金 渗碳体
较硬，耐磨， 比Fe3C更稳定
强碳化物形成元素
形成特殊 碳化物
高熔点，硬， 耐磨，最稳定
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（一）合金元素在钢中的作用 1．合金元素可以提高钢的力学性能 2. 合金元素对钢的热处理产生影响 3．合金元素对钢的工艺性能产生影响
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3．碳素工具钢
牌号 —— 如 T12A 钢，含C量为 12 / 1000 = 1.2 % ，
A表示高级优质，w(S) 0.020 % ，w(P) 0.030 % 。 表2-16 碳素工具钢的化学成分和性能（淬火后HRC≥62)
钢号
C, %
Mn, %
Si, %
S, % P, %
冷作模具钢 热作模具钢
特殊性能钢——不锈钢、耐热钢、耐磨钢
非铁金属—— 铜、铝、钛、锌、…，轴承合金，硬质合金 汽车应用材料 第二章
一. 碳钢
(一) 碳钢的成分和分类 (二) 碳钢的牌号及用途
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(一) 碳钢的成分和分类
１.成分 —— w(C) ≤2.11% Mn →脱氧,固溶强化 ,提高强度和硬度 w(Mn) =0.25 % ~0.8% Si →脱氧,固溶强化 ,提高强度和硬度 镇静钢w(Si) =0.1 % ~0.4% 沸腾钢w(Si) =0.03 % ~0.07% S → 热脆(有害) P → 冷脆 (有害) O、N、H → 强度汽、车塑应性用、材韧料性↓第二章
Q195
Q牌215 号 Q235
等级A－A/ B1钢6屈材服，QQQQ000厚1222>~...点M001913564度P694555500%a---R000(e...直L112>~25211径5000)，0001...m>5223拉m0550%---000...伸556055抗强b拉度试/ 000...333000验1钢6 材伸0>~厚.0长64不500度000率..大00(/55AAAA直0>~于001234.110径；；；；504005)BCCC%,12341m>5000m0...000444555温℃度冲FFF,,,击bbb,,,(ZZZV试击纵型验J功向冲)
T7 T8 T8Mn T9 T10Mn T10 T12 T13
0.65-0.74 0.75-0.84 0.80-0.90 0.85-0.94 0.95-1.04 0.95-1.04 1.15-1.24 1.25-1.35
0.40 0.40 0.40-0.60 0.40 0.40-0.60 0.40 0.40 0.40
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3．合金元素对钢的工艺性能产生影响 合金元素的加入使钢的铸造、锻造性能、焊接、
切削加工性能都不同程度的降低；但可以明显的 改善热处理的工艺性能。
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（二）合金钢的分类及编号
１. 合金钢的分类（按用途分类） 合金结构钢 —— 低合金结构钢、渗C钢 、调质钢 、 弹簧钢 、轴承钢等。 合金工具钢 —— 刃具 、模具、量具钢。 特殊性能钢 —— 不锈钢、耐热钢、耐磨钢。
0.50-0.80 0.17-0.37 (摘自GB/T699-1999)
汽车应用材料
S <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035
第二章
P <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035
合金钢 ：在碳钢中加入某些合金元素,改善组织 与性能.(硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、 硼、铝、锆)
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常见的合金元素及作用
Ti Zr Nb V W Mo Cr Mn Fe
强碳化物形成元素
弱碳化物 形成元素
与C的亲和力：强
弱
合金元素对基本相的影响：
Co Ni Cu Si Al 非碳化物形成元素
专用钢 —— 如，滚动轴承钢 GCr15， w(C)=1.0% ， w(Cr)=1.5%
高级优质钢 —汽—车如应，用2材0C料r2N第i4二A 章
(三) 合金结构钢
1．低合金结构钢 2．渗碳钢 3．调质钢 4．弹簧钢 5．滚动轴承钢
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表2-18 常用低合金结构钢的牌号、性能及用途
240.05022
201.045－0/-/2200 Z －/27
Q255 A/B 255 235 21汽5 车20应5 用41材0-5料10 2第4 二2章2 20 19 －/20 －/27
用途
钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。
热处理： 热轧空冷
组织：S＋F
多边型角钢
钢桥梁 钢筋、螺纹钢
建筑构件 螺钉、铆钉
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常用钢号及其应用
08 、 10钢:强度低,塑性好,具有良好的冲压、拉深及 焊接性能,用于制造冷冲压件,如汽车和拖拉机油箱、仪 表板、汽缸盖衬垫、连杆轴瓦的钢背、曲轴止推片等. 15 、20钢:渗碳,表硬内韧,作凸轮、小齿轮、摩擦片、 活塞销、摇臂等 30~55钢:调质,综合机械性能好,制齿轮连杆轴类等 60~70钢,淬火,中回,制造弹性元件,如汽车气门弹簧.
0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030
0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035
(摘自GB/T1298-1986) 汽车应用材料 第二章
不受剧烈冲击，要求高硬度、高耐磨性的工具， 如车刀、刨刀、丝锥、钻头、手锯条等
同上 不受冲击，要求高硬度、高耐磨性的工具，如锉 刀、刮刀、精车刀、丝锥、量具等
同上。要求更耐磨的工具，如刮刀、剃刀等
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用途
冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。 热处理：淬火 + 低温回火 组织：回火M＋ 粒状Fe3C + A'
钢中元素的作用
基本元素：Fe、C
合金元素：为改善钢的性能而有意加入
杂质元素：无法去除的有害元素
非合残金留钢元中素的：常为存去元除素杂质元素而加入的元素
来源
作用
Si
炼钢时残留
溶入F→ 固溶强化——有益
Mn
炼钢时残留
溶入F→ 固溶强化——有益
S
矿石中
热脆性——有害
P
矿石中
冷脆性——有害
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退火
交货状态
硬度
退火后冷拉
HBW（不大于）
187
192
241
197
207
217
试样淬火 HRC（不小于）
62
用途举例
承受冲击，韧性较好、硬度适当的工具，如扁铲、 手钳、大锤、改锥、木工工具等
承受冲击，要求较高硬度的工具，如冲头、压缩 空气工具、木工工具等
同上。但淬透性较大，可制造断面较大的工具
韧性中等，硬度要求较高的工具，如冲头、木工 工具、凿岩工具等
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（二）合金钢的分类及编号
２. 合金钢的编号 结构钢 —— 如 60Si2Mn ，w(C)=0.6% ，
w(Si)=2% ，w(Mn)＜1.5% 工具钢、特殊性能钢 —— 如 9SiCr ，w(C)=0.9%
，w(Si)、w(Cr) 均＜1.5% , 而 CrWMn 中，w(C)＞ 1.0%
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金属材料的分类
铸铁 —— 白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、
球墨铸铁、蠕墨铸铁
钢 铁
非合金钢 （碳钢）
——
碳素结构钢、优质碳素结构钢、 碳素工具钢、易切削钢、铸钢
金 属
钢
合金 结构钢
合 合金
金 钢
工具钢
低合金结构钢、渗碳钢、调
质钢、滚动轴承钢、弹簧钢、
超高强度钢
量具刃具钢 合金模具钢 高速钢