第二章_3常用金屬材料及其應(yīng)用

1、第二章第二章 金屬材料金屬材料汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 金屬材料是現(xiàn)代機械制造應(yīng)用的最主要材料，金屬材料是現(xiàn)代機械制造應(yīng)用的最主要材料，種類很多，應(yīng)用廣泛，分為鋼鐵材料（如碳素鋼、種類很多，應(yīng)用廣泛，分為鋼鐵材料（如碳素鋼、合金鋼、鑄鐵）及有色金屬及其合金等合金鋼、鑄鐵）及有色金屬及其合金等 。第三節(jié)第三節(jié) 常用金屬材料及其應(yīng)用常用金屬材料及其應(yīng)用汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章一一. . 碳鋼碳鋼二二. . 合金鋼合金鋼三三. . 鑄鐵鑄鐵四四. . 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 五五. . 金屬金屬材料在工程上的應(yīng)用材料在工程上的應(yīng)用第三節(jié)第三節(jié) 常用金屬材料及其應(yīng)

2、用常用金屬材料及其應(yīng)用汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章金屬材料的分類金屬材料的分類金金屬屬鋼鋼鐵鐵鑄鐵鑄鐵 鋼鋼白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵非合金鋼非合金鋼 （碳鋼）（碳鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、碳素工具鋼、易切削鋼易切削鋼、鑄鋼、鑄鋼合合金金鋼鋼合金合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、調(diào)低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滾動軸承鋼、彈簧鋼質(zhì)鋼、滾動軸承鋼、彈簧鋼、超高強度鋼超高強度鋼合金合金工具鋼工具鋼量具刃具鋼量具刃具鋼合金模具鋼合金模具鋼高速鋼高速鋼冷作模具鋼冷作模具鋼熱作模

3、具鋼熱作模具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼不銹鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、耐磨鋼非鐵金屬非鐵金屬 銅、鋁、鈦、鋅、銅、鋁、鈦、鋅、，軸承合金，軸承合金，硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章( (一一) )碳鋼的成分和分類碳鋼的成分和分類( (二二) )碳鋼的牌號及用途碳鋼的牌號及用途一一. . 碳鋼碳鋼汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章( (一一) ) 碳鋼的成分和分類碳鋼的成分和分類. .成分成分 w(C) 2.11%w(C) 2.11%Mn Mn 脫氧脫氧, ,固溶強化固溶強化 , ,提高強度和硬度提高強度和硬度 w(Mn) w(Mn) = =0.20.25 % 0.8

4、%5 % 0.8% Si Si 脫氧脫氧, ,固溶強化固溶強化 , ,提高強度和硬度提高強度和硬度 鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼w(Si) w(Si) = =0.0.1 % 0.4%1 % 0.4% 沸騰鋼沸騰鋼w(Si) w(Si) = =0.0.03 % 0.07%03 % 0.07%S S 熱脆熱脆( (有害有害) )P P 冷脆冷脆 ( (有害有害) )O O、N N、H H 強度、塑性、韌性強度、塑性、韌性汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章鋼中元素的作用鋼中元素的作用基本元素：基本元素：FeFe、C C合金元素：為改善鋼的性能而有意加入合金元素：為改善鋼的性能而有意加入雜質(zhì)元素：無法去除的有害元

5、素雜質(zhì)元素：無法去除的有害元素殘留元素：為去除雜質(zhì)元素而加入的元素殘留元素：為去除雜質(zhì)元素而加入的元素非合金鋼中的常存元素非合金鋼中的常存元素 冷脆性冷脆性有害有害礦石中礦石中P 熱脆性熱脆性有害有害礦石中礦石中S 溶入溶入F 固溶強化固溶強化有益有益煉鋼時殘留煉鋼時殘留Mn 溶入溶入F 固溶強化固溶強化有益有益煉鋼時殘留煉鋼時殘留Si作用作用來源來源汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章1 1）按）按C C含量分含量分低低C C鋼鋼w(C) 0.25%w(C) 0.25%中中C C鋼鋼 0.25%0.25% w(C) w(C) 0.6%0.6%高高C C鋼鋼w(C) w(C) 0.6% 0.

