8.汽车常用金属材料I（课件）-高二《汽车机械基础》同步教学（人民交通版）

汽车常用金属材料I 案例引入：金属材料是目前汽车上应用最广泛的工程材料。工业上，通常把金属材料分为两大类：黑色金属和有色金属。黑色金属是指钢铁材料，钢铁材料在我国汽车工业中仍占主流地位。一辆中型载货汽车上钢铁材料约占汽车总质量的3/4，轿车上约占2/3。试指出以下汽车结构件常采用何种黑色金属材料？为什么？ 轿车车身 、中型货车车架 、 发动机缸体 、半轴 、变速器齿轮 、减振器弹簧 常用金属材料案例 2023/6/30 钢铁材料最大的特点是价格低廉，比强度（强度/密度）高，便于加工，因而得到广泛的应用。汽车用钢铁材料有钢板、结构钢、特殊用途钢、钢管、铸铁等，主要用于制造车架、车身、车轴、发动机缸体、曲轴、罩板、外壳等零件。 黑色金属材料 1 黑色金属材料 2023/6/30 1.碳素钢 碳素钢又称碳钢，是含碳量小于2.11%（实际在1.35%以下）的铁碳合金，并含有冶炼中难以除净的少量杂质，如硅、锰、硫、磷等。 1）碳素钢的分类、牌号和用途 （1）按钢中的含碳量分 低碳钢 含碳量ωc<0.25%；中碳钢 含碳量ωc=0.25~0.6%高碳钢 含碳量ωc>0.6% （2）按钢的质量分 普通碳素钢ωS≤0.05%，ωP≤0.045%，主要用于各类工程上。 优质碳素钢ωS≤0.035%，ωP≤0.035%， 主要用来制造各种机器零件，通常是热处理后使用。 高级碳素钢ωS≤0.025%，ωP≤0.025%，主要用来制造工具和要求特别高的零件。 （3）按钢的用途分 碳素结构钢 主要用来制造各种工程构件（如机架、桥梁等）。一般为中、低碳钢。 碳素工具钢 主要用来制造各种刃具，模具和量具等。一般为高碳钢。 黑色金属材料 2023/6/30 常用的碳素钢 （1）碳素结构钢 碳素结构钢的牌号由代表屈服点“屈”字的拼音字首Q、屈服点数植、质量等级符号（分A、B、C、D，A 级质量最差，D 级质量最好）和脱氧方法符号（F、B、Z、TZ ）四个部分按顺序组成。例如Q 235-A表示σS≥235MPa，质量等级为A级的碳素结构。 Q 195、Q 215钢有一定强度、塑性好，主要用于制作薄板(镀锌簿钢板)、钢筋、冲压件、地脚螺栓和烟筒等；Q 235强度较高，用于制作钢筋、钢板、农业机械用型钢和重要的机械零件，如拉杆、连杆、转轴等；Q 235-C、Q235-D钢质量较好，可制作重要的焊接结构件；Q 255钢、Q 275钢强度高、质量好，用于制作建筑、桥梁等工程质量要求较高的焊接结构件，以及摩擦离合器、主轴、刹车钢带、吊钩等。 常用的碳素钢 2023/6/30 （2）优质碳素结构钢 优质碳素结构钢的牌号用平均含碳量的万分之几（两位数字）表示。如钢号45，表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。优质碳素结构钢具有较好的塑性、韧性，可通过热处理来提高力学性能，主要用来制造各种机器零件。 08F 塑性好，可制造冲压零件；10、20冷冲压性与焊接性能良好，可作冲压件及焊接件，经过适当热处理（如渗碳）后也可制轴销等零件；30、40、45、50经热处理后，可获得良好的综合机械性能，用来制造齿轮、轴类、套筒等零件；60、65主要用来制造弹簧。优质碳素结构钢使用前一般都要进行热处理。 常用的碳素钢 2023/6/30 （3）碳素工具钢 碳素工具钢是用于制造刃具、模具和量具的钢。由于大多数工具都要求高硬度和高耐磨性，故工具钢含碳量都在0.7% 以上，都是优质钢和高级优质钢。 碳素工具钢的牌号用“T ”加数字表示。“T ”为“碳”字的汉语拼音字首，数字表示平均含碳量的千分数，牌号末尾的字母A 表示高级优质。例如T9表示平均含碳量为0.9%的碳素工具钢。 碳素工具钢的热硬性差，一般刃部温度达到250℃以上时，硬度和耐磨性即迅速降低。各种牌号的碳素工具钢经淬火后的硬度相差不大，但随含碳量的增加，钢的硬度、耐磨性增加，而韧性降低。因此，不同牌号的工具钢用于制造不同情况下使用的工具。 常用的碳素钢 2023/6/30 2.合金钢 为改善碳钢的组织和性能，在碳钢基础上有目的地加入一种或几种合金元素所形成的铁基合金，称为低合金钢或合金钢。通常加入的合金元素有：硅Si、锰Mn、铬Cr、镍Ni、钼Mo、钨W、钒V、钛Ti等。 由于合金元素的加入，合金钢的性能较碳钢好，提高了淬透性和综合力学性能。但应注意，使用合金钢时要进行热处理，以便充分发挥合金元素的作用。另外合金钢优点虽多，但也存在一些缺点，如合金钢的冲压、切削性能一般比较差；成本较高，价格较贵。因此在使用金属材料时，在满足零件性能要求的前提下应尽量使用碳钢。 合金钢按合金元素的质量分数可分为低合金钢（ωMc<5%