汽車機械基礎 課件 2 汽車工程材料

汽車機械基礎課程學習平臺學銀在線/detail/241541013中國大學MOOC/course/WXIC-10023760032.12.22.3金屬材料的性能汽車常用工程材料金屬材料的熱處理金屬材料的力學性能、金屬材料的其他性能汽車常用黑色金屬材料、有色金屬材料、非金屬材料的類型和特點鋼的整體熱處理工藝方法和應用范圍、鋼的表面熱處理目的和方法項目二汽車工程材料2.1金屬材料的性能能力目標：能夠分析常用金屬材料的性能金屬棒斷裂在日常生活中，我們會發(fā)現(xiàn)形狀相同而材料不同的金屬棍棒，當受到相同的力時，有的會斷裂，有的會出現(xiàn)不同程度的變形，有的卻能保持原狀不變。這是為什么呢？任務導入不同的金屬材料具有不同的性能，甚至同一種金屬材料在不同環(huán)境下，性能也會出現(xiàn)變化。了解和熟悉金屬材料的性能是合理選材、充分發(fā)揮金屬材料內(nèi)在性能潛力的重要前提。任務分析金屬棒斷裂金屬材料的性能主要包括四個方面：力學性能

機械設計與制造中考慮

特殊情況下考慮工藝性能物理性能化學性能金屬材料表面抵抗外部壓力的能力硬度在外載荷作用下，金屬材料斷裂前產(chǎn)生永久性變形的能力塑性金屬材料抵抗動載荷沖擊的能力

沖擊韌性金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力強度金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應力疲勞強度一力學性能力學性能最基本的強度指標一力學性能1.強度用低碳鋼拉伸試驗測得拉伸曲線圖屈服極限點強度極限點抗拉強度：零件在工作中所承受的載荷不可超過抗拉強度

屈服強度：表征材料塑性變形的抗力，是設計的主要依據(jù)。

金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力布氏硬度HB洛氏硬度HR一力學性能主要用于測定鑄鐵、有色金屬、及其合金，低合金結構鋼以及非金屬材料。2.硬度金屬材料表面抵抗外部壓力的能力主要用于測定金屬鍍層、薄片金屬以及化學熱處理后的硬度。一力學性能3.塑性在外載荷作用下，金屬材料斷裂前產(chǎn)生永久性變形的能力材料具有良好的塑性，有利于金屬的冷沖壓成型加工，比如汽車駕駛室外殼、車箱板、油箱等。在成型過程中，金屬材料塑性不好，則在成形時容易開裂。塑性的性能指標包括兩個（通過拉伸試樣測量得到）：材料斷后伸長率

端面收縮率4.沖擊韌性一力學性能金屬材料抵抗動載荷沖擊的能力性能指標（從試驗機上讀出沖擊功讀數(shù)/試件缺口處橫截面積）:沖擊韌性值交變應力：大小或大小及方向隨時間呈周期性變化的應力一力學性能5.疲勞強度金屬材料在無限多次交變應力作用下而不破壞的最大應力

金屬的疲勞：金屬材料在交變應力的長期作用下，雖然應力遠小于材料的抗拉強度，甚至低于屈服點，也會發(fā)生突然斷裂，這種現(xiàn)象叫金屬疲勞。疲勞抗力指標：疲勞極限，又稱疲勞強度，用σ－1表示。（材料經(jīng)過無限次應力循環(huán)不發(fā)生斷裂的最大應力，即疲勞曲線上水平部分對應的應力值。）發(fā)動機缸體附件凸臺疲勞斷裂二其他性能1.物理化學性能金屬材料的物理性能是指在重力、電磁場、熱力（溫度）等物理因素作用下，材料所表現(xiàn)的性能或固有屬性。

1.密度：可將金屬分為輕金屬（相對密度小于4.5）和重金屬（相對密度大于4.5）。2.熔點：材料在緩慢加熱時由固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)并有一定潛熱吸收或放出時的轉變溫度。3.導熱性：材料傳導熱量的能力4.導電性：材料傳導電流的能力5.熱膨脹性：材料因溫度改變而引起的體積變化現(xiàn)象6.磁性：材料在磁場中能被磁化或導磁的能力二其他性能1.物理化學性能材料的化學性能是指材料抵抗其周圍介質(zhì)侵蝕的能力，主要包括耐蝕性和熱穩(wěn)定性等。

1.耐蝕性：金屬材料在常溫下抵抗周圍介質(zhì)侵蝕的能力

2.熱穩(wěn)定性：材料在高溫下抵抗氧化的能力。在高溫（高壓）下工作的鍋爐、各種加熱爐，內(nèi)燃機中的零件等都需要具有良好的熱穩(wěn)定性。二其他性能2.工藝性能工藝性能是指金屬材料對不同加工方法的適應能力。它包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能和切削加工性能等。其衡量指標如下：