6、6%2 2）按質(zhì)量分（）按質(zhì)量分（S S、P P含量）含量） 普通碳素鋼；普通碳素鋼；優(yōu)質(zhì)碳素鋼；高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼。優(yōu)質(zhì)碳素鋼；高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼。3 3）按用途分）按用途分 碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。 . .分類分類 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章( (二二) ) 碳鋼的牌號及用途碳鋼的牌號及用途1 1碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼2 2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼3 3碳素工具鋼碳素工具鋼汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章1 1碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號牌號 如如 Q215B，表示表示 s 215 MPa（厚度厚度 16mm），），B級質(zhì)量。級質(zhì)量。 表表2-14 2-14

7、 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學(xué)成分碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學(xué)成分( (GB/T700-2006)GB/T700-2006)牌號牌號等級等級化學(xué)成分化學(xué)成分脫氧脫氧方法方法w(C)%w( Mn)%w( Si)%w(S )%w( P)%不大于不大于Q1950.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F,b,ZQ215A / B0.09-0.150.25-0.550.300.050 / 0.0450.045F,b,Z Q235 A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.30-0.700.300.0450.045F,b,ZC0.180

8、.35-0.800.300.0400.040ZD0.170.35-0.800.300.0350.035TZQ255A / B0.18-0.280.40-0.700.300.050 / 0.0450.045ZQ2750.28-0.380.50-0.800.350.0500.045ZGB/T700-2006 GB/T700-2006 標準標準 GB700-2006 GB700-2006 標準標準化學(xué)成分和力學(xué)性能均須保證化學(xué)成分和力學(xué)性能均須保證 A A 類鋼類鋼 保證力學(xué)性能，保證力學(xué)性能， B B 類鋼類鋼 保證化學(xué)成分，保證化學(xué)成分， C C 類鋼類鋼 保證化學(xué)成分及力學(xué)性能。保證化學(xué)成分及

9、力學(xué)性能。Q195 Q195 A1A1；B1B1Q215 Q215 A2A2；C2C2Q235 Q235 A3A3；C3C3Q255 Q255 A4A4；C4C4Q275 Q275 C5C5碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 新、老標準鋼號對照新、老標準鋼號對照表表2-15 2-15 碳素結(jié)構(gòu)鋼的機械性能碳素結(jié)構(gòu)鋼的機械性能( (GB/T7002006)GB/T7002006)牌牌號號等等級級拉拉 伸伸 試試 驗驗沖擊試驗沖擊試驗屈服點屈服點 ReL，MPa抗拉抗拉強度強度 b b / /MPa伸長率伸長率 %溫度溫度V V型沖型沖擊功擊功( (縱向縱向) )J鋼材厚度鋼材厚度( (直徑直徑) )，mm鋼材

10、厚度鋼材厚度( (直徑直徑),), mm164060100150150164060100150150不小于不小于不小于不小于不小于不小于Q195195315-39033Q215A/B215195175165335-41031292726/20/27Q235A/BC/D235215195185375-46026242221/200/-20/27Q255A/B255235215205410-51024222019/20/27Q275275255235225490-61020181615At汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章用途用途鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件。鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋

11、梁、建筑等構(gòu)件。 熱處理：熱處理：熱軋空冷熱軋空冷組織組織：S SF F多邊型角鋼多邊型角鋼螺釘、鉚釘螺釘、鉚釘鋼筋、螺紋鋼鋼筋、螺紋鋼建筑構(gòu)件建筑構(gòu)件鋼橋梁鋼橋梁汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章2 2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號牌號 如如 45 45 鋼，含鋼，含C C量為量為 45 / 10000 = 0.45 % 45 / 10000 = 0.45 % 。 表表2-15 2-15 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號及力學(xué)性能優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號及力學(xué)性能* *鋼號鋼號化學(xué)成分，化學(xué)成分，%R Relel，MPaCMnSiSP08F10203540455060650.05-0.110.07-0

12、.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.

