汽车机械基础 (汽车金属材料)

铜及其合金 轴承合金
1. 铝及其合金
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（1）铝：利用其良好的导热性能和抗腐蚀性，在
汽车上常用来制作散热和冷却装置
散热器
蒸发器
（2）铝合金
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铝合金分Al-Si系列、 AL-Cu系列、 Al-Mg和AI- Zn四种。 发动机部分汽缸体、气缸盖是铝铸件。常用用铝铸件的还有 曲轴箱、活塞、变速器壳体、发动机架等，其中活塞几乎 都用铝合金制造。
气缸体
活塞
气缸盖
2. 铜及其合金
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（1）纯铜：汽车中各种导线线芯、电动机、发动 机类线圈均为铜制材料。
发动机
起动机转子
（2）铜合金
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黄铜（铜锌合金）和 青铜（除黄铜外的铜合金） 铅青铜、锡青铜和铝青铜可做滑动轴承材料，常用做柴油机 的曲轴轴瓦，连杆小头衬套为铅青铜。
球墨铸铁 （QT）
合金铸铁
（1）灰铸铁（HT）
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灰铸铁碳的质量分数较大（2.7%4.0%）凝固时收缩量小，抗 压强度、硬度接近碳素钢，减震性好，由于片状石墨存在， 故耐磨性好。铸造性能和切削加工性能较好，其牌号以 “HT”和其后的一组数字表示，其后数字表示最小抗拉强 度，如HT250，表示最小抗拉强度为250 MPa的灰铸铁。
常用灰铸铁的牌号及在汽车上的应用
（2）可锻铸铁（马口铁）
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可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经过较长的高温退火而得 的铸铁，碳在铸铁组织中以团絮状石墨形式存在。耐磨损， 良好的塑性 、韧性和减震性，较好的强度，能承受强动载荷。
常用可锻铸铁的牌号及在汽车上的应用
“—”后面的数字表示伸长率，前面数字指抗拉 强度
**合金结构钢
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定义：在碳素结构钢的基础上加入合金元素而
得到的钢为合金结构钢
牌号：采用“两位数字+合金元素符号+数字” 的格式表示。例如：
思考：20CrMnTi 的含义
按 性 能 分类 和 用 途 分
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合金渗碳钢 合金调质钢 合金弹簧钢 滚动轴承钢
（1）合金渗碳钢
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这类钢的含碳量一般为0.10%～0.25%，较低的含碳量能保证 零件心部具有足够的塑性和韧性。经表面渗碳、淬火、低温 回火处理后，使表面获得高硬度、高耐磨性和疲劳强度等
汽属 车材 常料 用
合 低合金结构钢 金 钢 合金结构钢
金
铸
灰铸铁
属
铁
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材
料
非 铁
可锻铸铁 球磨铸铁
基
铝及其合金
金
属
铜及其合金
材
料
轴承合金
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低碳钢 中碳钢 高碳钢
1、非合金结构钢（碳含量＜2.11%） （1）普通碳素结构钢（普通碳素钢）
杂质多、塑性、韧性不好 一般用于制作受力不大的 某些非重要紧固螺钉、螺母等。 甲类（A类）普通碳素钢保证了 力学性能，所以可以制作 汽车轮辋、轮辐、消音器等 （page 29）
。
（4）滚动轴承钢
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其含碳量为0.95%～1.15%，掺杂元素Cr的参入量为 0.4%—1.65％，以保证钢有高的硬度、耐磨性和抗疲 劳强度。
以 GCr15最为常用 ：（平均铬的质量我分数为1.5％ 的滚动轴承钢）
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3.铸铁（碳的质量大于2.11％的铁碳合金）
铸铁的分类
白口铸铁 （BT） 灰口铸铁 （HT） 可锻铸铁 （KTH）
（3）球墨铸铁
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球墨铸铁简称球铁。铸铁中的石墨大部分以球状形态存在。 球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧性都优于灰铸铁和可锻铸铁
。 球墨铸铁常用来制造一些受力复杂，强度、韧性和耐磨性要 求高的零件。
转向器壳体
传动轴
常用球墨铸铁的牌号及在汽车上的应用
1.4 非铁基金属材料
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铝及其合金
非铁基金属材料
（3）合金弹簧钢
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此种钢碳质量分数为0.45%~0.75%,主要的合金元素为Si、Mn 、
W、V、Cr等。这种钢具有髙弹性极限、疲劳强度以及足够的 韧性。 常用的牌号有65Mn、55Si2Mn、55CrMnA、60CrMnA 、 60Si2Mn，在汽车中主要用来制作各种螺旋弹簧和钢板弹簧
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（2）优质碳素结构钢（碳含量＜0.8%；S、P消含防量少给 水 ）
1
） 优 质
低碳钢：08、10、15、20、25等 （碳的质量分数小于0.25％）
碳
素
中碳钢30、35、40、45、50、55
钢
（碳的质量分数0.25％—0.6％）
的
分
高碳钢：60、65、70、75等
类
（碳的质量分数0.6％—0.8％）
及
牌
如果钢中微量元素比较高（0.7％-0.12％），
号
则在数字后要附以该元素符号，如65Mn 等。
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2）优质碳素钢的性能及在汽车上的应用
① 低碳钢 ：强度、硬度不高，塑性、韧性焊接性能好。
在汽车上常用来制作驾驶室、油底壳、机油箱，离合器壳等 冲压件；轮胎螺栓、螺母。风扇叶片、离合器分离杠杆，驻 车制动杆等
常用合金渗碳钢的牌号及汽车上的应用
（2）合金调质钢
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这类钢碳的质量分数为0.25%~0.50%，主要的合金元素是Mn 、
Si、 Cr、Ni、B 等。合金调质钢是在中碳钢的基础上加人
一些合金元素，经调质处理后使用，用于制造重载、受力复
杂 且要求综合力学性能较好的重要零件， 常用合金调质钢的牌号及在汽车上的应用
如65Mn 钢，可制作离合器压板弹簧，气门弹 簧，活塞销卡簧等
以上为碳素结构钢及其在汽车上应用方面的部分内容
2.合金钢及其在汽车上的应用
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合金钢的分类 按用途分： a.低合金结构钢：主要用于制造工程结构的型钢和
钢筋。 b.合金结构钢：用于制造机械零件和工程构件**
c.合金工具钢：用于制造各种加工工具 d. 特殊性能钢：具有特殊性能的钢，如不锈钢
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任务1 汽车常用金属材料
1.1 金属材料的力学性能
主要包括强度与塑性 、 硬度、冲击韧性和疲劳强度等
1.2 金属材料的其它性能
1. 金属材料的物理性能 2. 金属材料的化学性能 3. 金属材料的工艺性能
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1.3 汽车常用金属材料
铁 基 金
钢
素 钢非合金（ 碳 ）钢
普通碳素钢 优质碳素钢
油底壳
风扇叶片
轮胎螺栓
② 中碳钢
主要性能：有较大的强度、硬度、经热处理 后具有良好的塑性、韧性耐磨性、切削性等。 以45号钢应用最为广泛，汽车中常用来制作 曲轴正时齿轮、半轴锥齿轮、变速器齿轮 各种键、气门推杆、曲轴、凸轮轴及重要螺栓 螺母等
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③ 高碳钢
经热处理后有更高的强度、硬度且弹性优良 。