1.鑄造性能：流動性、收縮性、偏析傾向；2.鍛造性能：金屬的塑性、變形抗力；

3.焊接性能：金屬材料的含碳量；

4.切削加工性：材料的硬度、脆性每天積累一點點理想便會距離我們越來越近！課程學習平臺學銀在線/detail/241541013中國大學MOOC/course/WXIC-1002376003汽車機械基礎課程學習平臺學銀在線/detail/241541013中國大學MOOC/course/WXIC-10023760032.12.22.3金屬材料的性能汽車常用工程材料金屬材料的熱處理金屬材料的力學性能、金屬材料的其他性能汽車常用黑色金屬材料、有色金屬材料、非金屬材料的類型和特點鋼的整體熱處理工藝方法和應用范圍、鋼的表面熱處理目的和方法項目二汽車工程材料2.2汽車常用工程材料能力目標：能夠識別常見金屬材料和非金屬材料受汽車零部件制造有限公司委托，對一批汽車零件：汽車鋼板、汽車齒輪和汽車傳動軸等選擇合適的材料。任務導入汽車材料分析汽車材料分析

目前，世界上汽車的保有量很大，超過11億多輛，年產(chǎn)量超過8000萬輛，就汽車制造材料的消耗而言，金屬材料占整車質(zhì)量的80％左右，其中鋼鐵材料約占70％，非鐵金屬材料約占lO％。非金屬材料占整車質(zhì)量的20％左右，其中塑料約占7％，橡膠約占3％～7％。如何正確使用汽車材料是產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵因素之一。任務分析12一鐵碳合金基本組織1.鋼鐵材料的生產(chǎn)過程鐵礦石生鐵鋼（鋼錠）型材34

鑄鐵

軋制、擠壓、拉拔、鍛造等壓力加工方法

1）生鐵的冶煉原料：鐵礦石燃料：焦炭熔劑：石灰石設備：高爐2）鋼的冶煉原料：生鐵、廢鋼燃料：焦炭熔劑：石灰石；氧化劑，脫氧劑設備：電弧爐一鐵碳合金基本組織2.鋼鐵材料的生產(chǎn)設備高爐一鐵碳合金基本組織2.鋼鐵材料的生產(chǎn)設備電弧爐一鐵碳合金基本組織3.鐵碳合金的基本組織與性能1）鐵素體鐵素體中溶解碳的能力很小，最大溶解度在727℃時，為0.0218%，隨著溫度的降低，其溶解度逐漸減小，室溫時鐵素體中只能溶解0.0008%的碳。鐵素體的力學性能以及物理、化學性能與純鐵極相近，塑性、韌性很好（δ=30%~50%），強度、硬度很低σb=180~280Mpa）。比作水泥一鐵碳合金基本組織3.鐵碳合金的基本組織與性能2）奧氏體奧氏體的溶碳能力比鐵素體大，在1148℃時，碳在γ-Fe中的最大溶解度為2.11%，隨著溫度降低，其溶解度也減小，在727℃時，為0.77%。奧氏體的強度、硬度低，塑性、韌性高。在鐵碳合金平衡狀態(tài)時，奧氏體為高溫下存在的基本相，也是絕大多數(shù)鋼種進行鍛壓、軋制等加工變形所要求的組織。趁熱打鐵（鋼）一鐵碳合金基本組織3.鐵碳合金的基本組織與性能3）滲碳體滲碳體是具有復雜晶格的鐵與碳的間隙化合物，含碳量為6.69%。它的硬度很高，為800HB，塑性、韌性很差，幾乎等于零，所以滲碳體的性能特點是硬而脆。滲碳體在鋼與鑄鐵中，一般呈片狀、網(wǎng)狀或球狀存在。滲碳體是鋼中重要的硬化相，它的數(shù)量、形狀、大小和分布對鋼的性能有很大的影響。比作石子一鐵碳合金基本組織3.鐵碳合金的基本組織與性能4）珠光體珠光體是鐵素體與滲碳體的機械混合物，用符號“P”表示。其含碳量為0.77%。珠光體由滲碳體片和鐵素體片相間組成，其性能介于鐵素體和滲碳體之間，強度、硬度較好、脆性不大在鋼中存在一鐵碳合金基本組織3.鐵碳合金的基本組織與性能5）萊氏體萊氏體是奧氏體和滲碳體的機械混合物，用符號“Ld”表示，其含碳量為4.3%在室溫時變?yōu)榈蜏厝R氏體，是珠光體和滲碳體的機械混合物用稱號“Ld′”表示。萊氏體硬度很高，塑性很差。在鑄鐵中存在一鐵碳合金基本組織3.鐵碳合金的基本組織與性能鋼中含碳量對力學性能的影響：隨著碳含量的增加，鋼的硬度始終上升，塑性、韌性始終下降；當碳含量小于0.9%時，隨著碳含量的增加強度升高，當碳含量大于0.9%時，強度下降。二汽車常用碳鋼鋼碳素鋼合金鋼1、按含碳量分低碳鋼0.0218%<C<0.25%中碳鋼0.25%<C<0.6%高碳鋼0.6%<C<2.11%2、按質(zhì)量分（S、P含量）普通碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼3、按用途分碳素工具鋼—高碳鋼碳素結構鋼—低碳鋼、中碳鋼添加標題Si的影響煉鋼時加入錳鐵脫氧，其脫氧能力好，清除FeO降低脆性。還能與S結合形成MnS減輕S的有害作用。煉鋼時加入硅鐵脫氧，其脫氧能力比錳強，室溫下硅熔入鐵素體，提高鋼的強度和硬度常存雜質(zhì)元素對碳鋼性能的影響：MnSiSPMn的影響二汽車常用碳鋼P的影響煉鋼時由礦石和燃料帶入鋼中的，以FeS形式存在。在高溫鍛壓時易開裂（熱脆現(xiàn)象）。但是加入Mn可以提高熔點，產(chǎn)生一定塑性，避免熱脆。S為有害元素，有嚴格控制。煉鋼時由礦石帶入鋼中的，可全部熔入鐵素體，提高鋼的強度和硬度，塑性韌性降低（冷脆現(xiàn)象）常存雜質(zhì)元素對碳鋼性能的影響：MnSiSPS的影響在S、P含量較多時，脆性大，切削容易脆斷而形成斷裂切削，改善鋼的切削性能。二汽車常用碳鋼碳素鋼的編號和用途1.碳素結構鋼代表屈服點的字母冶煉時脫氧方法質(zhì)量等級符號A、B、C、D代表最小屈服點值這類鋼的牌號順序：代表屈服點的拼音字母，屈服點值，質(zhì)量等級符號，脫氧方法等。這類鋼主要制造一般要求的機械零件與工程結構用途：薄板，鐵絲，釘，小軸，螺栓等。二汽車常用碳鋼碳素鋼的編號和用途1.碳素結構鋼Q195、Q215A、Q215B：塑形較高，有一定的強度，通常軋制成薄板、鋼筋、鋼管等，也用作鉚釘、螺釘、軸套、開口銷、拉桿等Q235:

