3.3 黑色金属及其在汽车中的应用（课件）-《汽车机械基础》同步精品课堂（机工版·第2版）

同步精品课程——中职专业课 第3章 构件的承载能力分析 3. 3 黑色金属及其在汽车中的应用 《汽车机械基础》（第2版） 机工版 1 知识目标 1.了解碳素钢及其在汽车中的应用 2.掌握合金钢及其在汽车中的应用 3.理解铸铁及其在汽车中的应用 4.掌握钢的常用热处理工艺 教学目标 导入情景 3.3 黑色金属及其在汽车中的应用 3.3.1 碳素钢及其在汽车中的应用 碳素钢也称为碳钢，是碳的质分数小于2.11%(实际在1.35%以下)的铁碳合金。碳索钢中除了含碳外，还含有少量硅、锰、硫、磷等杂质。由于碳素钢不仅具有较好的力学性能，良好的工艺性能，而且价格低廉、品种多样，能够满足各种场合的使用要求，因此碳素钢在工业上占有很重要的地位，约占钢总产量的90%以上。汽车的外壳、车架、车桥等很多零部件，都是采用碳素钢制造的。 1. 碳素钢的分类 碳素钢的分类方法很多，最常见的有以下三种。 (1)按含碳量分类 低碳钢(ωc ≤0.25%)、中碳钢(ωc为0.25%- 0.6%)、高碳钢(ωc >0.6%)。一般碳素钢中含碳量越高则硬度越大，强度也越高，但塑性较差。 01 新知学习 1)低碳钢。低碳钢的可加工性、焊接性和可锻性较好，常用于制造链条、铆钉、螺栓、轴等。 2)中碳钢。中碳钢有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。除碳外，其含有少量锰(质量分数为0.70%-1.20%)。按产品质量不同，中碳钢分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。中碳钢的热加工性能良好，焊接性较差，强度和硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。中碳钢可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，也可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能，能够达到的最高硬度约为538HBW，抗拉强度为600-1100MPa，所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢的应用最广泛，大量用于制造各种机械零件，还可作为建筑材料。 3)高碳钢。高碳钢含碳量高，硬度大，常用作工具钢。 02 新知学习 (2)按钢的质量分类 普通碳素钢（硫的质量分数≤0.050%、磷的质量分数≤ 0.045%)、优质碳素钢(硫的质量分数≤ 0.040%、磷的质量分数≤ 0.040%)、高级优质碳素钢(硫的质量分数≤ 0.030%、磷的质量分数≤ 0.035%)。 (3)按用途分类 1)碳素结构钢，主要用于制作各种工程结构件和机器零件，一般为中、低碳钢。 2)碳素工具钢，主要用于制作各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢。 2. 碳素钢的牌号与用途 (1)普通碳素结构钢 碳素结构钢按照钢材屈服强度分为5个牌号:Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。每个牌号由于质量不同分为A、B、C、D、E等级，其中A的质量等级最低，B的质量等级最高。Q195、Q215、Q235塑性好，可轧制成钢板、钢筋、钢管等;Q255、Q275可轧制成型钢、钢板等。 02 新知学习 (2)优质碳素结构钢 牌号以碳的平均质量万分数表示，如20、45等。20表示碳的质量分数为0.20%，45表示碳的质量分数为0.45%。45钢经调质（淬火+高温回火）后可获得优异的综合力学性能，用于制作汽车曲轴、连杆等重要零件。 (3)碳素工具钢 牌号以碳的平均质量干分数表示，并在前面加下，如T8、T12。T8表示碳的质量分数为0.8%。碳素工具钢一般为优质钢，若S、P含量更少，质量等级更高，则为高级优质钢，在牌号后加“A”，如T12A。 (4)铸钢 铸钢牌号是在数字前冠以ZC，数字代表钢中碳的平均质量分数(以万分数表示)。如ZC25表示碳的质量分数为0.25%的铸钢。铸钢主要用于制造形状复杂并需要一定强度、塑性和韧性的零件，如齿轮、联轴器等。 02 新知学习 3.3.2 合金钢及其在汽车中的应用 1. 合金结构钢 按照国家标准规定，合金钢的牌母采用“数字+化学元素符号+数字”的方法来表示。首部的数字表示碳的质量分数的万分数，化半元素符号表示主加元素，后面的数字表示所加元素的百分数。若合金元素的质量分数为1.5%-2.49%、2.5%-3.49%、3.5%-4.49% .......时，相应的标以2、3、4..... 如16Mn、20Cr、40Cr、55Si2Mn等，40Cr表示平均碳的质量分数为0.40%，合金元素Cr的质量分数小于15%专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明，G表示滚动轴承钢，其后数字表示碳的质量分数的千分数;Y表示易切钢，其后数字表示碳的质量分数的万分数:高级优质合金结构钢(S、P的质量分数均≤0.025%)，在牌号尾部加符号“A”表示。 02 新知学习 如 GCr15、 Y40Mn、30CrMnSiA等。CCr15 表示碳的质量分数为1%、铬的质量分数为1.5%(特例)的滚珠轴承钢;Y40Mn表示碳的质量