13、0350.03562GMnMoVRE0.951.050.150.401.101.40770810170562GSiMoMnV0.951.100.450.650.751.0578082017520062（摘自（摘自GB/T182542002）汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章滾動軸承鋼的牌號G Cr9 Si Mn 含含Mn量量WMn1.5 % 含含Si量量WSi1.5 % 含含Cr量量WCr 0.9 % 滾動軸承鋼滾動軸承鋼汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章應(yīng)用應(yīng)用 GCr15GCr15：中小型軸承，冷沖模，量具，絲錐。中小型軸承，冷沖模，量具，絲錐。熱處理熱處理球化退火球化退火 + +

14、 淬火淬火 + + 低溫回火低溫回火冷處理，時效（冷處理，時效（120120140,10140,102020h h）：）：穩(wěn)定尺寸，去應(yīng)力。穩(wěn)定尺寸，去應(yīng)力。組織組織 回火回火M M 細碳化物少量細碳化物少量A A 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章鉻軸承鋼制造軸承的工藝路線鉻軸承鋼制造軸承的工藝路線鍛造鍛造 球化退火球化退火 機加工機加工 淬火淬火 + + 冷處理冷處理 ( ( 60 60 80;1h ) 80;1h ) 低溫回火低溫回火 磨削加工磨削加工 穩(wěn)定穩(wěn)定化處理化處理 ( 120 ( 120 130130；5 5 10h )10h )汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章 合金

15、工具鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透合金工具鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、熱硬性和回火穩(wěn)定性等。因而可以制造刃具、性、熱硬性和回火穩(wěn)定性等。因而可以制造刃具、模具、量具和其它工具。模具、量具和其它工具。( (四四) ) 合金工具鋼合金工具鋼汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章量量 具具刃刃 具具模模 具具汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章1 1合金刃具鋼合金刃具鋼2 2合金模具鋼合金模具鋼3 3量具用鋼量具用鋼( (四四) )合金工具鋼合金工具鋼汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章1 1合金刃具鋼合金刃具鋼（）性能要求（）性能要求高硬度高硬度 機加工刀具機加工刀具HRCHRC

16、60 60 高耐磨性高耐磨性 刀具壽命和生產(chǎn)率刀具壽命和生產(chǎn)率組織要求組織要求 硬而細小的碳化物，均勻分布在強而韌硬而細小的碳化物，均勻分布在強而韌的鋼基體中。的鋼基體中。高的熱硬性（紅硬性）高的熱硬性（紅硬性） 高溫下保持高硬度的能力，與高溫下保持高硬度的能力，與回火穩(wěn)定性有關(guān)?；鼗鸱€(wěn)定性有關(guān)。足夠的韌性足夠的韌性 以承受沖擊載荷以承受沖擊載荷汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（）低合金刃具鋼（）低合金刃具鋼成分成分 w(C) = w(C) = 0.9 1.5 % 0.9 1.5 % ，合金元素合金元素5 % 5 % 。性能性能 HRCHRC6060，使用溫度使用溫度200 300 20

17、0 300 。鋼號鋼號主要化學(xué)成分，主要化學(xué)成分，w / %熱處理及性能熱處理及性能CMnSiCr淬火淬火回火回火回火后回火后HRCHRC9SiCr0.850.950.300.601.201.600.951.25860880油油1802006062CrWMn0.901.050.801.10W1.21.600.901.20820840油油1401606265汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章熱處理熱處理 球化退火（球化退火（+ + 機加工）機加工）+ + 淬火淬火 + + 低溫回火低溫回火最終組織最終組織 回火回火M + M + 合金碳化物合金碳化物 + + 少量少量A A 應(yīng)用應(yīng)用 如如9

18、 9SiCr SiCr ，做板牙、絲錐等。做板牙、絲錐等。板牙板牙絲錐絲錐汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（）高速鋼（）高速鋼 成分成分 w(C) = w(C) = 0.7 1.2 %0.7 1.2 % ，合金元素合金元素10 % 10 % 。性能性能高硬度、耐磨性高硬度、耐磨性 VCVC等彌散硬化等彌散硬化高熱硬性高熱硬性 600 600 時時HRC62 HRC62 ，W W2 2C C等提高熱硬性。等提高熱硬性。高淬透性高淬透性 尺寸不大時可空冷淬火，尺寸不大時可空冷淬火，Cr Cr 等元素提高淬透性。等元素提高淬透性。 鋼號鋼號主要化學(xué)成分，主要化學(xué)成分，w，%熱處理及性能熱處理及