強度較高，可用作轉軸、心軸、拉桿、搖桿等Q255、Q275:用作軋輥、摩擦離合器、剎車鋼帶等二汽車常用碳鋼碳素鋼的編號和用途2.優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼用兩位阿拉伯數(shù)值表示牌號

如：45數(shù)值表示為鋼的平均含碳量的萬分之幾。優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼分類：普通含錳量、較高含錳量用途：用作各種較重要的機器零件如：齒輪、主軸等。含錳量不超過0.8%含錳量最高達1.20％15Mn,20Mn,…55Mn其牌號為：在兩位數(shù)值后加上元素符號二汽車常用碳鋼碳素鋼的編號和用途2.優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼08F:

沸騰法脫氧，表面光滑、塑形特別良好，用于生產(chǎn)各種薄板冷沖壓件，用于制作儀表外殼、汽車和拖拉機上的冷沖壓件，如汽車車身，拖拉機駕駛室等10-25鋼:強度和硬度隨含碳量增加略有增高，用于制造各種沖壓件和焊接結構，也可用戶制造滲碳淬火零件，如活塞鋼、樣板等30-55鋼:淬火和高溫回火后，可得到良好的綜合力學性能，可用于制造齒輪、軸類等傳動零件60-85鋼:

淬火和中溫回火后，可得到較高的彈性極限和足夠的韌性，作為彈簧鋼使用二汽車常用碳鋼碳素鋼的編號和用途3.碳素工具鋼高硬度、高耐磨性用來制造刃具、量具和磨具其含碳量一般大于0.70％碳素工具鋼記：T,如T8T7T8T12T13:后面的數(shù)字表示含碳量的千分數(shù)，常用作制作各種刃具、量具和模具。二汽車常用碳鋼碳素鋼的編號和用途4.鑄鋼ZG200-400鑄鋼屈服強度抗拉強度鑄鋼：用于澆注成鑄件的鋼。其強度高于各類鑄鐵，同時具有良好的塑性和韌性，適于制造形狀復雜、強度和韌性要求高的零件，如火車輪、大齒輪等。二汽車常用碳鋼（1）提高了鋼的力學性能（2）提高了鋼的淬透性（3）使鋼具有某些特殊性能

鈦、釩等合金元素的加入提高了鋼的強度和硬度，細化了晶粒，也提高了塑性與韌性。

鉻、硅、鎳、錳、硼等合金元素的加入提高鋼的淬透性。

鉻、錳等合金元素的加入使鋼具有了耐高溫、耐熱、耐磨、不生銹等特殊性能。三汽車常用合金鋼1.合金元素對鋼性能的影響合金鋼合金結構鋼合金工具鋼特殊性能鋼：機器合金結構鋼

：工程合金結構鋼

：普通低合金結構鋼

不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼合金刃具鋼：

合金彈簧鋼、合金滲碳鋼合金調(diào)質(zhì)鋼、合金軸承鋼合金模具鋼

：

合金量具鋼：

低合金刃具鋼、高合金刃具鋼、高速鋼冷作模具鋼、熱作模具鋼

沒有專用鋼種.三汽車常用合金鋼2.合金鋼的分類(1)合金結構鋼的牌號(2)合金工具鋼的牌號兩位數(shù)字+合金元素符號+數(shù)字

前兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬倍，后面數(shù)字表示合金元素的百倍。如60Si2Mn,40Cr等。

