汽车用钢铁材料—合金钢-合金结构钢 PPT
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钢铁材料在汽车中应用课件
详细描述
钢铁材料在自然界中广泛存在，且生产工艺成熟，因此成本 相对较低。此外，钢铁材料在汽车制造中具有广泛的应用历 史和经验，使得其供应链相对稳定，可获取性较高。这为汽 车工业的发展提供了有利的条件。
02
钢铁材料在汽车制造中 的应用
车身结构
车身结构是汽车的主要组成部分，需要承受各种载荷和力， 因此需要高强度和刚度的材料。钢铁材料具有优良的强度、 塑性和耐久性，是制造车身结构的理想材料。
底盘和悬挂系统
底盘和悬挂系统是汽车的重要部件，需要承受各种复杂载荷和力。钢铁材料具有 高强度和刚度，可以有效地提高汽车的操控性和稳定性。
钢铁材料广泛应用于底盘和悬挂系统的制造，如车架、转向节、减震器等部件。 这些部件对于汽车的行驶性能和安全性至关重要，钢铁材料的应用可以提高这些 部件的可靠性和耐久性。
钢铁材料的强度和硬度主要来源于其内部的晶体结构和化学成分。通过合理的 合金化和其他工艺处理，钢铁材料能够展现出卓越的力学性能，满足汽车制造 过程中的各种需求。
延展性和韧性
总结词
钢铁材料具有良好的延展性和韧性， 能够在受到冲击时发生形变而不断裂 ，提高汽车的抗碰撞能力。
详细描述
延展性和韧性是钢铁材料的重要特性 ，有助于吸收和分散外力，降低汽车 碰撞时的损伤程度。这种特性对于保 护乘客安全具有重要意义。
汽车中钢铁的回收再利用
在汽车中，许多钢铁部件都可以回收再利用。例如，汽车车身和底盘等部件可以通过重熔和轧制等工艺 进行再利用。同时，一些报废的汽车部件也可以通过拆解和清洗等方式进行再利用。
04
新型汽车材料的发展趋 势
高强度轻质材料
总结词
高强度轻质材料是现代汽车制造中重 要的新型材料，它们具有高强度和轻 质的特点，能够显著提高汽车的安全 性和燃油经济性。
钢铁材料在自然界中广泛存在，且生产工艺成熟，因此成本 相对较低。此外，钢铁材料在汽车制造中具有广泛的应用历 史和经验，使得其供应链相对稳定，可获取性较高。这为汽 车工业的发展提供了有利的条件。
02
钢铁材料在汽车制造中 的应用
车身结构
车身结构是汽车的主要组成部分，需要承受各种载荷和力， 因此需要高强度和刚度的材料。钢铁材料具有优良的强度、 塑性和耐久性，是制造车身结构的理想材料。
底盘和悬挂系统
底盘和悬挂系统是汽车的重要部件，需要承受各种复杂载荷和力。钢铁材料具有 高强度和刚度，可以有效地提高汽车的操控性和稳定性。
钢铁材料广泛应用于底盘和悬挂系统的制造，如车架、转向节、减震器等部件。 这些部件对于汽车的行驶性能和安全性至关重要，钢铁材料的应用可以提高这些 部件的可靠性和耐久性。
钢铁材料的强度和硬度主要来源于其内部的晶体结构和化学成分。通过合理的 合金化和其他工艺处理，钢铁材料能够展现出卓越的力学性能，满足汽车制造 过程中的各种需求。
延展性和韧性
总结词
钢铁材料具有良好的延展性和韧性， 能够在受到冲击时发生形变而不断裂 ，提高汽车的抗碰撞能力。
详细描述
延展性和韧性是钢铁材料的重要特性 ，有助于吸收和分散外力，降低汽车 碰撞时的损伤程度。这种特性对于保 护乘客安全具有重要意义。
汽车中钢铁的回收再利用
在汽车中，许多钢铁部件都可以回收再利用。例如，汽车车身和底盘等部件可以通过重熔和轧制等工艺 进行再利用。同时，一些报废的汽车部件也可以通过拆解和清洗等方式进行再利用。
04
新型汽车材料的发展趋 势
高强度轻质材料
总结词
高强度轻质材料是现代汽车制造中重 要的新型材料，它们具有高强度和轻 质的特点，能够显著提高汽车的安全 性和燃油经济性。
合 金 钢
钢铁材料
（2）合金模具钢
1．冷作模具钢 冷作模具钢是用于制造冷冲模、冷挤压模、拉丝模等
