任務(wù)三汽車常用鋼鐵材料學習目標：1、非合金鋼的分類、牌號及應(yīng)用2、合金鋼的分類、牌號及應(yīng)用3、鑄鐵的分類、牌號及應(yīng)用

金屬材料是現(xiàn)代機械制造應(yīng)用的最主要材料，種類很多，應(yīng)用廣泛，分為鋼鐵材料（如碳素鋼、合金鋼、鑄鐵）及有色金屬及其合金等。

分類：鐵基金屬材料（黑色金屬）

非鐵基金屬材料（有色金屬）

金屬材料的分類金屬鋼鐵鑄鐵——鋼白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵非合金鋼——（碳鋼、碳素鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、易切削鋼、鑄鋼合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滾動軸承鋼、彈簧鋼、超高強度鋼合金工具鋼量具刃具鋼合金模具鋼高速鋼冷作模具鋼熱作模具鋼特殊性能鋼——不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼非鐵金屬——銅、鋁、鈦、鋅、…，軸承合金，硬質(zhì)合金(一)

碳鋼的成分和分類(二)

碳鋼的牌號及用途一.非合金鋼（碳鋼、碳素鋼）(一)碳鋼的成分和分類１.成分——

w(C)≤2.11%Si→脫氧,固溶強化,提高強度和硬度

鎮(zhèn)靜鋼w(Si)=0.1%~0.4%

沸騰鋼w(Si)=0.03%~0.07%

Mn→脫氧,固溶強化,提高強度和硬度

w(Mn)=0.25%~0.8%S→熱脆(有害)P→冷脆(有害)O、N、H→強度、塑性、韌性↓

1）按C含量分低C鋼w(C)≤0.25%中C鋼0.25%

＜w(C)≤

0.6%高C鋼0.6%＜

w(C)≤

0.85%

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——碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。２.分類

(二)碳鋼的牌號及用途1．碳素結(jié)構(gòu)鋼2．優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼3．碳素工具鋼1．碳素結(jié)構(gòu)鋼

牌號——如Q215B，表示

s

≥215MPa（厚度≤16mm），B級質(zhì)量。

碳素結(jié)構(gòu)鋼的機械性能(GB/T700-1988)牌號等級拉伸試驗沖擊試驗屈服點

s

，MPa抗拉

強度

b/MPa伸長率

s

,

%溫度℃V型沖擊功(縱向)J鋼材厚度(直徑)，mm鋼材厚度(直徑),

mm

16>40~60>100~150>150

16>40~60>100~150>150不小于不小于不小于Q195－195－－－315-39033－－－－－Q215A/B215195175165335-41031292726－/20－/27Q235A/BC/D235215195185375-46026242221－/200/-20－/27Q255A/B255235215205410-51024222019－/20－/27Q275－275255235225490-61020181615－－最新牌號GB/T221--2000

碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學成分(GB/T700-1988)牌號等級化學成分脫氧方法w(C)%w(Mn)%w(Si)%w(S)%w(P)%不大于Q195－0.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F,b,ZQ215A/B0.09-0.150.25-0.550.300.050/0.0450.045F,b,Z

Q235

A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.30-0.700.300.0450.045F,b,ZC

0.180.35-0.800.300.0400.040ZD

0.170.35-0.800.300.0350.035TZQ255A/B0.18-0.280.40-0.700.300.050/0.0450.045ZQ275－0.28-0.380.50-0.800.350.0500.045Z用途

鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件。熱處理：熱軋空冷組織：S＋F多邊型角鋼螺釘、鉚釘鋼筋、螺紋鋼建筑構(gòu)件鋼橋梁2．優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

牌號——如45鋼，含C量為45/10000=0.45%。優(yōu)質(zhì)碳素鋼的化學成分和性能鋼號化學成分，%

s

，MPa≥CMnSiSP08F10203540455060650.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.80

0.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.37<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035175205245315335355375400420(摘自GB/T699-1999)用途

較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等。

熱處理：

滲碳、淬火、回火等。按質(zhì)量分優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼（A）、特級優(yōu)質(zhì)鋼（E）如45A，65Mn。上海桑塔納發(fā)動機曲軸就是采用優(yōu)質(zhì)50號中碳素鋼鍛制而成，先正火后半精加工，最后經(jīng)中頻淬火后再精加工汽車曲軸常用鋼號及其應(yīng)用08、10鋼:強度低,塑性好,具有良好的沖壓、拉深及焊接性能,用于制造冷沖壓件,如汽車和拖拉機油箱、儀表板、汽缸蓋襯墊、連桿軸瓦的鋼背、曲軸止推片等.15、20鋼:滲碳,表硬內(nèi)韌,作凸輪、小齒輪、摩擦片、活塞銷、搖臂等30~55鋼:調(diào)質(zhì),綜合機械性能好,制齒輪連桿軸類等60~70鋼,淬火,中回,制造彈性元件,如汽車氣門彈簧.3．碳素工具鋼