其牌號表示方法與合金結構鋼類似，但其平均Wc>1%時不標出；當Wc<1%前面數(shù)字表示含碳量的千倍。如：9SiCr,Cr12,5CrMnMo等。

但高速鋼不標含碳量，只寫出合金元素符號及其含量。如:W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2三汽車常用合金鋼3.合金鋼的牌號1）普通低合金結構鋼

低碳，合金含量小于3%。主加元素為Mn其強化了鐵素體，提高了強度；V，Ti等元素使晶粒細化，使韌性提高。在建筑、橋梁、車輛、船舶中應用廣泛。以16Mn為最廣。船舶橋梁三汽車常用合金鋼4.合金結構鋼2）合金滲碳鋼

含碳量為0.1%--0.2%,以保障心部具有足夠的韌性，合金含量小于3%。主加元素為Cr、Mn、鈦、釩，提高了淬透性，使晶粒細化，耐磨性提高。

主要用于表面要求硬而耐磨，心部具有足夠強度和韌性的零件，如：汽車變速箱的齒輪等。以20Cr、20CrTiMn為最廣。變速齒輪撥叉三汽車常用合金鋼3）合金調(diào)質(zhì)鋼

含碳量為0.25%--0.5%,主加元素為Cr、Mn、Si、Ni等以提高淬透性和強化鐵素體.調(diào)質(zhì)鋼具有良好的綜合力學性能。

合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機、機床和其它機器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿等。曲軸

連桿

三汽車常用合金鋼4)合金彈簧鋼

它具有高的彈性、疲勞強度及沖動韌度。含碳量為0.5%--0.7%,主加元素為Cr、Mn、Si等以提高淬透性和彈性極限。

合金彈簧鋼是一種專用結構鋼，主要用于制造各種彈簧和彈性元件。拉力彈簧

離合器彈簧

三汽車常用合金鋼5）滾動軸承鋼

主要用來制造滾動軸承的滾動體（滾珠、滾柱、滾針）、內(nèi)外套圈等，屬專用結構鋼。

碳質(zhì)量分數(shù)一般為0.95%--1.10%，以保證其高硬度、高耐磨性和高強度。鉻為基本合金元素，鉻含量為0.40%--1.65%。高碳低鉻。如：GCr15三汽車常用合金鋼

合金工具鋼是制造刃具、量具和模具的鋼種。不僅有更高的硬度和耐磨性,還具有更高的紅硬性。1）合金刃具鋼

用途：主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等。性能：（1）高硬度，60HRC以上；（2）高的耐磨性；（3）高熱硬性；（4）足夠的塑性和韌性。銑刀英制模板刀三汽車常用合金鋼5.合金工具鋼合金工具鋼的種類及牌號

(1)低合金刃具鋼(2)高速鋼

最高工作溫度不超過300℃。

①高碳：碳質(zhì)量分數(shù)為0.9%--1.1%，以保證高硬度和高耐磨性。

②Cr、Mn、Si主要是提高鋼的淬透性，Si還能提高鋼的回火穩(wěn)定性；

W、V能提高硬度和耐磨性，并防止加熱時過熱，保持細小的晶粒。

高速鋼是高合金刃具鋼，具有很高的熱硬性，高速切削中刃部溫度達600℃時，其硬度無明顯下降。

①高碳：碳質(zhì)量分數(shù)在0.70%以上，最高可達1.5%左右，

②加入Cr、W、Mo、V等合金元素：

Cr提高淬透性。

W、Mo保證高的熱硬性。

V提高耐磨性，細化晶粒。（如：9SiCr、9Mn2V）（如：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2

）三汽車常用合金鋼2)合金量具鋼

用途：量具用鋼用于制造各種測量工具，如卡尺、千分尺、塊規(guī)。性能要求：(1)高硬度（大于56HRC）和高耐磨性；

(2)高尺寸穩(wěn)定性，在存放和使用過程中，尺寸不發(fā)生變化。螺紋規(guī)

游標卡尺千分尺三汽車常用合金鋼3）合金模具鋼合金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩大類。冷作模具鋼

用途：冷模具用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，工作溫度不超過200℃～300℃。熱作模具鋼如：9Mn2V、CrWMn

用途：熱作模具鋼用于制造各種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時型腔表面溫度可達600℃以上。如：5CrMnMo、5CrNiMo性能要求：①高硬度，58～62HRC;②高耐磨性;③足夠的韌性和疲勞抗力三汽車常用合金鋼量具用鋼的選用舉例

量具鋼號平樣板或卡板10、20或50、55、60、60Mn、65Mn一般量規(guī)與塊規(guī)T10A、T12A、9SiCr高精度量規(guī)與塊規(guī)Cr（刃具鋼）、CrMn、GCr15高精度且形狀復雜的量規(guī)與塊規(guī)CrWMn(低變形鋼)抗蝕量具4Cr13,9Cr18(不銹鋼)三汽車常用合金鋼