，工作中要承受很大的压力、冲击载荷和强烈的摩擦。 所以冷作模具钢应具有高的硬度、耐磨性、抗疲劳性和 一定的韧性。大型模具还要求有良好的淬透性。 2．热作模具钢
热作模具是在高温下工作的，如热锻模、热挤压模和 压铸模等。这些模具工作时承受很大的冲击力，因此要 求热模具钢具有高的热强性和热硬性、高温耐磨性和高 的抗氧化性，以及较高的抗热疲劳性和导热性。
钢铁材料
（2）合金渗碳钢
合金渗碳钢的含碳量在0.10％～0.25％之间，心部有 足够的塑性和韧性；加入铬、锰、镍、硼等合金元素 可提高钢的淬透性，使零件在热处理后，表层和心部 均得到强化；加入钒、钛等合金元素，可细化晶粒， 防止高温渗碳过程中晶粒长大。
合金渗碳钢的热处理,一般是渗碳后淬火、低温回火 。
业等领域用于制造在各种腐蚀介含质碳中量工越作的零件和结构
低耐蚀性
➢ 性能要求 ➢ 成分特点
耐蚀性
越好
含碳量在0.03提%蚀-高0性.耐95%
获相得奥体提氧的单氏高化耐钢性蚀在酸性非中
合金元素 Cr、Ni、Mo
在腐蚀性介质中具有抗腐蚀性能的钢
钢铁材料
（2）耐热钢
通常在钢中加入 Cr、Si、Al等元 素，在高温下形 成高熔点、稳定 而致密的氧化膜
GCr × [-□□]
提高淬透
除Cr外其它合金元素性的稳和元定回素性火符号 Cr的千分之几
3.化学成分
含碳量0.95-1.10%，含铬量0.4-1.65%
4.热处理及组织
预先热处理 最终热处理
球化退火 淬火+低温回火
钢铁材料
4、特殊性能钢
汽车常用金属材料
二、有色金属材料
(一)铝及铝合金
铝及铝合金的密度小，属轻金属，在地球上的储量丰富，可以说居金属 元素之首。有关试验说明，若采用铝合金制造汽车的缸体和车身，整个汽车 的自重可减轻40％。
应用于轿车上的铝合金以铸铝为主。发动机部分气缸体是大尺寸的铝铸 件，采用铝铸件的还有曲轴箱、气缸盖、活塞、滤消器和发动机架等，尤其 是活塞几乎都用铝合金。
3.可锻铸铁
可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火得到的一种具有团絮状石墨的铸铁， 其中碳以团絮状石墨形式存在。常用于制造汽车、拖拉机的薄壳零件、低压 阀门和各种管接头等。
4.球墨铸铁
球墨铸铁是将铁液经过球化处理而使石墨大部分或者全部呈球状的铸铁。 用球墨铸铁可制造一些受力复杂而强度、韧性及耐磨性要求高的零件。
2.合金结构钢 合金结构钢是在碳素结构钢的基础上加入合金元素而得到的钢。
3.合金工具钢 合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入合金元素制成的。加入了合金
元素，使得合金工具钢热处理性能得到了改善，因而提高了材料的热硬性、 耐磨性。这类钢常用来制造各种量具、模具和切削刀具，也可对应地分为量 具钢、模具钢和刃具钢，其化学成分、性能和组织结构也不同。
(二)铜及铜合金
铜是人类发现和使用最早的金属。在汽车工业所用有色金属材料中，铜 合金用量仅次于铝合金。
常用金属材料
金属材料是目前汽车上应用最广泛的工程材料。工业上，通常把金属材 料分为两大类：黑色金属和有色金属。黑色Байду номын сангаас属是指钢铁材料，有色金属是 指除铁材料以外的其他所有金属材料，如铝、铜、镁及其合金。
一、黑色金属材料 (一)碳素钢
碳素钢又称碳钢，是含碳量小于2.11%，并含有少量硅、锰、磷、硫等 杂质元素的铁碳合金。 1.碳素钢的分类
汽车常用材料的很全的课件
铝合金
铸造铝合金
铸造铝合金是一种轻质、高强度的铝合金材料，具有较好的 铸造性和机械加工性能。它广泛应用于汽车发动机气缸体、 变速器壳体等部位。
变形铝合金
变形铝合金是一种经过热轧、冷轧、挤压等工艺处理的铝合 金材料，具有较好的强度和塑性。它广泛应用于汽车车身板 材、加强件等部位。
铜合金
黄铜
黄铜是一种由铜和锌组成的合金 ，具有较好的塑性和加工性能。 它广泛应用于汽车水箱散热器、 连接管等部位。