如T12A鋼，含C量為12/1000=1.2%，A表示高級優(yōu)質(zhì)，w(S)

0.020%，w(P)

0.030%。T8、T10A。鋼號C,%Mn,%Si,%S,%

P,%

退火后HBS,

水冷淬火溫度，℃T7T8T8MnT9T10MnT10T12T130.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.35

0.40

0.400.40-0.60

0.400.40-0.60

0.40

0.40

0.40

0.35

0.35

0.35

0.35

0.35

0.35

0.35

0.350.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780碳素工具鋼的化學成分和性能（淬火后HRC≥62)(摘自GB/T1298-1986)用途

沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等。螺紋量規(guī)熱處理：淬火+低溫回火組織：回火M＋粒狀Fe3C

+A'4.鑄鋼W(c)=0.15~0.6%應(yīng)用:結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件,如曲軸、箱體軸承座.牌號:如ZG340-640，表示屈服點不小于340MPa，抗拉強度不小于640MPa，

ZG15Cr1Mo1V，表示平均Wc=0.15%，Wcr=1%，Wmo=1%,0.2<Wv<0.3%。

4.易切削結(jié)構(gòu)鋼Y20表示：碳的平均質(zhì)量分數(shù)為0.2%，加入幾種合金元素，以適應(yīng)切削加工自動化、高速化和精密化的需要。易切削結(jié)構(gòu)鋼主要用于采用高效專用自動機床加工的零配件，如汽車中大量應(yīng)用的螺栓、螺母、小型銷軸等標準件，也可用于輕型汽車的軸、齒輪和曲軸等。(一)

概論

(二)

合金結(jié)構(gòu)鋼

(三)合金工具鋼

(四)

特殊性能鋼二.合金鋼碳鋼：價格低，但是，力學性能低，淬透性低，回火抗力差，耐熱、耐低溫、耐蝕等特殊性能差。合金鋼：在碳鋼中加入某些合金元素,改善組織與性能.(硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、硼、鋁、鋯)，成本高，價格貴。

選材時，在滿足零件性能要求的前提下應(yīng)盡量使用碳鋼。與C的親和力：強

弱常見的合金元素及作用TiZr

NbVWMo

CrMn

Fe

CoNiCuSiAl弱碳化物形成元素強碳化物形成元素非碳化物形成元素合金元素對基本相的影響：非碳化物形成元素溶入F固溶強化弱碳化物形成元素形成合金滲碳體較硬，耐磨，比Fe3C更穩(wěn)定強碳化物形成元素形成特殊碳化物高熔點，硬，耐磨，最穩(wěn)定（一）合金元素在鋼中的作用1．合金元素可以提高鋼的力學性能2.合金元素對鋼的熱處理產(chǎn)生影響3．合金元素對鋼的工藝性能產(chǎn)生影響合金鋼的強化機制：

合金F的固溶強化M位錯強化細晶強化（F、M晶粒度，P片間距↓）第二相（沉淀）強化1．合金元素可以提高鋼的力學性能2.合金元素對鋼的熱處理產(chǎn)生影響

合金元素對淬火、回火狀態(tài)下鋼的強化作用最顯著。合金元素除CO外都能使C曲線右移，提高奧氏體的穩(wěn)定，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性，降低淬火應(yīng)力，減少了工件的變形和開裂。

3．合金元素對鋼的工藝性能產(chǎn)生影響

合金元素的加入使鋼的鑄造、鍛造性能、焊接、切削加工性能都不同程度的降低；但可以明顯的改善熱處理的工藝性能。１.合金鋼的分類（按用途分類）合金結(jié)構(gòu)鋼——低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲C鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。合金工具鋼——刃具、模具、量具鋼。特殊性能鋼——不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。（二）合金鋼的分類及編號２.合金鋼的編號結(jié)構(gòu)鋼——如60Si2Mn，w(C)=0.6%，w(Si)=2%，w(Mn)＜1.5%工具鋼、特殊性能鋼——如9SiCr，w(C)=0.9%，w(Si)、w(Cr)均＜1.5%,而CrWMn

