1.2钢铁材料及其在汽车上的应用 (课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（北京理工大学出版社）

任务二 钢铁材料及其在汽车上的应用 （一）铁碳合金的基本知识； （二）钢的热处理； （三）钢的分类及应用； （四）铸铁的分类及应用； 目录 任务导入 大部分汽车零件均采用钢铁材料制成，据粗略统计，生产一辆汽车的的原材料中，钢铁材料所占的比例约为80%左右。近年来，轻量化与环保是当今汽车材料发展的主要方向，各种材料在汽车上的应用比例正在发生变化，如铝镁合金、塑料及复合材料的用量有较大的增长，但钢铁材料仍占据主导地位。为了应对来自轻质材料的挑战，钢铁企业将开发重点放在了高强度钢和超高强度钢材料上，并取得了良好的减重效果。 钢铁材料在汽车制作中的地位如此重要，那么什么是钢铁材料，钢铁材料的种类、性能特点有哪些，如何根据汽车零件的工作条件和要求选用合适的材料？ 任务二 钢铁材料及其在汽车上的应用 任务分析 钢铁材料又称黑色金属，它占金属材料总量的95%以上。钢铁材料按含碳量的不同又可以分为铸铁和钢，其中，碳的质量分数超过2.11%的铁碳合金称为铸铁，碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金称为钢。钢铁以外的金属材料称为有色金属材料或非铁金属材料。 由于黑色金属力学性能优良，价格低廉，因此在汽车工程材料中占有不可替代的主导地位。 任务二 钢铁材料及其在汽车上的应用 1.掌握铁碳合金的相关基础知识； 2.掌握钢材热处理的目的、类型及应用； 3.掌握碳钢、合金钢、铸铁的种类、牌号及性能特点； 4.掌握钢铁材料在汽车上的实际应用。 学习目标 任务二 钢铁材料及其在汽车上的应用 （一）铁碳合金的基本知识 相关知识 1.合金的概念 大多数的纯金属不能满足工业生产对金属材料多品种、高性能的要求，因此工程上采用的金属材料多为不同成分的合金。合金是由两种或两种以上的金属、或金属与非金属组成的具有金属特性的物质。 组成合金的最基本的、独立的物质称为组元。组元可以是金属、非金属，也可以是稳定的化合物。由两个组元组成的合金称为二元合金，如铜和锌两个组元组成的黄铜；由多个组元组成的合金称为多元合金。由若干给定组元按不同的比例配制成的一系列化学成分不同的合金称为合金系，如工业生产中常用的铁碳合金系。 任务二 钢铁材料及其在汽车上的应用 任务二 钢铁材料及其在汽车上的应用 2.铁碳合金的分类 铁碳合金可分为工业纯铁、钢和白口铸铁，见表1-4。 合金种类 工业纯铁 钢 白口铸铁 亚共析钢 共析钢 过共析钢 亚共晶白口铸铁 共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁 wC(%) ≤0.0218% 0.0218%<wC≤2.11% 2.11%<wC≤6.69% <0.77 0.77 >0.77 <4.3 4.3 >4.3 1）工业纯铁　指含碳量wC≤0.0218%的铁碳合金。 2）钢　指含碳量wC为0.0218%～2.11%的铁碳合金。 3）白口铸铁　指含碳量wC为2.11%～6.69%的铁碳合金。 表1-4　铁碳合金分类及含碳量 图1-7 含碳量对碳钢力学性能的影响 任务二 钢铁材料及其在汽车上的应用 3. 含碳量对铁碳合金组织及性能的影响 （二）钢的热处理 钢的热处理是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构和性能的一种加工工艺。其主要工艺参数是加热温度、保温时间和冷却速度，其工艺曲线如图1-8所示。热处理可以充分发挥钢材潜力，提高力学性能，延长零件上的使用寿命，消除铸造、锻压、焊接等热加工造成的各种缺陷，并为后续工作做好组织准备。 任务二 钢铁材料及其在汽车上的应用 图1-8 钢的热处理工艺曲线图 任务二 钢铁材料及其在汽车上的应用 1.热处理工艺分类 根据热处理的目的及其加热和冷却方式的不同，热处理工艺可分为以下几类： 1）普通热处理　其特点是对工件进行穿透加热，又称整体热处理。主要包括退火、正火、淬火和回火等。 2）表面热处理　其特点是对工件表面进行热处理，以改变表层组织和性能。主要是表面淬火和回火、物理气相沉积、化学气相沉积、等离子化学气相沉积等。 3）化学热处理　其特点是改变工件表面化学成分、组织和性能。主要包括渗碳、渗氮、碳氮共渗等。 任务二 钢铁材料及其在汽车上的应用 2.钢的退火与正火 退火与正火是钢材常用的两种基本热处理工艺方法，主要是用来热处理钢制毛坯件，为以后切削加工和最终热处理做组织准备，因此，一般称退火与正火为预备热处理。 1）退火 将钢加热到适当的温度，保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺称为退火。 退火的目的如下： 1)细化晶粒，均匀钢的成分与组织，改善钢的力学性能或为以后的热处理做准备; 2)降低硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工; 3)消除前道