青铜
青铜是一种由铜和锡组成的合金 ，具有较好的强度和耐腐蚀性。 它广泛应用于汽车轴承、齿轮等 部位。
02
非金属材料
塑料
聚乙烯（PE）
柔韧、无毒、易加工，常用作汽车内部零件和外部装饰件。
聚丙烯（PP）
强度高、耐热性好、比重轻，常用作汽车内部零件和外部装饰件。
聚氯乙烯（PVC）
硬质、耐腐蚀、易加工，常用作汽车外部装饰件。
03
02
抗疲劳性能好
CFRP具有较好的抗疲劳性能，能够 承受交变应力的作用。
生产效率高
CFRP的生产周期短，能够实现快速 生产。
04
金属基复合材料（MMC）
高强度
MMC具有较高的强度和刚度，能够承受较 大的应力和冲击。
良好的导热性
MMC具有较好的导热性，能够满足汽车零 件的散热要求。
耐磨性好
MMC具有较好的耐磨性，能够满足汽车零 件的耐磨要求。
强度高
GFRP具有较高的强度和刚度， 能够承受较大的应力和冲击。
耐腐蚀
GFRP对酸碱盐等化学物质的腐 蚀具有较高的抵抗能力。
热稳定性
GFRP在高温下仍能保持其强度 和稳定性。
碳纤维增强塑料（CFRP）
钢铁材料及其用途.pptx
(滚珠轴承钢)
第25页/共60页
二、合金工具钢
合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度 和耐磨性,还具有更高的红硬性。
1、合金刃具钢
用途：主要用于制造各种
铣
金属切削刀具，如车刀、铣刀、
刀
钻头等。
英制模板刀
性能： （1）高硬度，60HRC以上； （2）高的耐磨性； （3）高热硬性 ； （4）足够的塑性和韧性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金 钢.它主要包括不锈钢,耐磨钢等.
1、不锈钢 能抵抗大气,酸,咸或其它介质腐蚀的钢。
不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生 活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵， 医疗手术器械，防锈刃具和量具等。
碳钢
1、常存杂质对碳钢性能影响
•
（3）硫的影响
杂质S几乎不溶于铁素体，而与Fe形成FeS存在于钢中或与Fe形成 共晶体。FeS及其共晶体溶点均低于热形变加工温度（1150～1250℃）， 使钢在热形变加工中产生“热脆性”。Mn使硫形成MnS，其熔点高达 1620℃，从而消除S引起的热脆性。
第2页/共60页
前两位数字表示平均含碳量的万倍，后面数字表示合金元素的 百倍。如60Si2Mn,40Cr等。Wc=0.60%
(2)合金工具钢的牌号 其牌号表示方法与合金结构钢类似，但其平均 Wc>1% 时不标出；当Wc<1%前面数字表示含碳量的千倍。 如：9SiCr, Cr12,5CrMnMo等。Wc=0.9% 但高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含量。
合金调质钢、合金轴承钢
合金钢
合金工具钢
合金刃具钢：低刃合具金钢刃、具高钢速、钢高合金 合金模具钢 ：冷作模具钢、热作模具钢
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二、合金工具钢
合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度 和耐磨性,还具有更高的红硬性。
1、合金刃具钢
用途：主要用于制造各种
铣
金属切削刀具，如车刀、铣刀、
刀
钻头等。
英制模板刀
性能： （1）高硬度，60HRC以上； （2）高的耐磨性； （3）高热硬性 ； （4）足够的塑性和韧性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金 钢.它主要包括不锈钢,耐磨钢等.