中，w(C)＞1.0%

專用鋼——如，滾動軸承鋼GCr15，w(C)=1.0%，w(Cr)=1.5%高級優(yōu)質(zhì)鋼——如，20Cr2Ni4A（二）合金鋼的分類及編號(三)合金結(jié)構(gòu)鋼1．低合金結(jié)構(gòu)鋼2．滲碳鋼3．調(diào)質(zhì)鋼4．彈簧鋼5．滾動軸承鋼1．低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號舊鋼號主要化學成分，%機械性能CMnSi，

s

，MPa

b

，MPa

5，%Q29509MnNb

12Mn

0.160.80

~1.500.5529557023Q34516Mn

16MnRe0.18

~0.201.00

~1.600.5534563021~22Q39016MnNb

15MnTi

0.201.00

~1.600.5539065019~20Q42014MnVTiRe

15MnVN

0.201.00

~1.700.5542068018~19Q46014MnMoV

18MnMoNb

0.201.00

~1.700.5546072017常用低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號、成分、性能（厚度(直徑)16mm，AKV≥34J）成分——

w(C)＜0.2%，主加元素Mn，附加V、Ti、Nb。性能——強度、韌性高，焊接、冷成形性能好。(摘自GB/T1591-1994)普通低合金結(jié)構(gòu)鋼牌號

Q

345C

質(zhì)量等級345MPa屈服強度熱處理、組織

——熱軋空冷，S＋F高壓容器橋梁船舶車輛應(yīng)用典型普低合金鋼應(yīng)用Q460鋼含Mo、B，正火組織為B，強度高，用于石化中溫高壓容器。

Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。

Q390鋼含V、Ti、Nb，強度高，用于中等壓力的容器。1)合金滲碳鋼成分——

w(C)=0.12～0.25%,韌性好。合金元素提高淬透性、耐磨性,細化晶粒。Cr、Ni、Mo、W、Mn、Si和B提高淬透性，Ti細化晶粒。適用于滲碳、淬火和低溫回火的熱處理方式的合金結(jié)構(gòu)鋼。性能——滲層硬度高，耐磨，抗接觸疲勞；心部韌性高、強度大。如20CrMnTi，用于變速齒輪、軸、活塞銷等。2.合金結(jié)構(gòu)鋼

滲C鋼的牌號（摘自GB/T3077-1999）（滲C:930℃，回火：200℃）主要化學成分,%預(yù)備處理／淬火,℃CMnCr，Ni0.17~0.24

0.17~0.240.50~0.80

1.30~1.600.70~1.00

880／800水,油880水,油0.17~0.230.17~0.23

0.90~1.200.80~1.10

0.90~1.201.00~1.30

850油880／870油鋼號20Cr

20MnV20CrMn20CrMnTi

淬透性低中高18Cr2Ni4WA

20Cr2Ni4A0.13~0.19

0.17~0.23W0.8~1.2

0.30~0.601.35~1.65

4.0~4.51.25~1.65

3.25~3.75950／850空

880／780

油機械性能

bMPa

sMPa835

785540

5909301080

735835

1180

1180835

1080aKU2J47

554755

78

63合金滲碳鋼的牌號20

Mn2

Ti

A等級:高級優(yōu)質(zhì)含鈦量WTi≤1.5%含錳量WMn

2%含碳量WC0.20%

典型合金滲碳鋼應(yīng)用

低淬透性合金滲碳鋼鋼含合金元素總量＜3%15Cr、20Cr、20Mn2。用于受力小的耐磨件，如柴油機的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性合金滲碳鋼鋼含合金元素總量在4%左右。20CrMn、20CrMnTi、

20Mn2TiB。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。柴油機凸輪軸活塞銷(20Cr)2)合金調(diào)質(zhì)鋼成分

——

w(C)=0.25～0.50%，合金元素消除回火脆性,提高回火抗力,強化F。Mn、Cr、Ni、B、Si用來提高淬透性，Mo、W可抑制第二類回火脆性，Ti、V細化晶粒性能