19、性能CWVCrMo淬火淬火回火回火回火后回火后HRCW18Cr4V0.700.8017.519.01.001.403.804.4012701285 油油550570三次三次63W6Mo5Cr4V20.800.905.506.751.752.203.804.404.755.5012101230 油油540560三次三次63汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章熱處理熱處理（鍛造（鍛造 + +）球化退火（）球化退火（+ + 機加工）機加工） 淬火淬火+ +回火回火鍛造目的鍛造目的 成型；使鑄態(tài)粗大碳化物破碎、細化、成型；使鑄態(tài)粗大碳化物破碎、細化、分布均勻。分布均勻。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二

20、章第二章淬火，淬火，1280 1280 增加增加A A、M M中合金含量，提高熱硬性。中合金含量，提高熱硬性。淬火組織（左圖）：淬火組織（左圖）：M + M + 碳化物碳化物 + + A A 最終組織（右圖）：回火最終組織（右圖）：回火M + M + 粒狀碳化物粒狀碳化物 + + 少量少量 A A 回火，回火，560 560 ，三次，三次 W W2 2C C、VCVC彌散硬化，二次淬火基本消彌散硬化，二次淬火基本消除除A A 。應(yīng)用應(yīng)用 高速車刀、鉆頭、銑刀等。高速車刀、鉆頭、銑刀等。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章2 2合金模具鋼合金模具鋼（）冷模具鋼（）冷模具鋼 冷沖、冷鐓、冷擠壓模

21、等。冷沖、冷鐓、冷擠壓模等。性能性能 高硬度、耐磨性，足夠的韌性和疲勞抗力。高硬度、耐磨性，足夠的韌性和疲勞抗力。應(yīng)用應(yīng)用小型模具小型模具 9Mn2V9Mn2V、9SiCr9SiCr、CrWMn CrWMn 等。等。大型模具大型模具 Cr12Cr12、Cr12MoV Cr12MoV 等，熱處理變形小。等，熱處理變形小。最終熱處理最終熱處理 淬火淬火 + + 低溫回火低溫回火最終組織最終組織 回火回火M + M + 碳化物碳化物 + + 少量少量 A A 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（）熱模具鋼（）熱模具鋼 熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等。熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等。性能性能 耐熱性、熱疲勞抗力高

22、。耐熱性、熱疲勞抗力高。應(yīng)用應(yīng)用 中小型模具中小型模具 5 5CrMnMo CrMnMo 等。等。 大型模具大型模具 3 3Cr2W8VCr2W8V等，淬透性好。等，淬透性好。最終熱處理最終熱處理 淬火淬火 + + 高溫回火高溫回火最終組織最終組織 回火回火T T 或或 回火回火S S汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章3 3量具用鋼量具用鋼 卡尺、千分尺、塞規(guī)等卡尺、千分尺、塞規(guī)等性能性能 高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。應(yīng)用應(yīng)用: : 簡單量具簡單量具 T10AT10A、T12A T12A 等。等。 高精度量具高精度量具 GCr15GCr15、Cr

23、WMn CrWMn 等。等。最終熱處理最終熱處理 淬火淬火 + +（ -70 -70-80 -80 ）冷處理）冷處理 + + 低溫回低溫回火火 + + 時效處理時效處理時效處理：時效處理：120120130130，保溫幾幾十小時，使，保溫幾幾十小時，使M M、 A A 穩(wěn)穩(wěn)定，消除內(nèi)應(yīng)力。定，消除內(nèi)應(yīng)力。最終組織最終組織 回火回火M + M + 碳化物碳化物 + + 少量少量A A 汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章1 1不銹鋼不銹鋼2 2耐熱鋼耐熱鋼3 3耐磨鋼耐磨鋼( (五五) )特殊性能鋼特殊性能鋼汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章1. 1.