1、不锈钢 能抵抗大气,酸,咸或其它介质腐蚀的钢。
不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生 活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵， 医疗手术器械，防锈刃具和量具等。
碳钢
1、常存杂质对碳钢性能影响
•
（3）硫的影响
杂质S几乎不溶于铁素体，而与Fe形成FeS存在于钢中或与Fe形成 共晶体。FeS及其共晶体溶点均低于热形变加工温度（1150～1250℃）， 使钢在热形变加工中产生“热脆性”。Mn使硫形成MnS，其熔点高达 1620℃，从而消除S引起的热脆性。
第2页/共60页
前两位数字表示平均含碳量的万倍，后面数字表示合金元素的 百倍。如60Si2Mn,40Cr等。Wc=0.60%
(2)合金工具钢的牌号 其牌号表示方法与合金结构钢类似，但其平均 Wc>1% 时不标出；当Wc<1%前面数字表示含碳量的千倍。 如：9SiCr, Cr12,5CrMnMo等。Wc=0.9% 但高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含量。
合金调质钢、合金轴承钢
合金钢
合金工具钢
合金刃具钢：低刃合具金钢刃、具高钢速、钢高合金 合金模具钢 ：冷作模具钢、热作模具钢
汽车中常用的金属材料ppt课件
三 特殊性能钢
1．不锈钢 2．耐热钢 3．耐磨钢
耐热钢的用途
航空发动机 汽轮机叶片
发动机叶片 汽车阀门
耐磨钢用途
用途：履带、铁道岔道、挖掘机、拖拉机、坦克的履带板等 代表牌号Mn13
四 铸铁
含碳量大于2.11%、并含有较多硅、锰、硫、磷等 杂质元素的铁碳合金称为铸铁。
根据铸铁中石墨形态不同，铸铁可分为：灰铸铁中 的石墨呈片状；可锻铸铁中的石墨呈团絮状；球墨铸铁 中的石墨呈球状，蠕墨铸铁中的石墨呈蠕虫状。
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。
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
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.
1.碳钢的分类
杂质元素对钢性能的影响 1. 有益元素
Si — 有很强的固溶强化作用,能脱氧。 Mn — 脱氧、去硫,提高钢的强度和硬度。 2. 有害元素: P — 有很强的固溶强化作用,低温韧性差 ( 冷脆 )。 S — 能引起钢在热加工时或高温工作下开裂 ( 热裂 )。
2.碳钢的牌号及用途
碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢
合金结构钢
类型： 合金工具钢
特殊性能钢
合金结构钢的牌号由两位数字＋元素符号（或汉
字）＋数字三个部分组成。前两位数字表示该钢的平 均含碳量的万分数；元素符号（或汉字）表示钢中含 有的主要合金元素，后面的数字表示合金元素的含量。 合金元素含量小于1.5％时不标。
第二章_钢铁材料及其在汽车上的应用
钢中常存元素
常存元素
来源
影响
锰 有益元素
生铁、脱氧剂
降低钢的脆性 改善热加工性能 固溶强化铁素体
硅 有益元素
生铁、脱氧剂
降低钢的脆性 固溶强化铁素体
硫 有害元素
生铁、燃料
使钢产生热脆 改善钢切削加工性
磷（有害元素）
生铁
使钢产生冷脆
氮、氢、氧
大气、生铁
N：产生时效变脆 H：氢脆、白点 O：氧化物夹杂裂纹源
（2）硫、磷的影响
硫、磷是有害元素，它们会使
钢的塑性和韧性下降。硫还会使钢 在锻造、轧制等热加工时产生脆化， 导致工件开裂，即“热脆”现象； 磷虽能增强钢的硬度和强度，但磷 能使钢在低温时塑性和韧性大大下 降，这种现象称为“冷脆”。磷的 存在还会使钢的焊接性能变坏，焊 接时容易产生裂纹。因此，钢中应 严格控制硫、磷的含量。
二、碳钢的分类
钢是碳含量小于2。11%的铁碳合金。钢 具有必要的力学性能，可以扎制成各种 型材。
铁是碳含量大于2。11%的铁碳合金。钢 没有韧性，不能锻造。但是铁的铸造性 能良好，可以用来铸造各种结构复杂的 零件，也就是我们平时说的铸件。
我们所接触最多的铁以及铁的合金，根 据材料性能和组织分为碳素结构钢、合 金钢、等几大类，各个大类又分为各个 小类:
用途广泛，用于轧钢机机架、 轴承座、连杆、箱体、曲轴、 缸体、飞轮等
知识链接
优质碳素结构钢的分类：
渗碳钢：含碳量在0.15％～0.25％，常用于 制造渗碳零件。
调质钢：含碳量在0.25％～0.50％，通过调 质处理来提高其综合性能。
弹簧钢：含碳量在0.55％～0.9％，用于制 造弹簧等各种弹性元件及耐磨零件。