特殊性能鋼是指具有特殊物理和化學性能的一種高合金鋼.它主要包括不銹鋼,耐磨鋼等.1)不銹鋼能抵抗大氣,酸,咸或其它介質(zhì)腐蝕的鋼。

不銹鋼在石油化工、國防工業(yè)和一些尖端科學技術及日常生活中都得到廣泛應用，例如化工裝置中的各種管道、閥門和泵，醫(yī)療手術器械，防銹刃具和量具等。

根據(jù)不銹鋼室溫下組織的不同,常用的不銹鋼可分三種:馬氏體型不銹鋼鐵素體型不銹鋼

奧氏體型不銹鋼三汽車常用合金鋼6.特殊性能鋼馬氏體型不銹鋼如：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13不銹鋼船用螺旋槳不銹鋼剪刀

含碳為0.1%--0.4%,含鉻為12%--13%.主要用于力學性能要求不高,耐蝕性要求較低的零件.如:三汽車常用合金鋼鐵素體型不銹鋼

這類鋼的鉻質(zhì)量分數(shù)為17%～30%，碳質(zhì)量分數(shù)低于0.15%.主要用作耐蝕性要求很高而強度要求不高的構件，例如容器和管道等。奧氏體型不銹鋼

這類不銹鋼屬鉻鎳不銹鋼,碳含量很低（約0.1%），耐蝕性很好。如：1Cr17、1Cr17Ti等如：0Cr18Ni9,1Cr18Ni9等三汽車常用合金鋼2)耐磨鋼（就是高錳鋼如:ZGMn13）履帶鐵軌分道叉破碎機顎板挖掘機斗齒三汽車常用合金鋼受汽車零部件制造有限公司委托，對一批汽車零件：用于制造汽缸體、汽缸蓋、排氣管、離合器外殼、變速器外殼、剎車制動鼓、制動盤等離合器殼、內(nèi)飾罩板、座椅支架、變速器手柄、變速器殼、車輪、凸輪軸蓋等零件選擇合適的材料。四汽車常用鑄鐵【任務分析】從鐵碳相圖知道，含碳量大于2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵，工業(yè)上常用的鑄鐵的成分范圍WC=2.5%～4.0%，WSi=1.0%～3.0%，WMn=0.5%～1.4%，WP=0.01%～0.50%，WS=0.02%～0.20%，有時還含有一些合金元素，如Cr、Mo、V、Cu、Al等，可見在成分上鑄鐵與鋼的主要區(qū)別是鑄鐵的含碳和硅量較高，雜質(zhì)元素S、P含量較多。雖然鑄鐵的機械性較低，但是由于其生產(chǎn)成本低廉，具有優(yōu)良的鑄造性、可切削加工性、減震性及耐磨性，因此在現(xiàn)代工業(yè)中仍得到了普遍的應用，典型的應用是制造機床的床身、內(nèi)燃機的汽缸、汽缸套、曲軸等。鑄鐵的組織可以理解為在鋼的組織基體上分布有不同形狀、大小、數(shù)量的石墨。四汽車常用鑄鐵含碳量大于2.11％的鐵碳合金工業(yè)鑄鐵：含碳外，還有硅、錳等。在合金鑄鐵中加入鉻、鉬、硼等改善性能。特點1：抗拉、塑性、韌性較差，不能進行壓力加工。2：可鑄造性、切削性、吸震性、耐磨性、價格低廉。鑄鐵分類根據(jù)碳在鑄鐵中存在的方式，分為：白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵鑄鐵四汽車常用鑄鐵1、白口鑄鐵特點、1：Fe3C化合物存在。斷口銀白色

2：硬而脆，難切削加工?？鼓ゼ牧稀?/p>

3：煉鋼的原料。四汽車常用鑄鐵2、灰口鑄鐵特點、1:碳以片狀石墨態(tài)存在。斷口灰色表示法：HT200灰口鑄鐵鑄鐵最低抗拉強度選用灰口鑄鐵注意鑄件與壁厚關系，它決定鑄件冷卻速度以及由此形成的內(nèi)部組織、強度特點。四汽車常用鑄鐵灰鑄鐵的孕育處理

為了提高灰鑄鐵的力學性能，生產(chǎn)上常采用孕育處理。它是在澆注前往鐵液中加入少量孕育劑(硅鐵或硅鈣合金)，使鐵液在凝固時產(chǎn)生大量的人工晶核，從而獲得細晶粒珠光體基體加上細小均勻分布的片狀石墨的組織。經(jīng)孕育處理后的鑄鐵稱為孕育鑄鐵。

孕育鑄鐵具有較高的強度和硬度，各部分界面上具有斷面缺口敏感性小的特點，因此孕育鑄鐵常用于力學性能要求較高，且斷面尺寸變化大的大型鑄件。如機床床身等。四汽車常用鑄鐵常用灰鑄鐵的應用HT100

低載荷和不重要零件，如蓋、外罩、手輪、支架、重錘等HT150

承受中等應力（抗彎應力小于100MPa）的零件，如支柱、底座、齒輪箱、工作臺、刀架、端蓋、閥體、管路附件及一般無工作條件要求的零件HT200、HT250

承受較大應力（抗彎應力小于300MPa）和較重要零件，如汽缸體、齒輪、機座、飛輪、床身、缸套、活塞、剎車輪、聯(lián)軸器、齒輪箱、軸承座、液壓缸等HT300、HT350