——綜合機械性能高，調(diào)質(zhì)鋼的牌號（摘自GB/T3077－1999）淬透性鋼號主

要

成

分,%淬火

℃回火

℃CMnSi

Cr低450.42~

0.500.50~

0.800.17~

0.37830~

840水580~

640空40Cr0.37~

0.450.50~

0.80Cr0.8

~1.10850油500

水，油中高35CrMo0.32~

0.400.40~

0.70Cr0.8

~1.10850油550

水，油38CrMoAlA0.35~

0.42Al0.7

~1.1Cr1.35

~1.65940

水，油640

水，油40CrMnMo0.37~

0.450.90~

1.20Cr0.9

~1.20850油600

水，油機械性能

bMPa

sMPaaKU2J

600

3553940MnB0.37~

0.441.10~

1.400.20~

0.40850油500

水，油9807854798078547980835639808357198078563應(yīng)用:汽車曲軸圓錐齒輪3)合金彈簧鋼成分——

w(C)=0.45～0.75%，Si,Mn為主要元素，提高屈強比。性能——σe

、σs、屈強比和疲勞抗力高，塑性大，耐震動、沖擊。鋼號主

要

成

分,%淬火

油

℃回火

℃機械性能

CMnSi,Cr

bMPa

sMPa

10

%akkJ/m2650.62~

0.700.50~

0.800.17~

0.37840

油50010008009450850.82~

0.900.50~

0.800.17~

0.37820

油48011501000660065Mn0.62~

0.700.90~

1.200.17~

0.37830

油5401000800880060Si2Mn0.56~

0.640.60~

0.901.50~

2.00870

油48013001200580050CrVA0.46~

0.540.50~

0.80Cr0.8

~1.10850

油50013001150

59800（摘自GB/T1222－1985）汽車板簧大型熱卷彈簧熱卷大彈簧彈簧絲4)滾動軸承鋼

滾動軸承在交變應(yīng)力作用下工作，各部分之間有強烈摩擦，還受到潤滑劑的化學浸蝕。因此，滾動軸承鋼必須具有高的硬度和耐磨性，高的彈性極限和接觸疲勞強度，足夠的韌性和抗蝕性。GCr15含碳0.95~1.05%，含Cr1.5%,用于制造套圈，鋼球等。

成分

——

w(C)=0.95～1.15%，主加元素是Cr，形成細小的碳化物。性能

——高接觸疲勞強度、高硬度和耐磨性，韌性、淬透性好。鋼號主要化學成分，w/%熱處理規(guī)范及性能CCrSiMn淬火℃回火℃回火后HRCGCr40.95~1.050.35~0.00.15~0.300.15~0.30800~820150~17062~66GCr150.95~1.051.40~1.650.15~0.350.25~0.45820~840150~16062~66GCr15SiMn0.95~1.051.40~1.650.45~0.750.95~1.25820~840170~200>62GMnMoVRE0.95~1.050.15~0.401.10~1.40770~810170

5

62GSiMoMnV0.95~1.100.45~0.650.75~1.05780~820175~200

62（摘自GB/T18254－2002）滾動軸承鋼的牌號G

Cr9

SiMn

含Mn量WMn≤1.5%含Si量WSi≤1.5%

含Cr量WCr≈0.9%

滾動軸承鋼合金工具鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、熱硬性和回火穩(wěn)定性等。因而可以制造刃具、模具、量具和其它工具。(3)合金工具鋼牌號：含碳量≥1%，不標碳含量；如CrWMn，表示含碳量大于1%，Cr、Mn、W質(zhì)量分數(shù)小于1.5%。含碳量<1%時，用一位數(shù)字表示含碳量的千分數(shù)；9Mn2V，表示含碳量0.9%，含Mn2%，含V<1.5%。量具刃具模具

高速鋼

成分

——

w(C)=0.7~1.2%，合金元素＞10%。性能 高硬度、耐磨性——

VC等彌散硬化 高熱硬性——600℃時HRC≈62，W2C等提高熱硬性。 高淬透性——尺寸不大時可空冷淬火，Cr等元素提高淬透性。鋼號主要化學成分，w，%熱處理及性能CWVCrMo淬火℃回火℃回火后HRCW18Cr4V0.70~0.8017.5~19.01.00~1.403.80~4.401270~1285油550~570

三次≥63W6Mo5Cr4V20.80~0.905.50~6.751.75~2.203.80~4.404.75~5.501210~1230油540~560

三次≥63量具用鋼——卡尺、千分尺、塞規(guī)等性能——高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。應(yīng)用:簡單量具——

T10A、T12A等。高精度量具——

GCr15、CrWMn等。最終熱處理——淬火+（-70～-80℃）冷處理+低溫回火+時效處理時效處理：120～130℃，保溫幾～幾十小時，使M、A'穩(wěn)定，消除內(nèi)應(yīng)力。最終組織——回火M+碳化物+少量A'1．不銹鋼2．耐熱鋼3．耐磨鋼(4)特殊性能鋼1.不銹鋼鋼的抗腐蝕措施形成單相組織。加入Cr，降低兩相的電極電位差。加入Cr、Al等，生成致密的表面氧化膜。常用不銹鋼F型——如1Cr17，化工設(shè)備、食品工業(yè)。M型——如1Cr13用于汽輪機葉片；3Cr13做手術(shù)器具及刀具。A型——如1Cr18Ni9Ti用于化工、食品、醫(yī)療行業(yè)。不銹鋼的成分、熱處理、性能鋼號主