24、 不銹鋼不銹鋼鋼的抗腐蝕措施鋼的抗腐蝕措施形成單相組織。形成單相組織。加入加入CrCr，降低兩相的電極電位差。，降低兩相的電極電位差。加入加入CrCr 、AlAl等，生成致密的表面氧化膜等，生成致密的表面氧化膜 。常用不銹鋼常用不銹鋼F F 型型 如如 1 1Cr17Cr17，化工設(shè)備、食品工業(yè)。化工設(shè)備、食品工業(yè)。M M 型型 如如 1 1Cr13 Cr13 用于汽輪機葉片；用于汽輪機葉片；3 3Cr13 Cr13 做手術(shù)器具及做手術(shù)器具及刀具。刀具。A A 型型 如如 1 1Cr18Ni9Ti Cr18Ni9Ti 用于化工、食品、醫(yī)療行業(yè)。用于化工、食品、醫(yī)療行業(yè)。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料

25、 第二章第二章不銹鋼的成分、熱處理、性能不銹鋼的成分、熱處理、性能鋼號鋼號主主 要要 化化 學(xué)學(xué) 成成 分分, , %淬火淬火回火回火CCrNiTi類類別別機械性能機械性能 RelMPaRmMPaAt%HRCHB1Cr13 0.1512149501000水水, ,油油7007504Cr130.360.45121410501100 油油200300M型型540345680400254159501Cr17 0.121618780850 正火正火0Cr18Ni9 0.07171981210101150 水水F型型A型型A-F型型45020552020522401831871Cr18Ni9Ti 0.1

26、21719912 0.50.89201150 水水520205401871Cr21Ni5Ti0.090.1420224.85.8 0.350.89501100水水, ,空空60035020汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章. . 耐熱鋼耐熱鋼抗氧化性：金屬在高溫下的抗氧化能力抗氧化性：金屬在高溫下的抗氧化能力熱強性：熱強性是指鋼在高溫下的強度熱強性：熱強性是指鋼在高溫下的強度用途：鍋爐、燃氣輪機等用途：鍋爐、燃氣輪機等, ,燃燒室燃燒室 排氣系排氣系. .類類別別鋼號鋼號主主 要要 化化 學(xué)學(xué) 成成 分分, , %淬火淬火回火回火CCrNiTiM型型1Cr13 0.151214950100

27、0油油7007501Cr11MoV0.110.181011.5Mo 0.50.710501100空空720740A型型1Cr18Ni9Ti 0.121719811 0.50.89201150 水水機械性能機械性能 RelMPaRmMPa540345490685520205At%2040HB 159159187汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章耐耐 熱熱 鋼鋼 的的 用用 途途發(fā)動機葉片發(fā)動機葉片航空發(fā)動機航空發(fā)動機汽輪機葉片汽輪機葉片汽車閥門汽車閥門汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章. . 耐磨鋼耐磨鋼ZGMn13ZGMn13熱處理熱處理：1000100011001100，保溫，水冷，

28、保溫，水冷A A，硬度低硬度低，韌性高。韌性高。性能：性能：工件在工作中受到?jīng)_擊變形時，表層產(chǎn)生加工硬化，及工件在工作中受到?jīng)_擊變形時，表層產(chǎn)生加工硬化，及M M轉(zhuǎn)變，硬度顯著提高，心部保持高韌性。轉(zhuǎn)變，硬度顯著提高，心部保持高韌性。用途：履帶、鐵道岔道用途：履帶、鐵道岔道、挖掘機、拖拉機、坦克的履帶板等挖掘機、拖拉機、坦克的履帶板等 代表牌號代表牌號Mn13Mn13汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章耐耐 磨磨 鋼鋼 的的 用用 途途球磨機球磨機挖掘機挖掘機顎式破碎機顎式破碎機汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章三、鑄鐵三、鑄鐵o 1.1.鑄鐵的性能特點鑄鐵的性能特點o 2.2.常用鑄鐵

29、常用鑄鐵汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章成分成分 w(C) = 2.54.0 % ， w(Si) = 1.03.0 % . .( (一一) )鑄鐵的性能特點鑄鐵的性能特點（）鑄鐵的石墨化（）鑄鐵的石墨化 C 的同素異構(gòu)體：的同素異構(gòu)體：石墨石墨G（簡單六方晶格）簡單六方晶格）組織組織 鋼基體鋼基體 + + 石墨（石墨（C C） 石墨的形態(tài)石墨的形態(tài)( (形狀形狀 數(shù)目數(shù)目 大小大小 及分布及分布) )決定鑄鐵組織與性能決定鑄鐵組織與性能汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章石墨化過程石墨化過程 按按Fe-G Fe-G 相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變G G結(jié)晶：過共晶成分結(jié)晶：過共晶成分 L

