5.4汽车典型零件选材（1）（课件）-高二《汽车机械基础》同步教学（人邮版）

汽车典型零件选材（1） 在零件产品的设计与制造过程中，合理地选择和使用材料是一项十分重要的工作。在材料选取过程中，不仅要考虑材料的使用性能是否能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，还要求材料具有较好的工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗等。 那么，汽车典型零件（气缸体、气缸盖、活塞、活塞销、曲轴、连杆、气门、齿轮）是如何进行选材的？具体选用的是哪些材料？ 【任务引入】 汽车中每个零件的选材都要满足该零件工作时的要求（使用性能、工艺性能和经济性），具有为汽车典型零件进行选材的能力，是进行汽车设计、加工制造及相关专业课程学习的重要基础。 【任务分析】 1．掌握黑色金属材料的分类、性能、用途和牌号。 2．掌握有色金属材料、非金属材料和复合材料的 分类和用途。 3．具有对汽车典型零件进行选材的能力。 【学习目标】 一、金属材料 二、非金属材料 三、复合材料 四、汽车典型零件选材 【相关知识】 金属材料 黑色金属材料： 有色金属材料： 铁、铬和锰及这三种金属的合金，尤其是铁碳合金，称为黑色金属。 除铁、铬和锰（合金）以外的金属（合金），称为有色金属。 （一）黑色金属材料 1.钢 （1）碳素钢中的常存杂质元素及对碳素钢性能的影响 在碳钢中的常存元素一般指：Si、Mn -- 冶炼时作为脱氧剂加入而残留在钢中的，对性能无不利影响；S、P -- 冶炼时从原料或大气中带入钢中，难以彻底清除而存在的有害元素。 通常把含碳质量分数小于2.11% 的铁碳合金称为钢。其中非合金钢（碳素钢）价格低廉，工艺性能好，是机械工业中用量最大的金属材料。 一、金属材料 常存元素对碳素钢性能的影响： ①硫：常以FeS形式存在。S易与Fe形成 FeS，而 FeS 与 Fe 又能形成低熔点的共晶体（985℃），分布在 A 的晶界上，在热加工（1150～1200℃）过程中造成沿晶界开裂 －－热脆。 但适量的 S 可改善钢的切削性能。 钢中的硫应控制在0.045%以下。 S + Fe → FeS 有害元素： ②磷：P 可溶入铁素体，提高钢的强度和硬度，但显著降低了塑性和韧性，特别是低温下会使钢脆化－－冷脆。 炮弹钢中加入较多的 P，可使炮弹爆炸时产生更多的弹片，使之有更大的杀伤力。 比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆于1938年冬发生断裂坠入河中。 ③硅：Si是脱氧剂，是对钢有利的杂质元素，Si提高强度，强化铁素体。 有益元素： ④锰：Mn是脱氧剂，Mn可优先与S反应生成MnS，起到脱氧去硫的作用，从而可降低钢的热脆性。 FeS + Mn → Fe + MnS MnS熔点高（1600℃）。 （2）钢的分类 ③按冶炼方法：转炉钢、平炉钢、电炉钢 ①按用途：结构钢、工具钢、特殊钢 ②按钢的质量（P、S含量）： 普通碳素钢：WP  0.045％ WS  0.055％ 优质碳素钢：WP  0.040％ WS  0.040％ 高级优质碳素钢：WP  0.035％ WS  0.030％ ④按钢的碳含量： 低碳钢：0.0218％ < WC  0.25％ 中碳钢：0.25％ < WC  0.6％ 高碳钢：0.6％ < WC  1.5％ ⑤按合金元素的总质量分数：低合金钢、高合金钢 分类： ① 一般工程结构用钢 a. 碳素结构钢 b. 优质碳素结构钢 c. 低合金高强度结构钢 d. 铸造碳钢 ② 渗碳钢 ③ 调质钢 ④ 弹簧钢 ⑤ 滚动轴承钢 1）结构钢 结构钢、工具钢和特殊钢的性能、用途和牌号知识： 凡用于各种机器零件及各种工程结构的钢都称为结构钢。 钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。 钢的牌号：Q + 屈服强度值 + 质量等级 + 脱氧方式表示符号 Q 235  A  F ┬ ┬ ┬ ┬         │ │  │ └脱氧方式：F、b、Z、TZ │ │  └质量等级：A、B、C、D、E、F（表示P，S含量不同） │ └屈服强度值（MPa） └屈服强度“屈”字的拼音首位字母 牌号举例：Q195、Q215、Q235A、Q275D 质量等级：A、B、C、D、E、F等级符号。其中A级钢硫、磷质量分数最高，F级钢硫、