汽车用金属材料.答案

一、选择题
1．碳钢通常指碳的质量分数小于（ ）的铁碳合金。 （A）1.11% （B）2.11% （C）3.11% 2．含碳量低的钢加入铬能提高（ ）和（ ）。 （A）强度和硬度 （B）塑性和韧度； （C）耐蚀性和抗氧化性 3．碳素结构钢有（ ），碳素工具钢有（ ），优质碳素结构钢有（ ）。 （A）Q235-A （B）Q235-B （C）40 （D）78 （E） T12A
三、铸铁（3－2） 2.铸铁的特性
铸铁的抗拉强度、塑性和韧度远不如钢。当铸铁承受压 缩载荷时，具有较高的抗压强度。 石墨的存在固然降低了铸铁的力学性能，但给铸铁带来 了一系列良好的其他性能如：优良的铸造性能;良好的切 削加工性;较好的耐磨性和减震性;较低的缺口敏感性。
三、铸铁（3－3） 3.常用铸铁
④按冶炼方法分：平炉钢、转炉钢和电炉钢。 ⑤按炼钢的脱氧程度分：沸腾钢、镇静钢和 半镇静钢。
一、碳钢（1－5）
2.汽车常用碳钢
①普通碳素结构钢 这类钢主要保证机械性能，故其牌号体现其机械性能。 普通碳素结构钢的牌号用“Q + 数字”表示，其中“Q” 为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服强度的 数值。例如：Q275表示屈服强度为275MPa。
汽车金属材料选用及处理（1—7）
②轴类零件选材及处理
●内燃机曲轴选材： 根据曲轴的损坏形式，要求制造曲轴的材料必须具有高 的强度，一定的冲击韧度，足够的弯曲、扭转疲劳强度和 刚度，轴颈表面还应有高的硬度和耐磨性。 实际生产中，按制造工艺把曲轴分为锻钢曲轴和铸 造曲轴两种。锻钢曲轴主要由优质中碳钢和中碳合金 钢制造，如35、40、45、35Mn2、40Cr,35CrMo钢等。 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ZG230-450、 QT600-3、 KTZ450-5、KTZ500-4等。
模块四 汽车用金属材料
课题一 课题二 碳钢、合金钢、铸铁 各种有色金属及合金
课题一
碳钢、合金钢、铸铁
1.能正确识别汽车上使用的碳钢件、 合金钢件及铸铁件
任务目标
料是汽车用材的主体，单单 以重量而言，金属材料就占到全车的65 ％－80％，但是金属材料的种类有成千 上万，怎么才能从中挑选出所需要的材 料用来制造相应的零件呢？
优质钢——WS＜0.040%，WP＜0.040%；
高级优质钢——WS＜0.030%，WP＜0.035%； 特级优质钢——WS＜0.025%，WP＜0.030%。
一、碳钢（1－4）
③按用途分：
碳素结构钢：用于制造各种机器零件和工程结构件。 多为低碳钢和中碳钢。 碳素工具钢：用于制造各种刀具、量具和模具。多 为高碳钢。
齿轮
碳素铸钢在汽车零件中的应用
二、合金钢（2－1）
所谓合金钢，就是在碳钢的基础上，为了获得某种特 定的性能，有目的地加入一种或多种元素的钢。加入的 元素称为合金元素。
1.合金元素对钢性能的影响
含碳量低的钢加入铬能提高强度和硬度； 含镍在6%以下时能使钢具有高强度和高的韧度； 含锰量在2%以下时，就能使钢的强度显著提高， 而且有一定的韧度； 硅能提高钢的强度、硬度、疲劳强度、耐蚀性和 抗氧化性。
①白口铸铁 为了得到表层的高硬度和耐磨性，常用激冷 的方法使表层获得白口铸铁的组织而心部由 于冷却速度较慢仍为灰口铸铁组织。 ②灰口铸铁 ③可锻铸铁 ④球墨铸铁 有一定的机械性能和良好的切削加工性。 主要用于要求韧度较好的薄壁类零件。 球墨铸铁的强度和韧度比灰口铸铁、可锻铸
铁高，可代替钢材制造某些重要的机械零件。
一般在热轧空冷状态下使用。
二、合金钢（2－8）
●合金渗碳钢(GB3077-1988)
合金渗碳钢碳质分数在0.1%－0.25%之间，合金 渗碳钢是在渗碳钢的基础上，加入一定量的合金 元素而形成的。 合金渗碳钢提高零件抵抗冲击载荷的能力；使 工件在渗碳后可直接淬火，还能提高耐磨性。 合金渗碳钢与碳钢渗碳件相比，具有工艺性能 好、使用性能高的特点。
一、碳钢（1－2） 1.碳钢的分类
①按碳质量分数分： 低碳钢——碳的质量分数为WC≤0.25%的钢； 中碳钢——碳的质量分数为0.25%＜WC＜0.60%的钢； 高碳钢——碳的质量分数为WC＞0.60%的钢。
一、碳钢（1－3） ②按材质(主要根据硫、磷质量分数)分：
普通钢——WS＜0.055%，WP＜0.045%；
汽车金属材料选用及处理（1—4）
2.轴类零件选材及处理
①案例分析： 轴类零件的性能要求：良好的综合机械性能，足够的 强度、塑性和一定的韧度，以防止过载断裂、冲击断裂;高 的疲劳强度，对应力集中敏感性低，以防疲劳断裂;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;良好的切削加工性能，价格便宜。
汽车齿轮组
曲轴
汽车金属材料选用及处理（1—2）
1.齿轮的选材及处理
①案例分析
齿轮材料主要性能要求：具有高疲劳强度，尤其是弯 曲疲劳。齿心应有足够的冲击韧度，以防止齿轮受冲击过 载时断裂。