30、 L + GI共晶轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變 L4.26 A2.08+G（共晶共晶） (1154)G G析出：析出： AA+GII (1154738 )共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變 A0.68F + G（共析共析）( 738)影響石墨化的因素影響石墨化的因素: :化學(xué)成分化學(xué)成分C C、Si Si 促進石墨化促進石墨化冷卻速度冷卻速度冷速慢有利石墨化冷速慢有利石墨化汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（）鑄鐵的組織和分類（）鑄鐵的組織和分類名名 稱稱石石 墨墨 化化 程程 度度顯微組織顯微組織灰口鑄鐵灰口鑄鐵按按 Fe-G Fe-G 相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變F + G較高較高

31、F + P + G中等中等P + G麻口鑄鐵麻口鑄鐵較低較低Le + P + G白口鑄鐵白口鑄鐵按按 Fe-Fe-Fe3C 相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變變Le + P + Fe3C汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（）鑄鐵的組織和分類（）鑄鐵的組織和分類灰口鑄鐵的組織灰口鑄鐵的組織 鋼基體鋼基體 + + G G汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章力學(xué)性能力學(xué)性能強度、塑韌性比鋼低。強度、塑韌性比鋼低。G G的強度、韌性極低，減小鋼基體的有效截面，并引起應(yīng)力的強度、韌性極低，減小鋼基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。集中。（）鑄鐵的性能（）鑄鐵的性能耐磨性好耐磨性好 石墨有利于潤滑、儲油。石墨有

32、利于潤滑、儲油。三種石墨形態(tài)三種石墨形態(tài)汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章缺口敏感性低缺口敏感性低 表面粗糙對疲勞極限的影響不明顯表面粗糙對疲勞極限的影響不明顯消震性好（是鋼的十倍）消震性好（是鋼的十倍） G 組織松軟組織松軟鑄造性好鑄造性好 接近共晶成分、熔點低、流動性好、凝固接近共晶成分、熔點低、流動性好、凝固收縮小。收縮小。切削加工性好切削加工性好 G 使切屑易斷，還可潤滑刀具。使切屑易斷，還可潤滑刀具。其它性能其它性能汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章應(yīng)用應(yīng)用 如，機床床身、如，機床床身、發(fā)動機缸體發(fā)動機缸體、齒輪、曲軸。齒輪、曲軸。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章( (

33、二二) )常用鑄鐵常用鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵 球墨球墨鑄鐵鑄鐵 蠕墨蠕墨鑄鐵鑄鐵 可鍛可鍛鑄鐵鑄鐵 合金鑄鐵合金鑄鐵汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章1.灰鑄鐵灰鑄鐵牌號牌號 如如HT100，表示表示 b100100MPa（直徑直徑30mm）。）。組織組織 鋼基體鋼基體（F 、F + P 、P） + + 片狀片狀G性能性能 與其它鑄鐵相比，力學(xué)性能差，其它性能好與其它鑄鐵相比，力學(xué)性能差，其它性能好。分類分類牌號牌號顯微組織顯微組織基體基體粗片粗片普通灰鑄鐵普通灰鑄鐵HT100F +少量少量P粗片粗片HT150F + P較粗片較粗片HT200P中等片中等片孕育鑄鐵孕育鑄鐵HT250細細 P P較

34、細片較細片HT300S 或或 T細片細片HT350HT400F+P基體基體+ 片狀片狀G500F基體基體+ 片狀片狀GP基體基體+ 片狀片狀G孕育鑄鐵孕育鑄鐵 澆注前在鐵水中加澆注前在鐵水中加 Si-Fe，Si-Ca等孕育劑等孕育劑, ,使使P P細化、細化、G細而均勻，強度、塑韌性明顯提高。細而均勻，強度、塑韌性明顯提高。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章熱處理熱處理:去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 500550，防止機加工、使用時變形或開裂。，防止機加工、使用時變形或開裂。水泵水泵 葉輪葉輪發(fā)動機飛輪發(fā)動機飛輪高溫退火高溫退火 850900, , 表面表面、薄壁等白口處薄壁等白口處CmG, ,