要

化

學

成

分,%淬火

℃回火

℃CCrNiTi類別機械性能

bMPa

sMPa

5

%HRC

HB1Cr13

0.1512~

14950~

1000水,油700~

7504Cr130.36~

0.4512~

141050~

1100油200~

300M型540345680400254159501Cr17

0.1216~

18780~

850正火0Cr18Ni9

0.0717~

198~

121010~

1150水F型A型A-F型45020552020522401831871Cr18Ni9Ti

0.1217~

199~

12

0.5

~0.8920~

1150水520205401871Cr21Ni5Ti0.09~

0.1420~

224.8~

5.8

0.35

~0.8950~

1100水,空60035020２.耐熱鋼抗氧化性：金屬在高溫下的抗氧化能力熱強性：熱強性是指鋼在高溫下的強度用途：鍋爐、燃氣輪機等,燃燒室\排氣系.類別鋼號主

要

化

學

成

分,%淬火

℃回火

℃CCrNiTiM型1Cr13

0.1512~

14950~

1000油700~

7501Cr11MoV0.11~

0.1810~

11.5Mo0.5

~0.71050~

1100空720~

740A型1Cr18Ni9Ti

0.1217~

198~

11

0.5

~0.8920~

1150水機械性能

bMPa

sMPa540345490685520205

5

%2040HB159159187耐熱鋼的用途發(fā)動機葉片航空發(fā)動機汽輪機葉片汽車閥門３.耐磨鋼ZGMn13熱處理：1000℃～1100℃，保溫，水冷→A，硬度低，韌性高。性能：工件在工作中受到?jīng)_擊變形時，表層產(chǎn)生加工硬化，及M轉(zhuǎn)變，硬度顯著提高，心部保持高韌性。用途：履帶、鐵道岔道、挖掘機、拖拉機、坦克的履帶板等代表牌號Mn13ZGMn13:表示含碳0.9%-1.3%，含錳11.5%-14.5%。耐磨鋼的用途球磨機挖掘機顎式破碎機三、鑄鐵1.鑄鐵的性能特點2.常用鑄鐵成分——

w(C)>2.11%，w(Si)=1.0~3.0%.(一)鑄鐵的性能特點（１）鑄鐵的石墨化C

的同素異構(gòu)體：石墨G（簡單六方晶格）組織——

鋼基體+石墨（C）

石墨的形態(tài)(形狀\數(shù)目\大小\及分布)決定鑄鐵組織與性能（２）鑄鐵的組織和分類名稱石墨化程度顯微組織灰口鑄鐵按Fe-G相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變F+G較高F+P+G中等P+G麻口鑄鐵較低Le'+P+G白口鑄鐵按Fe-Fe3C相圖結(jié)晶、轉(zhuǎn)變Le'+P+Fe3C（２）鑄鐵的組織和分類灰口鑄鐵的組織——鋼基體+G力學性能強度、塑韌性比鋼低。 G的強度、韌性極低，減小鋼基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。（３）鑄鐵的性能

耐磨性好——石墨有利于潤滑、儲油。三種石墨形態(tài)1.白口鑄鐵C以滲碳體形式存在，斷口呈亮白色，故稱白口鑄鐵。硬度高、脆性大，極難切削加工。一般不用制造機械零件，主要用作煉鋼原料。(二)常用鑄鐵2.灰鑄鐵牌號

——如HT100，表示

b≥100MPa（直徑＝30mm）。組織——鋼基體（F、F+P、P）+片狀石墨。性能

——與其它鑄鐵相比，力學性能差，其它性能好。分類牌號顯微組織基體粗片普通灰鑄鐵HT100F+少量P粗片HT150F+P較粗片HT200P中等片孕育鑄鐵HT250細P較細片HT300S或T細片HT350HT400F+P基體+片狀G×500F基體+片狀GP基體+片狀G孕育鑄鐵——澆注前在鐵水中加Si-Fe，Si-Ca等孕育劑,

使P細化、G細而均勻，強度、塑韌性明顯提高。熱處理:

去應(yīng)力退火

——

500~550℃，防止機加工、使用時變形或開裂。水泵葉輪

發(fā)動機飛輪

高溫退火

——

850~900℃,表面、薄壁等白口處Cm→G,硬度↓,切削加工性↑

表面淬火——提高導軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性。應(yīng)用——如，機床床身、導軌，汽缸體。如：HT200適用于汽車的氣缸體、氣缸蓋、剎車輪等。