承受高彎曲應力（小于500MPa）及抗拉應力的重要零件，如齒輪、凸輪、車床卡盤、剪床和壓力機的機身、床身、高壓油壓缸、滑閥殼體等四汽車常用鑄鐵3、可鍛鑄鐵由白口鑄鐵經(jīng)過石墨化退火獲得。（團絮狀石墨）與灰口鑄鐵中片狀石墨不同，其抗拉強度、塑性、韌性相對好牌號：KT控制退火工藝獲得“黑心”、“白心”兩種可鍛鑄鐵HB珠光體Z例子：KTH330-08四汽車常用鑄鐵4、球墨鑄鐵石墨呈圓球狀在澆注之前向鐵水中加入球化劑，鑄鐵凝固過程中獲得圓球狀石墨。牌號：QT特點:具有比灰口鑄鐵高的多的強度、塑性和韌性?？纱驿摬闹圃煲恍┲匾牧慵纾呵S、連桿等。例子：QT400-18四汽車常用鑄鐵球墨鑄鐵的應用：QT400－18、QT400－15、QT400－10：承受沖擊、振動的零件，如汽車、拖拉機的輪轂、驅動橋殼、差速器殼、撥叉、農(nóng)機具零件，中低壓閥門，上、下水及輸氣管道、壓縮機上高低壓氣缸，電機機殼，齒輪箱，飛輪殼等QT500－07：機器座架、傳動軸、飛輪、電動機架、內(nèi)燃機的機油泵齒輪、鐵路機車車輛軸瓦等QT600－03、QT700－02、QT800－02：載荷大、受力復雜的零件，如汽車、拖拉機的曲軸、連桿、凸輪軸、汽缸套，部分磨床、銑床、軋鋼機軋輥、大齒輪，小型水輪機主軸，氣缸體，橋式起重機大小滾輪等QT900－02：高強度齒輪，如汽車后橋螺旋錐齒輪、大減速器齒輪，內(nèi)燃機曲軸，凸輪軸等四汽車常用鑄鐵汽車用鋼鐵材料包括：碳素結構鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結構鋼(包括低合金結構鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金滲碳鋼、彈簧鋼和滾珠軸承鋼)、耐熱鋼、粉末冶金材料、鑄鐵(包括球墨鑄鐵、灰口鑄鐵、蠕墨鑄鐵等)、復合鋼板等。

【小結】【小結】(1)鋼板鋼板在汽車中的用量占整車總質(zhì)量的50％~70％。用于汽車鋼板的鋼種主要包括：碳素結構鋼(Q195、Q215)、優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼(08鋼、10鋼等)、低合金結構鋼(Q295、Q345)。例如車身外面板、車身內(nèi)蒙板、保險杠、駕駛室、覆蓋件、輪輞和輪輻、車門邊梁、車架、部分行駛部件等。采用強度較高的低合金結構鋼鋼板的意義在于其價格低、工藝性好、性能優(yōu)越，可以大幅度地減輕車身質(zhì)量，促進汽車的輕量化，提高車輛燃料經(jīng)濟性和延長使用壽命?！拘〗Y】(2)結構鋼鋼材結構鋼鋼材包括滲碳鋼和調(diào)質(zhì)鋼。常用的滲碳鋼有20、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、20MnVB、12Cr2N4等。常用的調(diào)質(zhì)鋼有35、45、40Cr、40MnB、40CrNiMoA等。這些鋼主要用于制造汽車齒輪、軸類等零件?！拘〗Y】(3)耐熱鋼在汽車上，高溫部件(如燃燒室、排氣管、蝸輪增壓器、氣門等部位)由于工作溫度較高，一般采用耐熱鋼和耐熱合金，如SUS410、FCD45、SUSXMI5Ⅱ等。(4)復合鋼板、復合鋼管復合鋼板、復合鋼管以其獨特的性能在車輛上逐年增加其用量。復合材料可以耐腐蝕、減震、隔聲、輕量化。例如，在兩層鋼板中夾入黏彈性樹脂可達到優(yōu)良的減震性能，這種性能使它應用在車輛的油底殼、氣門室罩、駕駛室地板等零部件上。汽車輕量化

受汽車零部件制造有限公司委托，在汽車中合理應用非鐵金屬材料(主要有鋁及鋁合金、鈦合金、銅及銅合金和鎂合金等)，實現(xiàn)汽車輕量化的要求。任務導入鋁合金在車輛上應用較為廣泛。作為實現(xiàn)汽車輕量化的首選材料，目前國際上轎車所用鋁合金占整車質(zhì)量的5％～10％。鋁合金在汽車中的應用主要包括：活塞、汽缸體、汽缸蓋、散熱器、輪輞、保險杠、全鋁合金車身及外板(與全鋼車身相比質(zhì)量減輕45％)、轎車的懸掛系統(tǒng)、變速器殼體(如桑塔納、奧迪、夏利等轎車的變速器殼體)、裝飾件等。任務分析汽車輕量化一般情況下：鋼鐵為——黑色金屬材料鋼鐵以外的金屬材料統(tǒng)稱為——有色金屬材料有色金屬及其合金種類很多常見的合金有：鋁合金、銅合金一鋁及鋁合金物理特性鋁成銀白色。純鋁強度低，好的導電、導熱性能。用途：鋁大量用作輸電導線和電器元件化學特性鋁表面形成一層模，這層模致密而堅固，耐蝕性好。通常應用在淡水、海水、各種硝酸鹽、汽油以及各種有機物中有足夠的耐腐蝕性能。