35、硬度硬度, , 切削加工性切削加工性表面淬火表面淬火 提高導(dǎo)軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性。提高導(dǎo)軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性。 應(yīng)用應(yīng)用 如，機床床身、導(dǎo)軌，汽缸體。如，機床床身、導(dǎo)軌，汽缸體。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章如：如：HT200HT200適用于汽車的氣缸體、氣缸蓋、剎車輪等。適用于汽車的氣缸體、氣缸蓋、剎車輪等。 HT300HT300、HT350HT350等適用于大型發(fā)動機的氣缸體、氣缸等適用于大型發(fā)動機的氣缸體、氣缸蓋、氣缸套、油缸、泵體、閥體等。蓋、氣缸套、油缸、泵體、閥體等。氣缸墊氣缸墊氣缸蓋氣缸蓋氣缸蓋罩氣缸蓋罩襯墊襯墊安裝火花塞安裝火花塞汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料

36、 第二章第二章（）球墨鑄鐵（）球墨鑄鐵在鐵水澆注前加球化劑（稀土在鐵水澆注前加球化劑（稀土MgMg）使使G G球化球化牌號牌號 如如 QT700-2 ，表示表示 b700， 2 。組織組織 鋼基體（鋼基體（F 、F + P 、P、 回火回火S、下下B ) + ) + 球狀球狀G性能性能 強度、塑韌性明顯優(yōu)于灰鑄鐵。（強度、塑韌性明顯優(yōu)于灰鑄鐵。（ 球狀球狀G 對基體的割裂作用小）對基體的割裂作用?。〧+P基體基體 500F基體基體 100汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（）球墨鑄鐵（）球墨鑄鐵牌號牌號基體基體機械性能機械性能 bMPa0.2MPa5%akkJ/m2HB QT400-17F

37、 F40025017600179 QT420-10F42042027010300207QT500-5F+P5003505147-241QT600-2P6004202229-302QT700-2P7004902229-302QT800-2P8005602241-321 QT1200-1下下B B12008401300 38HRC汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章熱處理熱處理退火退火 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火，500 600。低溫退火低溫退火，720760， PG + F ，塑韌性、切削加工性塑韌性、切削加工性高溫退火高溫退火，900950， P, CmG +

38、 F ，塑韌性、切削加工性塑韌性、切削加工性 正火正火 P% P% ，細化組織，強度、耐磨性，細化組織，強度、耐磨性低溫正火低溫正火，840860， P + F + G ，塑韌性較好。塑韌性較好。高溫正火高溫正火，880920， P + G + 少量少量F ，強度較高。強度較高。不完全不完全A化正火化正火完全完全A化正火化正火調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 850900油淬油淬 + + 550600回火回火回火回火S + G 等溫淬火等溫淬火 840900 + 300等溫等溫下下B+G調(diào)質(zhì)、等溫淬火后綜合機械性能好，但僅適于小尺寸零件。調(diào)質(zhì)、等溫淬火后綜合機械性能好，但僅適于小尺寸零件。汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第

39、二章第二章應(yīng)用應(yīng)用替代部分鑄鋼、鍛鋼件，如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等。替代部分鑄鋼、鍛鋼件，如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等。連桿連桿管道接口管道接口 桑塔納轎車發(fā)動機曲軸飛輪組桑塔納轎車發(fā)動機曲軸飛輪組汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（）蠕墨鑄鐵（）蠕墨鑄鐵在鐵水澆注前加蠕化劑而得在鐵水澆注前加蠕化劑而得牌號牌號 如如 RuT420 ，表示表示 b420 。組織組織 鋼基體鋼基體+ + 蠕蟲狀蠕蟲狀G性能性能 強度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。強度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。牌號RelMPa0.2MPaAt%硬度HB基體不 小 于RuT4204203350.75200280PRuT3803803000.75193274PRuT3403402701.0170249P+FRuT3003002401.5140217F+PRuT2602601953121197F應(yīng)用應(yīng)用 高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。進氣管進氣管排氣管排氣管汽車應(yīng)用材料汽車應(yīng)用材料 第二章第二章（）蠕墨鑄鐵（）蠕墨鑄鐵在鐵水澆注前加蠕化劑而得在鐵水澆注前加蠕化劑而得牌號牌號 如如 RuT420 ，表示表示 b420 。組織組織 鋼基體鋼基體+ + 蠕蟲狀蠕蟲狀G性能性能 強度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。強度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。應(yīng)用應(yīng)用 高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。進氣管