少量其他元素 性能特点： 较高的强度、塑性和韧性，
汽车常用金属材料PPT教案
汽车常用金属材料
会计学
1
第十四章 汽车常用金属材料
第一节 金属的性能
金属材料:以一种金属元素为基体，加入其它金属元素 或非金属元素而形成的具有金属特性的材料。
大部分汽车零件是由金属材料制造的，因此，汽车的 性能很大程度上决定于金属材料的性能。
一、金属的机械性能
载荷：或称为外力、负荷，分为拉力、压力、扭
低。
4.硫 硫是随生铁、废钢和燃料进入钢中的有害元素。硫在钢中 不溶于铁，而以FeS形式存在，其熔点为1190℃。而FeS还会与Fe 反应形成熔点只有985℃的共晶硫化物（FeS－Fe）分布在晶界上， 当对钢铁材料进行轧制和锻造热加工时，由于钢材的热压加工 温度均高于共晶硫化物温度，从而造成共晶硫化物在晶界熔化 而引起钢材的开裂，这种现象称为“热脆”。
1. 布氏硬度
试验原理：用直径为D的淬硬圆钢球以规定的载荷FＰ压入被测 试材料表面，保持一定时间后，卸除载荷，测量被测材料的表面
压痕直径d和压痕球面积A，计算平均压力FＰ／A的大小作为材料
的布氏硬度指标，如图14-3所示。
布氏硬度试验时，钢球的直径Ｄ和载荷FＰ是根据被测试 材料的种类、性质和厚度，按国家标准（GB 231—84）的 规定选择，试验后用专门的刻度放大镜测出压痕直径d的大
由上述各阶段的应力——应变关系，可以得出几个机械性 能的强度指标：
弹性极限σe——金属材料抵抗弹性变形的最大应力。 屈服极限（屈服强度）σs——金属材料抵抗塑性变形的应力。 强度极限（抗拉强度）σb——金属材料抵抗塑性变形不致断 裂的最大应力。
以上三个强度指标具有重要的实际意义。例如，汽车上许多 零件都不允许产生过量的塑性变形，象气缸盖螺栓，就是以屈 服极限为设计依据。强度极限也是设计零件时的主要依据之一。
会计学
1
第十四章 汽车常用金属材料
第一节 金属的性能
金属材料:以一种金属元素为基体，加入其它金属元素 或非金属元素而形成的具有金属特性的材料。
大部分汽车零件是由金属材料制造的，因此，汽车的 性能很大程度上决定于金属材料的性能。
一、金属的机械性能
载荷：或称为外力、负荷，分为拉力、压力、扭
低。
4.硫 硫是随生铁、废钢和燃料进入钢中的有害元素。硫在钢中 不溶于铁，而以FeS形式存在，其熔点为1190℃。而FeS还会与Fe 反应形成熔点只有985℃的共晶硫化物（FeS－Fe）分布在晶界上， 当对钢铁材料进行轧制和锻造热加工时，由于钢材的热压加工 温度均高于共晶硫化物温度，从而造成共晶硫化物在晶界熔化 而引起钢材的开裂，这种现象称为“热脆”。
1. 布氏硬度
试验原理：用直径为D的淬硬圆钢球以规定的载荷FＰ压入被测 试材料表面，保持一定时间后，卸除载荷，测量被测材料的表面
压痕直径d和压痕球面积A，计算平均压力FＰ／A的大小作为材料
的布氏硬度指标，如图14-3所示。
布氏硬度试验时，钢球的直径Ｄ和载荷FＰ是根据被测试 材料的种类、性质和厚度，按国家标准（GB 231—84）的 规定选择，试验后用专门的刻度放大镜测出压痕直径d的大
由上述各阶段的应力——应变关系，可以得出几个机械性 能的强度指标：
弹性极限σe——金属材料抵抗弹性变形的最大应力。 屈服极限（屈服强度）σs——金属材料抵抗塑性变形的应力。 强度极限（抗拉强度）σb——金属材料抵抗塑性变形不致断 裂的最大应力。
以上三个强度指标具有重要的实际意义。例如，汽车上许多 零件都不允许产生过量的塑性变形，象气缸盖螺栓，就是以屈 服极限为设计依据。强度极限也是设计零件时的主要依据之一。
汽车常用金属材料
项目二 汽车常用工程材料
活动二 汽车常用金属材料
3. 常用碳钢的牌号、性能及主要用途 1）碳素结构钢。这类钢的牌号由代表屈服点的字母“Q”、屈服点值（单位 MPa）、质量等级（分为A、B、C、D四级，A级质量最低，D级质量最高）、脱氧 方法符号（F为沸腾钢，Z为镇静钢，B为半镇静钢）按顺序排列组成。例如Q235— AF，表示屈服强度为235MPa的A级质量的碳素结构钢，属于沸腾钢。
影响。
项目二 汽车常用工程材料
任务二 汽车常用金属材料
硫
磷
锰
硅
项目二 汽车常用工程材料
任务二 汽车常用金属材料
2. 碳钢的分类
1）按碳含量分类： ① 低碳钢 含碳量wc＜0.25％ ② 中碳钢 含碳量wc＝0.25％～0.6％ ③ 高碳钢 含碳量wc＞0.6％
2）按质量分类（主要根据有害杂质硫、磷的含量分类）： ① 普通碳素钢 含硫量wS≤0.05％，含磷量wP≤0.045％。 ② 优质碳素钢 含硫量wS、含磷量wP均≤0.035％。 ③ 高级优质碳素钢 含硫量wS≤0.02％，含磷量wP≤0.03％。
图2-2-8）。