一鋁及鋁合金合金特點鋁中加硅、銅、鎂錳鋅成合金后，力學性能變好。合金的進一步熱處理可以提高強度。鋁合金按照生產(chǎn)方法分為：（1）形變鋁合金（2）鑄造鋁合金一鋁及鋁合金1、形變鋁合金塑性好，能夠加工成板、帶、線、棒管以及各種截面形狀的型材。常用的形變鋁合金有：防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金和鍛鋁合金。表示法：LF11LY12LC9LD102、鑄造鋁合金用于制造鋁鑄件。根據(jù)主要所加的元素差別，鑄造鋁合金分為：AL-Si系，AL-Cu系，AL-Mg系，AL-Zn系。二銅及銅合金純銅：又稱紫銅。很好的塑性和導電性能、導熱性能、耐腐蝕性能。銅大量用作輸電導線、熱交換器和油管等。1、黃銅*純銅中加元素鋅Zn,因色澤金黃而得名

*簡單黃銅只有鋅Zn,復雜黃銅加有鋅Zn和鉛Pb、錳Mn等。特點：工藝性能好，力學性能好，抗腐蝕性能、導電導熱性能好。常用來制造冷凝管、散熱器、齒輪、襯套及耐腐蝕件二銅及銅合金2、青銅銅中加錫、鋁、鈹?shù)仍厮@的銅。其性能因所加的元素而有差異。錫青銅：具有良好的彈性和耐磨性鋁青銅：機械強度較高。青銅常用來制造彈簧和耐磨件。3、白銅*純銅中加元素鎳Ni

具有良好的力學性能、耐腐蝕性能。常用來制造醫(yī)療器械、耐腐蝕件、海船耐腐蝕件。*簡單白銅只有銅和鎳；復雜黃銅還加有鋅Zn和鉛Pb等。特點和用途：每天積累一點點理想便會距離我們越來越近！課程學習平臺學銀在線/detail/241541013中國大學MOOC/course/WXIC-1002376003汽車機械基礎課程學習平臺學銀在線/detail/241541013中國大學MOOC/course/WXIC-10023760032.12.22.3金屬材料的性能汽車常用工程材料金屬材料的熱處理金屬材料的力學性能、金屬材料的其他性能汽車常用黑色金屬材料、有色金屬材料、非金屬材料的類型和特點鋼的整體熱處理工藝方法和應用范圍、鋼的表面熱處理目的和方法項目二汽車工程材料2.3金屬材料的熱處理能力目標：能夠選擇汽車典型零件的熱處理方式任務導入（１）鋼筋繞成彈簧狀；（２）加熱鋼筋至紅熱，急劇冷卻；（３）將（２）鋼筋再次加熱（溫度相對低）冷卻。彈簧熱處理過程任務分析

鋼在加熱和冷卻時，其內(nèi)部組織會發(fā)生改變，鋼中高溫時的相在急冷時可轉變成為一種較硬的相。為什么彈簧狀鋼筋加熱到紅熱急冷后變得又硬又脆？為什么再次加熱和冷卻后變得剛柔相濟，成為真正的彈簧？

通過對鋼件加熱、保溫和冷卻的操作方法，來改善其內(nèi)部組織結構，以獲得所需要性能的一種加工工藝。Tt隨爐冷卻空冷油冷加熱保溫熱處理熱處理常見熱處理工藝普通熱處理表面熱處理退火淬火（Zhan通蘸）正火回火表面淬火化學熱處理一鋼加熱時的轉變鋼在加熱時的轉變1.奧氏體的形成過程共析鋼的奧氏體形成過程：奧氏體的形核奧氏體晶核的長大殘余滲碳體的溶解奧氏體成分的均勻化晶體結構的改變：bcc→fccFe、C原子的擴散一鋼加熱時的轉變亞共析鋼的A化：P→A后，先共析F溶解過共析鋼的A化：P→A后，F(xiàn)e3CⅡ溶解一鋼加熱時的轉變2.影響奧氏體形成速度的因素