汽车金属材料选用及处理（1—3）
②齿轮的选材及处理
汽车齿轮主要分装在变速箱和差速器中。汽车齿轮受力 较大，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强度、心部强度以及 冲击韧度等，均要求比机床齿轮高。 一般要选用低碳钢进行渗碳处理来作重要齿轮。 我国应用最多的是合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi，并经渗 碳、淬火和低温回火处理。 为了进一步提高齿轮的耐用性，渗碳、淬火、回火后， 还可采用喷丸处理，增大表层压应力，有利于提高疲劳强 度，并清除氧化皮。
二、合金钢（2－11）
●滚动轴承钢
滚动轴承钢是用来制造滚动轴承的滚动体和内外圈 的专用钢。必须具有高的硬度和耐磨性，高的弹性极 限和接触疲劳强度，足够的韧度和抗蚀性。
轴承
三、铸铁（3－1）
碳的质量分数为2.11%－6.69%的铁碳合金称为铸铁。 在汽车上约50%－70%的金属材料为铸铁。
1.铸铁的组织特征和分类
一、碳钢（1－9）
油底壳
机油泵齿轮
凸轮轴
优质碳素结构钢在汽车零件中的应用
一、碳钢（1－10）
③碳素铸钢 铸钢能制造形状复杂的零件，而锻造件则无法做 到，所以汽车上许多零件是用铸钢铸造而成的。铸 钢的碳的质量分数一般在0.15%－0.6%之间，使用前 应进行热处理改善性能。
一、碳钢（1－11）
化油器
汽车金属材料选用及处理（1—5）
轴类零件选材时除主要考虑强度外，同时也要考虑材料 的冲击韧度和表面耐磨性。为了兼顾强度和韧度，同时考 虑疲劳抗力，轴一般用经锻造或轧制的低、中碳钢或合金 钢制造。 由于碳钢比合金钢便宜，并且有一定的综合机械性能、 对应力集中敏感性较小，所以一般轴类零件使用较多。
汽车金属材料选用及处理（1—6）
汽车上的金属零件
任务分析
制造零件选取相应的材料需要了解以下内容：
1
2 3 4
零件的主要性能要求
所选用材料的主要特性
影响材料性能的主要因素 材料的大致加工工艺
一、 碳钢（1－1） 1．碳钢
碳钢通常指碳的质量分 数小于2.11%的铁碳合金。 因其冶炼方便，加工容易， 价格便宜，性能可以满足一 般工程使用要求，所以是汽 车工业用材的主体，占汽车 用材总量的3/4左右。
汽车金属材料选用及处理（1—8）
●汽车半轴：
根据半轴的工作条件，要求半轴材料具有高的抗弯强度、 疲劳强度和较好的韧性。 汽车半轴是要求综合机械性能较高的零件，通常选用调质 钢制造。中、小型汽车的半轴一般用45钢、40Cr，而重型 汽车用40MnB、40CrNi或40CrMnMo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缘根部圆角等强化 方法。现在中、小型汽车的半轴材料常选用40Cr、 42CrMo、 40CrMnMo以及40MnB制造。
高合金钢——合金元素的总含量大于10%
按用途分为：
合金钢可分为合金结构钢、合金工具
钢和特殊性能钢三类
二、合金钢（2－5）
②应用
合金结构钢在汽车上应用广泛，主要是在优质 或高级优质碳素结构钢的基础上加入适量合金元 素的钢。它主要用于制造各种重要的机器零件和 受力工程结构，要求它有较高的机械性能和较好 的加工工艺性能。
二、合金钢（2－9）
●合金调质钢(GB3077-1988)
合金调质钢碳质分数在0.25%－0.50%之间，合 金调质钢是在调质钢中加入一定量的合金元素而 形成的。 合金调质钢零件具有高而均匀的综合力学性能。
二、合金钢（2－10）
●合金弹簧钢(GB1222-1984)
合金弹簧钢的碳质分数比合金调质钢的高，一 般在0.46%－0.70%之间。 在弹簧钢中加入合金元素即形成了合金弹簧钢。 提高零件弹性、钢的淬透性，提高钢的弹性极限 和屈强比。
二、合金钢（2－3） 2.合金钢的分类及应用
①分类： 按用途分： 合金结构钢：用来制造各种机械零件和工程结构 合金工具钢：用来制造各种重要的工具和量具、刃具 特殊性能钢：用来制造有特殊性能要求的结构件和机 器零件
二、合金钢（2－4）
按合金元素的含量分为：
低合金钢——合金元素总含量小于5%
中合金钢——合金元素的总含量为5%－10%
二、合金钢（2－2）
钨能提高钢的强度及耐磨性，使钢具有良好的热 硬性； 钒能使钢的强度和韧度同时提高，并提高钢的耐 磨性和回火稳定性； 铝能提高钢的抗氧化性能。 氮能提高钢的硬度和耐热性； 钛能提高钢的强度，硬度和耐磨性，对塑性影响 较小； 稀土元素对冶炼和铸造有良好的作用，还能提高 钢的塑性和韧度，改善钢的特殊性能(耐热、耐蚀、 抗氧化等)。
二、合金钢（2－6）
保险杠
气门 合金钢在汽车零件中的应用
气门弹簧
二、合金钢（2－7）
●低合金结构钢(GB1591-1988)
低合金结构钢碳质分数在0.1%－0.25%之间，所加 入的合金元素不大于3%。 低合金结构钢的成分特点为低碳、低合金。 这类钢具有良好的塑性、韧度、焊接性及较好的 耐磨性和耐蚀性。 主要用于制造工程结构如汽车大梁、船舶、车辆、 压力容器和建筑结构桥梁及各种焊接构件。