球墨铸铁的牌号由球铁“QT”加两组数字表示，两组数字分别表示最低抗拉强度(MPa)和最小
伸长率，如QT400—18表示最低抗位强度为400MPa和最小伸长率18％的球墨铸铁。
球墨铸铁的牌号、性能、用途如表2-2-6所示
表2-2-6 球墨铸铁的牌号、性能及用途
项目二 汽车常用工程材料
1．表面淬火
钢的表面淬火是通过快速加热，将钢件表面层迅速加热到淬火温度，不等热量传到工件内层 就予以快速冷却下来的热处理工艺。
1) 火焰加热表面淬火 其工艺方法是利用可燃气体(如乙炔)的火焰将工件表面快速加热到淬火温度，然 后立即用水喷射冷却，通过控制火焰喷嘴的移动速度可获得不同厚度的淬硬层。此 法适用于单件或小批量零件的表面淬火。 2) 感应加热表面淬火
5-情境2 汽车用钢铁材料—碳素钢
如：连杆、曲轴、曲轴齿轮、离合器从动盘等受力复杂件（35、45、50）
上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质50号中碳钢锻制而成， 先正火后半精加工，最后经中频淬火后再精加工。
2019年9月22日星期日
2．优质碳素结构钢
高碳钢：各种弹性件。
气门弹簧、活塞销卡簧、弹簧垫圈、离合器压盘弹簧等各类弹簧类构件（60、70）。
气门弹簧、转向纵拉杆弹簧、离合器压 盘弹簧、活塞销卡簧、拖曳钩弹簧等
2019年9月22日星期日
3．碳素工具钢
牌号——由“T”与后面的一位或两位数字构成，数字表示钢中平均WC的千分之几。
如 T12A 钢，含碳量为 12 / 1000 = 1.2 % ，A表示高级优质。 常用碳素工具钢牌号、化学成分及用途
硫第4化章物钢夹铁材杂料
2.3.1 常存杂质对贪念钢性能的影响
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图） 的冲击试验结果
Titanic 号采用了含硫高的钢板， 产生了热脆，导致韧性很差。
2019年9月22日星期日
2.3.1 常存杂质对钢性能的影响
2019年9月22日星期日
建造中的Titanic 号 可以看到船身上长长的焊缝
2.3.1 常存杂质对碳钢性能的影响
3.硫——有害元素
来源：由矿石和燃料带入钢中的。FeS
作用： （Fe+FeS）
熔点：985℃
FeS---晶界---熔点低--锻造1000-1200 ℃-熔化
其他危害：降低焊接性能、形成硫化物夹杂 引起高温龟裂、最易引起偏析。
含量：WS＜0.05%
2019年9月22日星期日
ZG270-500 ，表示屈服强度为270MPa ，抗拉强度为500MPa的碳素铸钢。
上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质50号中碳钢锻制而成， 先正火后半精加工，最后经中频淬火后再精加工。
2019年9月22日星期日
2．优质碳素结构钢
高碳钢：各种弹性件。
气门弹簧、活塞销卡簧、弹簧垫圈、离合器压盘弹簧等各类弹簧类构件（60、70）。
气门弹簧、转向纵拉杆弹簧、离合器压 盘弹簧、活塞销卡簧、拖曳钩弹簧等
2019年9月22日星期日
3．碳素工具钢
牌号——由“T”与后面的一位或两位数字构成，数字表示钢中平均WC的千分之几。
如 T12A 钢，含碳量为 12 / 1000 = 1.2 % ，A表示高级优质。 常用碳素工具钢牌号、化学成分及用途
硫第4化章物钢夹铁材杂料
2.3.1 常存杂质对贪念钢性能的影响
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图） 的冲击试验结果
Titanic 号采用了含硫高的钢板， 产生了热脆，导致韧性很差。
2019年9月22日星期日
2.3.1 常存杂质对钢性能的影响
2019年9月22日星期日
建造中的Titanic 号 可以看到船身上长长的焊缝
2.3.1 常存杂质对碳钢性能的影响
3.硫——有害元素
来源：由矿石和燃料带入钢中的。FeS
作用： （Fe+FeS）
熔点：985℃
FeS---晶界---熔点低--锻造1000-1200 ℃-熔化
其他危害：降低焊接性能、形成硫化物夹杂 引起高温龟裂、最易引起偏析。
含量：WS＜0.05%
2019年9月22日星期日
ZG270-500 ，表示屈服强度为270MPa ，抗拉强度为500MPa的碳素铸钢。
汽车车身用钢铁材料
淬火配分钢（Q&P）
淬火配分 (Quenching and Partitioning, Q&P) 工艺可用来生产富碳残余奥氏体 钢种，即Q&P 钢。此工艺机理是基于碳在马氏体/奥氏体混合组织中扩散规律 的一种新的认识与理解。和传统淬火-回火不同，Q&P 工艺为稳定残余奥氏体， 应用钢种含Si、Al（甚至P）元素，以阻碍Fe3C 析出，使碳自马氏体分配到奥 氏体，奥氏体因富碳，在再次冷却时不会转变为马氏体，为高强度钢兼具韧 性提供新的有效方法。Q&P 钢属于第三代先进高强度钢，其可以达到的力学 性能范围为：抗拉强度800～1500MPa，伸长率15~40%。