HT300、HT350等適用于大型發(fā)動機的氣缸體、氣缸蓋、氣缸套、油缸、泵體、閥體等。氣缸墊氣缸蓋氣缸蓋罩襯墊安裝火花塞3.可鍛鑄鐵

——白口鑄鐵經(jīng)長時間石墨化退火（900－960℃）而得牌號——如KT300-6，表示

b≥300，

≥6％。組織——鋼基體+團絮狀G性能——強度、塑韌性優(yōu)于HT，低于QT。F+P基×500F基×500F基×100

可鍛鑄鐵分類牌號壁厚mm

bMPa

%硬度HBF基體KT300-6>123006120~163KT330-8>123308120~163KT350-10>1235010120~163KT370-12>1237012120~163P基體KT450-54505152~219KTZ500-45004179~241KTZ600-36003201~269KTZ700-27002240~270*試棒直徑16mm4.球墨鑄鐵

——在鐵水澆注前加球化劑（稀土Mg）使G球化牌號——如QT700-2，表示

b≥700，

≥2％。組織——鋼基體（F、F+P、P、

回火S、下B

)+球狀G性能——強度、塑韌性明顯優(yōu)于灰鑄鐵。（球狀G

對基體的割裂作用?。〧+P基體

×500F基體

×100球墨鑄鐵

牌號基體機械性能

bMPa

0.2MPa

5%akkJ/m2HB

QT400-17F40025017600

179

QT420-10F42027010300

207QT500-5F+P5003505－147-241QT600-2P6004202－229-302QT700-2P7004902－229-302QT800-2P8005602－241-321

QT1200-1下B12008401300

38HRC應(yīng)用

替代部分鑄鋼、鍛鋼件，如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等。

連桿管道接口

5.合金鑄鐵耐磨鑄鐵:

在鑄鐵中加入P、Cu、Ti、Mn、Mo等合金元素，可大大提高鑄鐵的耐磨性。減摩鑄鐵——

P灰鑄鐵（F為軟基體，Cm為硬質(zhì)點，G潤滑、儲油）抗磨鑄鐵——白口鑄鐵表層＋灰口鑄鐵心部（強度好）

加入合金元素，以提高強度、韌性、耐磨性。應(yīng)用——汽車氣缸套筒、排氣門座圈、活塞環(huán)等零件。6蠕墨鑄鐵

——在鐵水澆注前加蠕化劑而得牌號——如RuT420，表示

b≥420

。組織——鋼基體+蠕蟲狀G性能——強度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。牌號

bMPa

0.2MPa

%硬度HB基體不小于RuT4204203350.75200~280PRuT3803803000.75193~274PRuT3403402701.0170~249P+FRuT3003002401.5140~217F+PRuT2602601953121~197F應(yīng)用——高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。進氣管排氣管牌號——如RuT420，表示

b≥420

。組織——鋼基體+蠕蟲狀G性能——強度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。應(yīng)用——高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。進氣管排氣管

任務(wù)四

非鐵基金屬材料學習目標：1、了解鋁合金的分類及應(yīng)用2、了解銅合金的分類、牌號及應(yīng)用3、了解其它有色金屬的分類及應(yīng)用

是除鋼鐵外，所有其他金屬的統(tǒng)稱（即有色金屬）。如銅、鋁、錫、鉛、鎂等。非鐵合金是以一種非鐵金屬為基礎(chǔ)，加入一種或幾種其他元素熔煉而成的一種新的組成物。生產(chǎn)上常用的有銅合金、鋁合金、軸承合金及鈦合金等。1、鋁及鋁合金—純鋁物理性能：銀白色，2.7g/cm3，面心立方晶格，熔點660.24℃。機械性能：強度低，導電、導熱性好，僅次于銀和銅。工藝性能：純鋁的鑄造性能、可鍛性及切削加工性能優(yōu)良。用途：制造電線、電纜。強化方式：一般用固溶強化或冷變形強化提高其強度。分類：按純度高低，可分為高純度鋁和工業(yè)純鋁。含鋁量高于99.93%的為高純鋁，以“LG+數(shù)字”表示，如LG1、LG2、LG3等表示,數(shù)字愈大則純度愈高。工業(yè)純鋁以“L+序號”表示，如L1、L2、L3等,序號愈大純度愈低。

鋁合金鋁合金中，常用元素有Si、Cu、Mg、Zn、Mn等，這些元素與鋁形成有限固溶體，鋁合金二元共晶狀態(tài)圖，如圖所示。鋁合金根據(jù)成分及生產(chǎn)工藝特點，分為形變鋁合金和鑄造鋁合金2類。成分位于C左邊的合金，在加熱時能形成單相固溶體，塑性較高，適于壓力加工，故稱為形變鋁合金。成分位于C右邊的合金，都形成兩相共晶組織，塑性差，熔點低、流動性好，適于鑄造生產(chǎn)，故稱為鑄造鋁合金。鑄造鋁合金形變鋁合金鋁合金的牌號