奧氏體形成速度與加熱溫度、加熱速度、鋼的成分以及原始組織等有關。加熱溫度越高，奧氏體形成速度越快加熱速度越快，奧氏體形成速度越快含碳量增加，利于奧氏體加速形成合金元素顯著影響奧氏體的形成速度組織（珠光體）越細，奧氏體形成速度越快鈷、鎳等↑鉻、鉬、釩等↓一鋼加熱時的轉變3.奧氏體晶粒大小及其影響因素溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒長大越明顯。晶界上存在未溶的碳化物時，會對晶粒長大起阻礙作用，使奧氏體晶粒長大傾向減小。合金元素，也影響奧氏體晶粒長大，除錳、磷外幾乎所有合金元素都阻礙奧氏體晶粒長大。二鋼冷卻時的轉變鋼在冷卻時的轉變1.奧氏體是不是降溫到臨界溫度以下就立即發(fā)生轉變呢？2.不同的冷卻速度是否也得到同一種的組織呢？二鋼冷卻時的轉變過冷奧氏體：在臨界點以下存在的不穩(wěn)定的且將要發(fā)生轉變的奧氏體冷卻方式：等溫冷卻方式和連續(xù)冷卻方式。轉變產(chǎn)物組織性能均勻，研究領域應用廣轉變產(chǎn)物為粗細不勻甚至類型不同的混合組織，實際生產(chǎn)中廣泛采用二鋼冷卻時的轉變孕育期：過冷奧氏體等溫轉變開始所經(jīng)歷的時間，反映了過冷奧氏體的穩(wěn)定性珠光體貝氏體馬氏體三鋼的熱處理在實際的制造過程中，常見的工藝路線如：退火和正火是應用最為廣泛的熱處理工藝??！三鋼的熱處理

在鑄造/鍛造/焊接之后，鋼件中不但殘留有鑄造或鍛造應力，而且還往往存在著成分和組織上的不均勻性，因而機械性能也不均勻，還會導致以后淬火時的變形和開裂。也會存在硬度偏高或偏低的現(xiàn)象，嚴重影響后續(xù)的切削加工性能。

經(jīng)過退火和正火后，便可得到細而均勻的組織，并消除應力，改善鋼件的機械性能并為隨后的淬火作了準備經(jīng)過退火與正火后，鋼的組織接近于平衡組織，其硬度適中，有利于下一步的切削加工。如果工件的性能要求不高時，退火或正火常作為最終熱處理。

三鋼的熱處理定義：將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻（爐冷、坑冷、灰冷），以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝叫做退火。目的：減輕鋼的成分及組織的不均勻性，細化晶粒，調(diào)整硬度，消除內(nèi)應力，為淬火作組織準備1.鋼的退火熱處理的方式三鋼的熱處理名稱由來：經(jīng)歷完全奧氏體化過程問題2：奧氏體區(qū)的溫度區(qū)間很大，如果你是熱處理工程師，你認為完全退火應該具體在哪一個溫度段保溫？問題1:在相圖的哪一個區(qū)域可以獲得完全奧氏體組織？完全退火的目的：①細化、均勻化，粗大、不均勻組織②得到接近平衡組織→調(diào)整硬度→切削性③消除內(nèi)應力三鋼的熱處理加熱溫度：Ac3以上20-30度溫度過高：奧氏體晶粒粗大，

綜合機械性能下降（霍爾佩奇公式）溫度過低：不能得到均勻的單相奧氏體，溫度較低熱處理效率低。三鋼的熱處理答：完全退火不能用于過共析鋼，因為加熱到Accm以上再緩慢冷卻時會得到平衡組織，即在晶界處析出網(wǎng)狀滲碳體，造成鋼的脆化。應用范圍：亞共析鋼，共析鋼，不適用于過共析鋼。

反問：過共析鋼的平衡組織？網(wǎng)狀滲碳體問題：為什么不適用于過共析鋼呢？三鋼的熱處理完全退火組織P+F問題：亞共析鋼（共析鋼）的平衡狀態(tài)組織？三鋼的熱處理等溫退火：先以較快的速度，將工件加熱到Ac3以上30～50℃，保溫一定時間后，先以較快的冷速冷到珠光體的形成溫度等溫，使奧氏體轉變成珠光體，待等溫轉變結束再快冷。這樣就可大大縮短退火的時間。完全退火的缺點：所需時間很長，特別是對于某些奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼，往往需要幾十小時解決：為了縮短退火時間，可采用等溫退火。三鋼的熱處理可見等溫退火所需時間比完全退火縮短很多。等溫溫度根據(jù)要求的組織和性能而定：等溫溫度越高，則珠光體組織越粗大，鋼的硬度越低。三鋼的熱處理球化退火目的：使Fe3C球化，降低硬度；

提高韌性，改善切削加工性；

為以后淬火做準備。實質(zhì)：通過球化退火，使層狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體變?yōu)榍驙顫B碳體，球化退火后的組織是由鐵素體和球狀滲碳體組成的球狀珠光體。三鋼的熱處理球化退火工藝：Ac1以上20-40度保溫，緩冷應用范圍：過共析鋼，共析鋼組織：球狀P（F+球狀FeC3）三鋼的熱處理去應力退火目的：消除鑄、鍛、焊件、冷沖壓件（或冷拔件）及機加工件的切削加工或使用中的變形和開裂；降低機器的精度；甚至會發(fā)生事故。殘余內(nèi)應力。

將工件隨爐緩慢加熱至500～650℃（＜A1點），保溫一段時間后隨爐緩慢冷卻，至200℃出爐空冷。退火溫度愈高，內(nèi)應力消除越充分，退火所需的時間越短。在去應力退火中不發(fā)生相變。三鋼的熱處理將工件加熱到Ac