Q&P钢处理方法
几种高强度钢发展方向
— — 采用独特的合金和显微组织设计获得具有超高强度的韧性钢。极限抗 拉强度达1200~I500MPa；多相和奥氏体显微组织是主要兴趣所在；显微组 织的设计应改善耐破损性能；研发早期便考虑到焊接性能。
— — 通过新法热机械处理或合适的化学成分配方，可生产出超细晶钢。这 样，即使采用较贫的化学成分也可获得很高的强度，既而提高其他性能， 如焊接性等。显微组织细化也是改善耐破损性能的一种途径。
奥氏体不锈钢 （AUST. SS）
TWIP钢
Fe-33Mn-3Si3Al TRIP 钢显 微组织
水淬 空冷
X-IP系列钢
TWIP钢比双相钢、TRIP钢具有更好的成型性能。有高的 加工硬化能力，具有良好的能量吸收能力，是有前途的汽车 用结构材料。 但TWIP在冶炼、连铸工艺、延迟断裂、缺口敏感性及可 涂镀性能是妨碍其大量应用的障碍。 目前，钢厂和研究机构正在研究新一代 TWIP 钢 FeMnA1 钢，也称为 TRIPLEX 钢。 FeMnAl 钢不显现 TRIP 和 TWIP 效应 ，加工变形时，位错滑移形成剪切带，产生高塑性，即剪切 带诱导塑性(SIP效应)。 目前为止，还未对该钢种的焊接性能进行过检测，但其 在汽车上的应用已经得到了广泛的认可。
第2章钢铁材料及其在汽车上的应用 ppt课件
汽车材料与金属加工
第2章 钢铁材料及其在汽车上的应用
ppt课件
1
教学目的和要求
掌握金属的结晶过程，了解金属的晶体结构； 熟悉铁碳合金的基本相和组织，理解铁碳合金相图的含义； 熟悉常用碳素钢的性能、牌号和用途； 掌握热处理工艺的原理，以及各种热处理的工艺过程和用途； 了解合金元素在钢中的主要作用，熟悉合金钢的性能、牌号和用途； 了解粉末冶金工艺、特点及其应用。
硅、锰、硫、磷和其他
ppt课件
22
2.3.2 碳素钢的分类
几种常用碳钢的分类方法有： 按照碳钢中的含碳量 分为低碳钢（含碳量WC低于0.25%）、中碳钢（含碳量WC 0.25%～ 0.60%）和高碳钢（含碳量WC高于0.60%）。 按照钢的用途
分为碳素结构钢（主要用于制造桥梁、船舶、建筑物等各类工程构件， 及齿轮、螺钉、螺母、连杆等各种机器零件，一般属于低碳钢和中碳钢） 和碳素工具钢（主要用于制造各种刃具、量具和模具等，一般属于高碳 钢）。
相是指合金中具有同一的聚集状态、同一的结构和性质的均匀组 成部分。
组织是指用肉眼或借助显微镜观察到材料具有独特微观形貌特征
的部分。组织反映材料的相组成、相形态、大小和分布状况，它
是决定材料最终性能的关键p。pt课件
14
固态合金的相结构
合金在熔点以上时各组元都能互相溶解，形成均匀液溶体。固态时由于各 组分之间相互作用不同，可能出现两种基本相：固溶体和金属化合物。
冲头、压缩空气工具、木工工具
T8Mn、 T8MnA
承受冲击、硬度较高、淬透性 冲头、压缩空气工具、木工工具、
较大
断面较大的工具
T9、T9A、 韧性较好、硬度较高 T10、T10A
冲头、木工工具、凿岩工具
第2章 钢铁材料及其在汽车上的应用
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1
教学目的和要求
掌握金属的结晶过程，了解金属的晶体结构； 熟悉铁碳合金的基本相和组织，理解铁碳合金相图的含义； 熟悉常用碳素钢的性能、牌号和用途； 掌握热处理工艺的原理，以及各种热处理的工艺过程和用途； 了解合金元素在钢中的主要作用，熟悉合金钢的性能、牌号和用途； 了解粉末冶金工艺、特点及其应用。
硅、锰、硫、磷和其他
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2.3.2 碳素钢的分类
几种常用碳钢的分类方法有： 按照碳钢中的含碳量 分为低碳钢（含碳量WC低于0.25%）、中碳钢（含碳量WC 0.25%～ 0.60%）和高碳钢（含碳量WC高于0.60%）。 按照钢的用途
分为碳素结构钢（主要用于制造桥梁、船舶、建筑物等各类工程构件， 及齿轮、螺钉、螺母、连杆等各种机器零件，一般属于低碳钢和中碳钢） 和碳素工具钢（主要用于制造各种刃具、量具和模具等，一般属于高碳 钢）。
相是指合金中具有同一的聚集状态、同一的结构和性质的均匀组 成部分。
组织是指用肉眼或借助显微镜观察到材料具有独特微观形貌特征
的部分。组织反映材料的相组成、相形态、大小和分布状况，它
是决定材料最终性能的关键p。pt课件