鑄鋁合金牌號以“ZL+3位數(shù)”表示，第1位數(shù)表示合金系列：1—鋁硅合金，2—鋁銅合金，3—鋁鎂合金，4—鋁鋅合金；后2位數(shù)為序號，如ZL101、ZL201、ZL301、ZL401等。

形變鋁合金牌號以“L”+“F”、“Y”、“C”、“D”表示，分別為防銹鋁合金（LF）、硬鋁合金（LY）、超硬鋁合金（LC）和鍛鋁合金（LD），后面數(shù)字為序號。

如LF5、LF21；LY1、LY11；LC4、LC6；LD5、LD7。2.銅及銅合金純銅：又稱紫銅，ρ:8.94g/cm3，面心立方，熔點1083℃。

:純銅具有良好的導電、導熱及抗蝕性，塑性很好，可進行各種冷、熱加工。

:純銅無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，不能用熱處理方法強化，因而常用合金化方法強化。

:純銅易產(chǎn)生冷、熱脆性，因此，要嚴格控制雜質(zhì)的含量

:純銅代號以“T”表示，后面數(shù)字為序號，數(shù)字越大純度越低。

銅合金以銅為主要元素，加入少量其他元素形成的合金。強度比純銅高，并具有許多優(yōu)良的物理化學性能，常用作工程結(jié)構(gòu)材料。在銅合金中，除Cu-Ni合金形成無限固溶體外，其余常用銅合金都形成有限固溶體，第二相（強化相）多為電子化合物。

銅合金的分類及編號銅合金的牌號

普通黃銅以“H+數(shù)字”表示，數(shù)字表示平均含銅百分數(shù)。

如H80，表示ωCu=80％的普通黃銅。特殊黃銅以“H+主加元素+銅百分數(shù)+主加元素百分數(shù)”表示。如HSn62-1，表示Cu=62%，Sn=1%，其余為Zn的錫黃銅。青銅以代號“Q+主加元素+主加元素、輔加元素含量百分數(shù)”表示。如QSn7-0.2，表示Sn=7%，Zn=0.2%,其余為銅的錫青銅。鑄造銅合金以“ZCu+主要合金元素及其含量百分數(shù)”表示。如ZCuZn38，表示Zn=38%，其余為銅的鑄造黃銅；如ZCuZn16Si4，表示Zn=16%，Si=4%，其余為銅的鑄造黃銅。黃銅（Cu-Zn合金，GB5232—85）Cu-Zn二元合金為普通黃銅。Cu-Zn+其他合金元素的黃銅，為特殊黃銅。普通黃銅普通黃銅Zn＜45%。當Zn＜36%時，室溫組織為α固溶體單相組織。如H96、H80、H68等。有一定強度，色澤美觀，塑性很好，可進行冷熱加工，適于制作各種沖壓零件，如彈殼、套筒等。當Zn=36～41%時，室溫組織為α+β′的雙相組織，塑性差、硬而脆。當加熱至456℃時轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序固溶體β，具有良好的塑性，可進行熱加工變形，強度高，適用于加工承受一定載荷的零件，如閥桿、螺釘?shù)取Ｌ厥恻S銅在黃銅中加入Al、Sn、Mn、Pb元素，形成錫黃銅、鋁黃銅、錳黃銅、鉛黃銅等特殊黃銅。合金元素溶入Cu中形成固溶體，細化晶粒，提高合金的強度、耐磨性和改善耐蝕性及切削加工性。Sn：提高黃銅在海水中的耐蝕性，提高強度、硬度，用于制造海輪零件；Al：在合金表面形成鈍化氧化膜，提高黃銅在海水中的耐蝕性，并顯著提高合金的強度和硬度，用于制造高強度、耐蝕管材和海輪零件；Mn：固溶強化，廣泛用于造船業(yè)；Pb：提高切削加工及耐蝕性，價格低廉，制造各類標準件。青銅（GB5233——85）Cu-Sn合金，但由于銅合金的發(fā)展，現(xiàn)已把除Cu-Zn（黃銅）、Cu-Ni（白銅）以外的銅合金統(tǒng)稱為青銅。

包括：錫青銅、鋁青銅、鈹青銅（硅青銅、鉛青銅）等。

任務(wù)五非金屬材料及其應(yīng)用學習目標：1、了解塑料材料的應(yīng)用2、了解橡膠材料及應(yīng)用3、了解陶瓷材料及應(yīng)用4、了解玻璃材料及應(yīng)用

塑料是一種以有機合成樹脂為主要組成的高分子材料，它通?？稍诩訜?、加壓條件下被注塑或固化成形，故稱為塑料。汽車用工程塑料，主要用于制造某些機器零件或構(gòu)件，具有強度、韌度和耐磨性較好，價廉、耐腐蝕、降噪聲、美觀、質(zhì)輕等特點。