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固态合金的相结构
合金在熔点以上时各组元都能互相溶解，形成均匀液溶体。固态时由于各 组分之间相互作用不同，可能出现两种基本相：固溶体和金属化合物。
冲头、压缩空气工具、木工工具
T8Mn、 T8MnA
承受冲击、硬度较高、淬透性 冲头、压缩空气工具、木工工具、
较大
断面较大的工具
T9、T9A、 韧性较好、硬度较高 T10、T10A
冲头、木工工具、凿岩工具
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有利于汽车实现轻量化。
（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。
➢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
载重汽车变速箱齿轮
汽车后桥齿轮
凸轮轴
气门挺杆
2．合金渗碳钢
➢ 工作条件
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
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)
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
10
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。
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；
s ，MPa b ，MPa
295
570
345
630
390
650
420
680
460
720
5 ，% 23
21~22 19~20 18~19
17
表2-15 常用低合金高强度结构钢在汽车上的应用
五菱荣光前保险杠
2．合金渗碳钢
➢用途
汽车、拖拉机的变速齿轮，汽车后桥齿轮，工程机械的传动齿轮、 凸轮轴、活塞销、气门挺杆
汽车上的重要零件大多采用合金钢制造。
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。
（2）按合金元素的含量分类
例：9SiCr 5CrMnMo 3Cr2W8V CrWMn Cr12MoV
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：
➢ 特殊性能钢
数字 ＋ Me ＋ 数字（＋ Me ＋ 数字 ＋ …… ）
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
【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
Q235： σs=235 Mpa 16 Mn：σS=345 Mpa
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
带着问题去学习
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)
➢ 成分特点：
低C(Wc < 0.2% ) 低合金(WMe < 3% )
保证钢的塑性、韧性，焊接性和冷成形性能 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)
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。
1．低合金高强度钢
Wc的“万”分之几 所加合金元素
例：16Mn 20CrMnTi 38CrMoAlA 40Cr 60Si2Mn
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；
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)
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、硅是元素；硫磷是 硫——产生热脆；磷——产生。
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
Q235
武汉长江大桥-128米
Q345
Q460E
南京长江大桥-160米
Q420
110mm厚的Q460E钢材4.2万吨！
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
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