塑料的組成：

1．合成樹脂樹脂是決定塑料性能和使用范圍的主要組成物，在塑料中，起粘結(jié)其他組分的作用。塑料中的合成樹脂質(zhì)量分數(shù)一般為30％~100％。因此，大多數(shù)塑料都是以樹脂名稱來命名的，例如，聚氯乙烯塑料的樹脂就是聚氯乙烯。

2．添加劑

（1）填充劑；（2）增塑劑；（3）穩(wěn)定劑；（4）著色劑；（5）其他

一、塑料材料

二、塑料的性質(zhì)

1．物理性能

2．化學性能———耐蝕性

3．力學性能

三、常用工程塑料工程塑料主要指綜合性能（包括力學性能、耐熱性、耐寒性、耐蝕性和絕緣性能等）良好的各種塑料。它們是制造工程結(jié)構(gòu)用零部件、工業(yè)容器和設(shè)備等的一類新型結(jié)構(gòu)材料。

1、塑料的分類（1）按其熱性能不同，可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。（2）按塑料的用途分，可分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。2、塑料的特性（1）質(zhì)量輕（2）耐腐蝕性好（3）比強度高（4）良好的電絕緣性能（5）優(yōu)良的耐磨、減摩性（6）優(yōu)良的消聲和隔熱作用（7）耐熱性較差（8）耐老化性差

（9）熱膨脹系數(shù)大

名稱

主要特性

應(yīng)用舉例一般結(jié)構(gòu)零件酚醛塑料有優(yōu)良的耐熱、耐磨、電絕緣、化學穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性和抗蠕變性，但較脆、抗沖擊能力差分電器蓋、分火頭、水泵密封墊片、制動摩擦片、離合器摩擦片等聚苯乙烯有優(yōu)良的耐蝕、電絕緣、著色及成型性，透光度較好，但耐熱、抗沖擊能力差各種儀表外殼、汽車燈罩、電器零件等低壓聚乙烯強度較高，耐高溫、耐磨、耐蝕、電絕緣性好汽油箱、擋泥板、手柄、風窗嵌條、內(nèi)鎖按鈕、轎車保險杠等ABS有較高的抗沖擊性能，良好的強度、耐磨性、化學穩(wěn)定性、耐寒性、吸水性小方向盤、儀表板總成、擋泥板、行李箱、小轎車車身等有機玻璃高透明度，耐蝕、電絕緣性能好，有一定的力學強度，但耐磨性差油標尺、油杯、遮陽板、后燈燈罩等耐磨減摩零件耐磨減摩零件聚酰胺（尼龍）有韌性、耐磨、耐疲勞、耐水等綜合性能，但吸水性大、尺寸穩(wěn)定性差車窗升降搖把、風扇葉片、里程表齒輪、輸油管、球頭碗、襯套等聚甲醛有優(yōu)良的綜合力學性能，尺寸穩(wěn)定性好，耐油、耐磨、電絕緣性好，吸水性小萬向節(jié)軸承、半軸和行星齒輪墊片、汽油泵碗、轉(zhuǎn)向節(jié)襯套等聚四氟乙烯有極強的耐蝕性，良好的化學穩(wěn)定性、耐高低溫性、電絕緣性，摩擦因數(shù)小汽車各種密封圈、墊片等耐高溫零件聚苯醚具有很寬的使用溫度范圍（－127～121℃），良好的耐磨、抗沖擊及電絕緣性能小型齒輪、軸承、水泵零件等聚酰亞胺有良好的力學性能，耐磨、耐高溫，自潤滑性能好，化學性能穩(wěn)定活塞裙、正時齒輪、水泵、液壓系統(tǒng)密封圈、冷卻系統(tǒng)密封墊等隔熱減振零件聚氨脂泡沫塑料相對密度小，質(zhì)輕、強度高、熱導率小、耐油、耐寒、防振和隔音汽車內(nèi)飾材料、坐墊、儀表板、扶手、頭枕等聚氯乙烯泡沫塑料相對密度小、熱導率小、隔熱防振等各種內(nèi)裝飾覆蓋件、密封條、墊條、駕駛室地墊等表2-1汽車常用塑料的種類、特性及應(yīng)用

四、塑料在汽車上的應(yīng)用

由于塑料具有諸多金屬和其他材料所不具備的優(yōu)良性能，因此在汽車上的應(yīng)用很廣。常用于制作各種結(jié)構(gòu)零件、耐磨減摩零件、隔熱防振零件等。

1．汽車內(nèi)飾用塑料內(nèi)飾用塑料品種主要有：聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP