1、項(xiàng)目一 汽車工程材料,任務(wù)一 汽車常用材料主要性能分析,任務(wù)二 鐵碳合金,任務(wù)三 汽車典型零件熱處理,任務(wù)四 汽車零件常用材料,圖1-1 汽車曲軸、活塞、齒輪,汽車曲軸、活塞、齒輪的主要性能有哪些？,1掌握汽車常用材料的性能指標(biāo)。 2具有對(duì)不同汽車零件進(jìn)行主要性能 分析的能力。,一、金屬材料的使用性能 二、金屬材料的工藝性能,力學(xué)性能是指金屬材料在外力的作用下表現(xiàn)出來(lái)的特性。,力 學(xué) 性 能 指 標(biāo),強(qiáng)度,硬度,疲勞強(qiáng)度,塑性,沖擊韌性,（一）力學(xué)性能,一、金屬材料的使用性能,（一）力學(xué)性能,兩個(gè)定義：, 載荷: 金屬材料在加工及使用過(guò)程中所受到的外力。, 變形: 金屬材料受載荷作用而發(fā)生的幾

2、何形狀和尺寸 的變化稱為變形。,分類: 靜載荷、沖擊載荷、變載荷,分類: 彈性變形、塑性變形,A.拉伸試樣,按國(guó)標(biāo)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣可分為：,（1）板形試樣：原材料為板材或帶材。,短試樣l0 5d0。,l0為試樣標(biāo)距，d0為試樣直徑。,（2）圓形試樣：,長(zhǎng)試樣l010d0，,強(qiáng)度和塑性是根據(jù)拉伸試驗(yàn)測(cè)定出來(lái)的。,拉伸試驗(yàn)機(jī),標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣,d1,縮頸現(xiàn)象,拉伸試驗(yàn)中得出的拉伸力F與伸長(zhǎng)量L的關(guān)系曲線。,屈服,彈性變形,縮頸,斷裂,塑性變形,B.拉伸曲線（力-伸長(zhǎng)曲線）,圖1-4 低碳鋼的拉伸曲線（應(yīng)力應(yīng)變曲線）,強(qiáng)化,C.應(yīng)力-應(yīng)變曲線,（1）應(yīng)力：?jiǎn)挝幻娣e上試樣承受的載荷。,（2）應(yīng)變：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度

3、的 伸長(zhǎng)量。,應(yīng)力-應(yīng)變曲線,1強(qiáng)度,（1）屈服強(qiáng)度和規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力,材料的屈服強(qiáng)度（屈服極限），用s表示。,材料的規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力，用0.2表示。,強(qiáng)度是材料在載荷（外力）作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。,在拉伸試驗(yàn)中具有屈服現(xiàn)象的金屬材料稱為塑性材料，而工程上使用的金屬材料，大多數(shù)沒(méi)有明顯的屈服現(xiàn)象，這類金屬材料稱為脆性材料。有些脆性材料，不僅沒(méi)有屈服現(xiàn)象，而且也不產(chǎn)生縮頸。,鑄鐵的拉伸曲線,（2）抗拉強(qiáng)度,在工程上把 稱為屈強(qiáng)比。 屈強(qiáng)比高表示材料的抗變形能力較強(qiáng)，不易發(fā)生塑性變形，材料強(qiáng)度的有效利用率高； 屈強(qiáng)比低表示材料的塑性較好，零件的安全可靠性越高。,屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度是機(jī)械零

4、件設(shè)計(jì)和選材的主要依據(jù)。,材料的抗拉強(qiáng)度，用b表示。,2塑性,（1）斷后伸長(zhǎng)率,塑性是材料斷裂前發(fā)生不可逆塑性變形的能力。,試樣拉斷后，標(biāo)距伸長(zhǎng)量和原始標(biāo)距的百分比。, 5%，塑性材料； 5%，脆性材料。,長(zhǎng)試樣： ；短試樣： 。,試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比。,（2）斷面收縮率,材料的或值越大，表示材料的塑性越好。塑性直接影響到零件的成形加工及使用。,3硬度,硬度是指金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃傷的能力。,布氏硬度 HB 洛氏硬度 HR 維氏硬度 HV,壓入法,硬度試驗(yàn)方法：,（1）布氏硬度,壓頭,淬火鋼球 HBS：布氏硬度值 450的材料； 硬

5、質(zhì)合金球 HBW：布氏硬度值450650的材料。,優(yōu)點(diǎn)：,測(cè)量誤差?。ㄒ驂汉鄞螅瑪?shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)。,缺點(diǎn)：,壓痕面積較大，測(cè)量費(fèi)時(shí)，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。,應(yīng)用：,常用于測(cè)量較軟材料、灰鑄鐵、有色金屬、退火正火鋼材的硬度。,不適于測(cè)量成品零件或薄件的硬度。,（2）洛氏硬度,壓頭,120金剛石圓錐體 HRA與HRC 淬火鋼球 HRB,初試驗(yàn)力F1,總試驗(yàn)力F,主試驗(yàn)力F2,F = F1 + F2,測(cè)量操作簡(jiǎn)單，方便快捷，壓痕?。粶y(cè)量范圍大，能測(cè)較薄工件。,測(cè)量精度較低，可比性差，不同標(biāo)尺的硬度值不能比較。 例如： 50HRC40HRC ,優(yōu)點(diǎn)：,缺點(diǎn)：,應(yīng)用：,可用于成品

6、檢驗(yàn)和薄件表面硬度檢驗(yàn)。,不適于測(cè)量組織不均勻材料。,（3）維氏硬度,與布氏硬度試驗(yàn)原理基本相同，只是改用金剛石四棱錐體作壓頭。,特點(diǎn)：可測(cè)較薄的硬化層及很軟、很硬的材料。,4沖擊韌性,沖擊韌性采用的測(cè)定方法是擺錘式一次沖擊試驗(yàn)方法。,沖擊韌性是指金屬材料在沖擊載荷作用下斷裂時(shí)吸收變形能量的能力。,沖擊韌度是指沖擊試樣缺口處單位橫截面面積上的沖擊吸收功。,沖擊韌度（ ）：,沖擊試驗(yàn)原理示意圖,沖擊吸收功：,T，k 急劇，韌性脆性。,韌脆轉(zhuǎn)變溫度：材料由韌性狀態(tài)向脆性狀態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。,Titanic鋼板強(qiáng)度高，韌性很差，特別是在低溫呈脆性，沖擊試樣是典型的脆性斷口，近代船用鋼板的沖擊試樣則具有相

7、當(dāng)好的韌性。,Titanic鋼板（左圖）和近代船用鋼板（右圖）的沖擊試驗(yàn)結(jié)果,Titanic沉沒(méi)原因：,疲勞強(qiáng)度（-1 ）是材料在無(wú)數(shù)次重復(fù)的交變載荷作用下不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力，其大小與應(yīng)力變化的次數(shù)有關(guān)。,5.疲勞強(qiáng)度,在循環(huán)應(yīng)力和應(yīng)變作用下，零部件在一處或幾處產(chǎn)生局部永久性累積損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后，產(chǎn)生裂紋或突然產(chǎn)生斷裂的過(guò)程，這種破壞稱為疲勞破壞（或疲勞斷裂）。,對(duì)于黑色金屬（鋼材）規(guī)定循環(huán)次數(shù)為N=107次，對(duì)應(yīng)有色金屬循環(huán)次數(shù)為N=108次。,（二）物理性能,1.密度； 2.熔點(diǎn)； 3.導(dǎo)熱性； 4.導(dǎo)電性； 5.熱膨脹性。,金屬材料的物理性能是指金屬固有的屬性。,物 理 性 能,

8、（三）化學(xué)性能,化 學(xué) 性 能,1.耐腐蝕性；,2.抗氧化性；,3.化學(xué)穩(wěn)定性。,化學(xué)性能是指金屬材料在常溫或高溫條件下抵抗外界介質(zhì)對(duì)其化學(xué)侵蝕的能力。,二、金屬材料的工藝性能,金屬材料的工藝性能是指材料加工成形的難易程度。,工藝性能往往是由物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能綜合作用所決定的，不能簡(jiǎn)單用一個(gè)物理參數(shù)來(lái)表示。,零件的制造過(guò)程：,1鑄造性能,2鍛造性能,3焊接性能,4切削加工性能,3焊接性能,鑄造性能是指金屬在鑄造生產(chǎn)中表現(xiàn)出的工藝性能。,焊接性能是指金屬材料對(duì)焊接成形的適應(yīng)性，也就是指在一定的焊接工藝條件下，金屬材料獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。,切削加工性能是指金屬材料被切削加工的難易

9、程度。,鍛造性能是指鍛造金屬材料的難易程度。,1鑄造性能,2鍛造性能,4切削加工性能,一、汽車曲軸的主要性能分析 二、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的主要性能分析 三、汽車變速器齒輪的主要性能分析,一、汽車曲軸的主要性能分析,1具有高的強(qiáng)度、一定的沖擊韌性，以抵抗沖擊載荷。 2具有足夠的彎曲和扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度，以抵抗彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。 3具有足夠的剛度，以抵抗曲軸磨損變形。 4軸頸表面具有高的硬度和耐磨性。,二、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的主要性能分析,1要有足夠的強(qiáng)度，以抵抗不同載荷。 2要有足夠的剛度，以抵抗變形磨損。 3導(dǎo)熱性好，耐高壓、耐高溫，以適應(yīng)惡劣的工作條件。 4耐腐蝕性好，以抵抗燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕。 5質(zhì)量小，重量

10、輕，盡可能減小往復(fù)慣性力。,三、汽車變速器齒輪的主要性能分析,1齒面有足夠的硬度，以抵抗齒面磨損、點(diǎn)蝕、膠合以及 塑性變形等。 2齒心有足夠的強(qiáng)度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖 擊載荷。 3有良好的加工工藝性能及熱處理性能，使之便于加工且 便于提高其力學(xué)性能。,鋼和鑄鐵都是以鐵和碳為主要元素組成的合金，統(tǒng)稱為鐵碳合金。鐵碳合金基本組織包含哪些，力學(xué)性能如何？鐵碳合金相圖有哪些應(yīng)用？,1掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)和同素異晶轉(zhuǎn)變。 2掌握鐵碳合金的基本組織。 3. 掌握鐵碳合金相圖的應(yīng)用。,一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)和同素異晶轉(zhuǎn)變 二、合金的晶體結(jié)構(gòu) 三、鐵碳合金的基本組織 四、鐵碳合金相圖 五、鐵碳合金的分類

11、,一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)與同素異晶轉(zhuǎn)變,（1）晶體和非晶體,晶 體：原子在空間呈有序排列的固態(tài)物質(zhì)。,具有規(guī)則的外形； 具有一定的熔點(diǎn)； 具有各向異性。,沒(méi)有規(guī)則的外形； 沒(méi)有固定的熔點(diǎn)； 具有各向同性。,非晶體：原子或分子無(wú)規(guī)則的堆積在一起的固態(tài)物質(zhì)。,固態(tài)物質(zhì)根據(jù)其原子排列特征，可分為晶體和非晶體兩類。,1.金屬的晶體結(jié)構(gòu),晶體結(jié)構(gòu)：指在晶體內(nèi)部，原子、離子或原子集團(tuán)規(guī)則排列的方式。,晶格：抽象的用于描述原子在晶體中排列方式的空間幾何格架。,晶胞：組成晶格的能反映其特征和規(guī)律的最基本幾何單元。,（2）晶格和晶胞,原子排列,晶格,晶胞,（3）三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu),-鐵（912以下的鈍鐵）、鉻、

12、鉬、鎢、釩, 體心立方晶格,-鐵（1394912的鈍鐵）、 銅、鋁、鎳等, 面心立方晶格,鈹、鎂、鋅、鎘等, 密排六方晶格,（4）實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu),由許多晶粒組成的晶體稱為多晶體，實(shí)際金屬就是多晶體。,實(shí)際金屬晶體結(jié)構(gòu),晶體缺陷：, 點(diǎn)缺陷：不規(guī)則區(qū)域在空間三個(gè)方向上的尺寸都很小，主要是空位、間隙原子、置換原子。,實(shí)際晶體中，排列不規(guī)則的區(qū)域稱為晶體缺陷。,在實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中，晶格的某些結(jié)點(diǎn)上沒(méi)有原子，則稱這結(jié)點(diǎn)為空位。位于晶格空隙之間的原子稱為間隙原子。, 線缺陷：不規(guī)則區(qū)域在一個(gè)方向的尺寸很大，在另外兩個(gè)方向的尺寸都很小，主要是位錯(cuò)，即晶體中某處有一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象。,

13、面缺陷：一維尺度很小，而二維尺度較大的原子錯(cuò)排區(qū)域，主要是晶界和亞晶界。,2金屬的結(jié)晶,（1）結(jié)晶的基本概念,結(jié)晶：物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程稱為凝固，凝固后的固態(tài)物質(zhì)可以為晶態(tài)，也可以為非晶態(tài)。如果通過(guò)凝固形成晶體，稱為結(jié)晶。,金屬材料的凝固是典型的結(jié)晶過(guò)程，而玻璃的凝固過(guò)程是非晶體凝固過(guò)程。,金屬的結(jié)晶：是指液態(tài)金屬凝固成固態(tài)金屬晶體的過(guò)程。,純液態(tài)金屬 的冷卻曲線 （理想狀態(tài)）,純液態(tài)金屬的冷卻曲線（實(shí)際狀態(tài)）,結(jié)晶平臺(tái)：由結(jié)晶潛熱導(dǎo)致，即金屬液固轉(zhuǎn)變所釋放的潛熱與系統(tǒng)散熱量相等的結(jié)果。,（2）金屬的結(jié)晶過(guò)程,從宏觀角度看結(jié)晶規(guī)律：, 結(jié)晶是在一定的過(guò)冷度下完成的，即存在過(guò)冷現(xiàn)象。 結(jié)晶過(guò)

14、程是在恒溫下完成的。,包括晶核形核和長(zhǎng)大兩個(gè)基本過(guò)程。, 形核方式：自發(fā)形核與非自發(fā)形核, 長(zhǎng)大方式：平面方式與樹(shù)枝狀方式,從微觀角度看結(jié)晶規(guī)律：,*自發(fā)形核 從液態(tài)內(nèi)部由金屬本身原子自發(fā)長(zhǎng)出結(jié)晶核心的過(guò)程叫做自發(fā)形核，形成的結(jié)晶核心叫做自發(fā)晶核。 *非自發(fā)形核 依附于雜質(zhì)而生成晶核的過(guò)程叫做非自發(fā)形核，形成的結(jié)晶核心叫做非自發(fā)晶核。, 晶核的形成, 晶核的長(zhǎng)大,樹(shù)枝狀方式,平面方式,結(jié)論：金屬的結(jié)晶過(guò)程形核與長(zhǎng)大過(guò)程。,金屬液,形成晶核,晶核 長(zhǎng)大,形成晶體,3金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變,體心立 方晶格,體心立方晶格,面心立方晶格,物理性質(zhì)：純鐵在1538熔化，純鐵液體結(jié)晶為固體后，在冷卻至室溫過(guò)程

15、中，經(jīng)歷兩次同素異晶轉(zhuǎn)變。 同素異晶：元素相同，結(jié)構(gòu)不同。 二次結(jié)晶,合金：由兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬元素與非金屬元素組成的具有金屬性質(zhì)的物質(zhì)。,組元：組成合金的基本物質(zhì)。,相：指金屬或合金中具有相同成分、相同結(jié)構(gòu)并以界面相互分開(kāi)的各個(gè)均勻的組成部分。,組織：指用肉眼或借助于放大鏡、顯微鏡觀察到的材料內(nèi)部的形態(tài)結(jié)構(gòu)。,如: 黃銅：Cu-Zn，鋁合金：Al-Si。,1.合金的組元,二、合金的晶體結(jié)構(gòu),2.相和組織,根據(jù)構(gòu)成合金各組元之間相互作用的不同，固態(tài)合金的相可分為固溶體、金屬化合物和機(jī)械混合物三類。, 固溶體,3.合金的組織,固溶體強(qiáng)度、硬度較低，塑性、韌性較好。, 金屬化合物,

16、機(jī)械混合物,金屬化合物是合金組元之間相互發(fā)生作用而形成具有金屬特性的一種新相。,金屬化合物晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熔點(diǎn)高，硬而脆。,機(jī)械混合物的性能介于固溶體和金屬化合物之間，即強(qiáng)度、硬度較高，塑性、韌性較好。,三、鐵碳合金的基本組織,1.鐵素體：碳溶解在-Fe中的間隙固溶體（F），它仍保持-Fe的體心立方晶格結(jié)構(gòu)。,由于-Fe晶粒間隙小，碳在-Fe中溶解度極小，室溫時(shí)僅為0.0008%， 727最大為0.0218%，所以是幾乎不含碳的純鐵。 塑性和沖擊韌度較好，而強(qiáng)度、硬度較低。,鐵素體原子排列,因晶格間隙較大，碳在-Fe中的解度要比在-Fe中大，在727時(shí)為0.77%，在1148時(shí)溶解度最大，可達(dá)2

17、.11%。 奧氏體的強(qiáng)度、硬度較低，但具有良好的塑性，是絕大多數(shù)鋼高溫進(jìn)行壓力加工的理想組織。,2.奧氏體：碳溶解在-Fe中的間隙固溶體（A），它扔保持-Fe的面心立方晶格結(jié)構(gòu)。,奧氏體原子排列,3.滲碳體：鐵與碳形成的金屬化合物（Fe3C）。含碳量為6.69%，硬度很高（大于800HBW），脆性大，塑性和沖擊韌度幾乎為零。,4.珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物（P）。力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間，綜合性能良好。即強(qiáng)度較好，硬度適中，并具有一定的塑性。,鐵素體、奧氏體、滲碳體屬于單相組織，珠光體、萊氏體屬于兩相混合組織。,5.萊氏體：奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物（Ld）。萊氏體中由于

18、大量滲碳體存在，其性能與滲碳體相似，即硬度高，塑性差。,鐵碳合金中的基本相：,在鐵碳合金中一共有三個(gè)相，即鐵素體、奧氏體和滲碳體。,但奧氏體一般僅存在于高溫下，所以室溫下所有的鐵碳合金中只有兩個(gè)相，就是鐵素體和滲碳體。,由于鐵素體中的含碳量非常少，所以可以認(rèn)為鐵碳合金中的碳絕大部分存在于滲碳體中。,四、鐵碳合金相圖,(6.69%C),FeC二元相圖,PSK共析線-A1線,ECF共晶線,ACD線液相線,AECF線固相線,GS線-A3 線,ES線-Acm線,純鐵的熔點(diǎn)1538,共晶點(diǎn)1148,滲碳體熔點(diǎn)1227,共析點(diǎn)727,同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)912,碳在奧氏體中的最大溶解度點(diǎn)1148,鐵碳合金相圖中

19、主要特性點(diǎn)的含義,Fe-Fe3C相圖相區(qū)分析,單相區(qū)-5個(gè): 液相區(qū)（L）-ABCD以上區(qū)域； 固溶體區(qū)（）-AHNA； 奧氏體區(qū)（A）-NJESGN； 鐵素體區(qū)（F）-GPQ； 滲碳體區(qū)（Fe3C）-DFKL線段區(qū)域。,兩相區(qū)-7個(gè): 7個(gè)兩相區(qū)分別存在于兩個(gè)相應(yīng)的單相區(qū)之間。 L +-AHJBA； A +-HNJH； L + A-BJECB； L + Fe3C-DCFD； A + F-GPSG； A + Fe3C-ESKFCE； F + Fe3C-PQLKSP。,三相區(qū)-3個(gè): （三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變：包晶、共晶、共析） 包晶線-（發(fā)生在1495）水平線HJB（L + + A）； 共晶線-（發(fā)生在

20、1148）水平線ECF（L + A + Fe3C）； 共析線-（發(fā)生在 727）水平線PSK（F + A + Fe3C）。,五、鐵碳合金的分類,根據(jù)相圖，將鐵碳合金分為三大類7種：,1.工業(yè)純鐵： wc 0.0218%；,2.鋼：（0.02182.11%）,亞共析鋼（0.02180.77%）,共析鋼（0.77%）,過(guò)共析鋼（0.772.11%）,3.白口鑄鐵：（2.116.69%）,亞共晶白口鑄鐵（2.114.30%）,共晶白口鑄鐵（4.30%）,過(guò)共晶白口鑄鐵（4.306.69%）,低碳鋼（0.02180.25%）,中碳鋼（0.250.6%）,高碳鋼（0.61.5%）,工程實(shí)踐中鋼的分類：,

21、一、鐵碳合金的基本組織及其力學(xué)性能 二、鐵碳合金相圖在選材方面的應(yīng)用 三、鐵碳合金相圖在熱處理工藝方面的應(yīng)用,一、鐵碳合金的基本組織及其力學(xué)性能,1鐵素體 鐵素體的強(qiáng)度、硬度很低，其硬度值為5080HBS， 但它具有良好的塑性和韌性。 2奧氏體 奧氏體具有良好的塑性和較低的變形抗力。 3滲碳體 滲碳體的硬度高、脆性大，塑性和沖擊韌度幾乎等于 零，在鋼中起強(qiáng)化作用。 4珠光體 珠光體的力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間。 5萊氏體 萊氏體的性能和滲碳體相似，硬度很高約700HBW，塑 性極差。,二、在選材方面的應(yīng)用,需要塑性、韌性好的材料，可選用低碳鋼；對(duì)工作中承受沖擊載荷和要求較高強(qiáng)度的各種機(jī)械零

22、件，希望強(qiáng)度和韌性都比較好，可選用中碳鋼；制造各種切削工具、模具及量具時(shí)，需要高的硬度、耐磨性，可選用高碳鋼。對(duì)于形狀復(fù)雜的箱體、機(jī)器底座等，可選用熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好的鑄鐵材料。,鐵碳合金在固態(tài)加熱或冷卻過(guò)程中均有相的變化，所以鋼和鑄鐵可以進(jìn)行有相變的退火、正火、淬火和回火等熱處理。奧氏體有溶解碳和其他合金元素的能力，而且溶解度隨溫度的提高而增加。,三、在熱處理方面的應(yīng)用,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸頸處要求有高的硬度和耐磨性；汽車齒輪要求齒面具有足夠的硬度，同時(shí)齒心具有較好的韌性。 為達(dá)到使用要求，曲軸、齒輪必須進(jìn)行熱處理。那么，它們采用了哪些熱處理工藝，其作用如何？,1掌握鋼的熱處理概念。 2掌握汽車典

23、型零件的熱處理方法及應(yīng)用。,一、鋼的熱處理的組織改變?cè)?二、鋼的熱處理,熱處理是將鋼鐵材料在固態(tài)下以適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需組織和性能的工藝過(guò)程，可用下圖所示的工藝曲線表示。,一、鋼的熱處理的組織改變?cè)?1鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變,（1）鋼的相變點(diǎn),平衡相變點(diǎn)：,加熱相變點(diǎn)：,冷卻相變點(diǎn)：,A1、A3、Acm,Ac1、Ac3、Accm,Ar1、Ar3、Arcm,加熱工序目的：得到奧氏體（A）。,（1）奧氏體晶核的形成 （2）奧氏體晶核的長(zhǎng)大 （3）剩余滲碳體的溶解 （4）奧氏體的均勻化,奧氏體形成過(guò)程四個(gè)階段：,（2）奧氏體的形成,任何成分的鋼加熱到Ac1點(diǎn)以上時(shí)，都要發(fā)生珠光體

24、向奧氏體的轉(zhuǎn)變，并使其成分均勻化，即進(jìn)行奧氏體化。,轉(zhuǎn)變過(guò)程遵從結(jié)晶的普遍規(guī)律。,使零件內(nèi)外溫度均勻和轉(zhuǎn)變完全，而且還可以獲得成分均勻的奧氏體，以便鋼冷卻后獲得良好的組織和性能。,表1-3冷卻速度與力學(xué)性能,2鋼的熱處理保溫階段的目的,3鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,（1）珠光體（P）：形成溫度為 A1650，片層較厚，500倍光鏡下可辨，硬度值小于20HRC。 （2）索氏體（S）：形成溫度為650600，片層較薄，800-1000倍光鏡下可辨，硬度值為2235HRC。,共析鋼冷卻轉(zhuǎn)變后所獲得組織的形成溫度和硬度：,（3）托氏體（T）：形成溫度為600550，片層極薄，電鏡下可辨，硬度值為3542HRC。

25、,托氏體,珠光體、索氏體、托氏體三種組織無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上有粗細(xì)之分，因此其界限也是相對(duì)的。,（4）貝氏體（B）：,上貝氏體（B上）：形成溫度為550350，在光鏡下呈羽毛狀，硬度值為4045HRC。 下貝氏體（B下）：形成溫度為350230，在光鏡下呈竹葉狀，硬度值為4555HRC。,（500）,（500）,板條狀-低碳馬氏體（C%0.2%），在光鏡下呈細(xì)板條狀； 針片狀-高碳馬氏體（C% 1%），在光鏡下呈竹葉狀。,（5）馬氏體（M）：形成溫度在230以下，硬度值為5565HRC。,（1000）,（1500）,熱 處 理,普 通 熱處理,表 面 熱處理,退火、正火、 淬火、回火。,表面

26、 淬火,化學(xué)熱處理,感應(yīng)加熱淬火,火焰加熱淬火,鋼的滲碳,鋼的滲氮,二、鋼的熱處理,根據(jù)熱處理的作用不同，熱處理一般可分為預(yù)備熱處理和最終熱處理。,只有當(dāng)工件性能要求不高時(shí)，才作為最終熱處理。,一般零件生產(chǎn)的工藝路線：,退火是將鋼件加熱到高于或低于鋼的臨界點(diǎn)，保溫一定時(shí)間，隨后在爐中或埋入導(dǎo)熱性較差的介質(zhì)中緩慢冷卻，以獲得接近平衡組織的一種熱處理工藝，又稱“燜火”。,（一）普通熱處理,1退火,2. 正火,正火是將鋼件加熱到Ac3（對(duì)于亞共析鋼）或Accm （對(duì)于過(guò)共析鋼）以上3050，保溫后從爐內(nèi)取出，在空氣中冷卻的熱處理工藝。,正火目的： 對(duì)于低、中碳鋼（wc0.6%），目的與退火的相同。

27、對(duì)于過(guò)共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備。 對(duì)于普通件，作為最終熱處理。,3.淬火,將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上3050，保溫一定時(shí)間后，在水、鹽水或油等介質(zhì)中快速冷卻，從而獲得馬氏體或貝氏體組織的一種熱處理工藝。,淬火目的： 提高鋼的強(qiáng)度、硬度，使鋼強(qiáng)化； 與不同回火處理相配合，獲得所需要的力學(xué)性能。,淬透性和淬硬性：,淬透性：是指鋼在淬火時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的難易程度。 淬硬性：是指鋼在理想條件下進(jìn)行淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度的能力。,4.回火,把淬火后的鋼件重新加熱到Ac1線以下，保溫一段時(shí)間，再以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻到室溫的熱處理工藝。,回火目的： 減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)

28、力，防止變形或開(kāi)裂。 獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。,淬火 + 高溫回火 = 調(diào)質(zhì)處理,回火分類：,調(diào)質(zhì)處理，簡(jiǎn)稱“調(diào)質(zhì)”，廣泛用于連桿、軸、齒輪等要求具有較好綜合力學(xué)性能的零件。,柴油機(jī)連桿,1.表面淬火,（1）感應(yīng)加熱表面淬火,基本原理： 感應(yīng)圈通入交流電 形成渦流（集膚效應(yīng)） 表層得A 水冷得M。 電流頻率越高，集膚效應(yīng)越強(qiáng)烈，加熱層越薄。,用鋼：中碳鋼、中碳合金鋼、40、45、40Cr。,（二）表面熱處理,（2）火焰加熱表面淬火,a.設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本低。 b.淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。 c.適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn)。,2.化學(xué)熱處理,基本過(guò)

29、程:,（1）分解: 化學(xué)介質(zhì)在高溫下釋放出待滲的活性原子。 （2）吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶解。 （3）擴(kuò)散: 活性原子由零件表面向內(nèi)部擴(kuò)散, 形成一定厚度的擴(kuò)散層。,（1）鋼的滲碳,目的：使低碳工件的表面層增碳，改善表層的熱處理性能。,滲碳用鋼：低碳鋼或低碳合金鋼。,淬火工藝方法： 直接淬火法； 一次淬火法； 兩次淬火法。,工件滲碳后，必須進(jìn)行淬火和低溫回火。,加熱溫度：900950。,滲氮用鋼：中碳合金鋼。,目的：提高工件表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、熱硬性和耐腐蝕性。,（2）鋼的滲氮,氣體滲氮的特點(diǎn)：,表面硬度較高，可達(dá)6972HRC。,工件變形很小，滲氮后工件的疲勞強(qiáng)度可提高15

30、35。,滲氮層具有高耐腐蝕性。,加熱溫度：500600。,一、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸使用的熱處理工藝及 其作用 二、汽車齒輪使用的熱處理工藝及其作用,一、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸使用的熱處理工藝及其作用,發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用調(diào)質(zhì)處理和表面淬火（或滲氮處理）。 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用調(diào)質(zhì)處理，使材料具有較高的綜合力學(xué)性能，以適應(yīng)彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、沖擊等交變應(yīng)力的作用；軸頸表面再進(jìn)行表面淬火（高頻淬火）或滲氮處理，提高表面硬度及耐磨性，進(jìn)而承受較高的工作應(yīng)力。,二、汽車齒輪使用的熱處理工藝及其作用,汽車齒輪采用滲碳處理或調(diào)質(zhì)處理。 采用滲碳處理的作用是提高齒輪表層的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，進(jìn)而滿足齒輪齒面具有足夠的硬度，同時(shí)齒心

31、具有較好的韌性的性能要求。 采用調(diào)質(zhì)處理使齒輪獲得較高的強(qiáng)度和韌性，即具有較好的綜合力學(xué)性能，進(jìn)而滿足齒輪齒面具有足夠的硬度，同時(shí)齒心具有較好的韌性的性能要求。,汽車中不可拆的、最小的組成部分是零件，那么汽車零件常選取哪些材料？汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、活塞選用哪些材料？典型汽車零件選用哪些材料？,1掌握黑色金屬材料的分類、性能、用途和 牌號(hào)。 2掌握有色金屬材料、非金屬材料和復(fù)合材 料的分類和用途。,一、金屬材料 二、非金屬材料 三、復(fù)合材料,（一）黑色金屬材料,1鋼,（1）碳素鋼中的常存雜質(zhì)元素及對(duì)碳素鋼性能的影響,在碳鋼中的常存元素一般指：Si、Mn - 冶煉時(shí)作為脫氧劑加入而殘留在鋼中的，對(duì)性能

32、無(wú)不利影響；S、P - 冶煉時(shí)從原料或大氣中帶入鋼中，難以徹底清除而存在的有害元素。,通常把含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11% 的鐵碳合金稱為鋼。其中非合金鋼（碳素鋼）價(jià)格低廉，工藝性能好，是機(jī)械工業(yè)中用量最大的金屬材料。,一、金屬材料,常存元素對(duì)碳素鋼性能的影響：,硫：常以FeS形式存在。S易與Fe形成 FeS，而 FeS 與 Fe 又能形成低熔點(diǎn)的共晶體（985），分布在 A 的晶界上，在熱加工（11501200）過(guò)程中造成沿晶界開(kāi)裂 熱脆。 但適量的 S 可改善鋼的切削性能。,鋼中的硫應(yīng)控制在0.045%以下。,S + Fe FeS,有害元素：,磷：P 可溶入鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度，但顯著降

33、低了塑性和韌性，特別是低溫下會(huì)使鋼脆化冷脆。,炮彈鋼中加入較多的 P，可使炮彈爆炸時(shí)產(chǎn)生更多的彈片，使之有更大的殺傷力。,比利時(shí)阿爾伯特運(yùn)河鋼橋因磷高產(chǎn)生冷脆于1938年冬發(fā)生斷裂墜入河中。,硅：Si是脫氧劑，是對(duì)鋼有利的雜質(zhì)元素，Si提高強(qiáng)度，強(qiáng)化鐵素體。,有益元素：,錳：Mn是脫氧劑，Mn可優(yōu)先與S反應(yīng)生成MnS，起到脫氧去硫的作用，從而可降低鋼的熱脆性。,FeS + Mn Fe + MnS,MnS熔點(diǎn)高（1600）。,（2）鋼的分類,按冶煉方法：轉(zhuǎn)爐鋼、平爐鋼、電爐鋼,按用途：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊鋼,按鋼的質(zhì)量（P、S含量）： 普通碳素鋼：WP 0.045 WS 0.055 優(yōu)質(zhì)碳素鋼：

34、WP 0.040 WS 0.040 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼：WP 0.035 WS 0.030,按鋼的含碳量： 低碳鋼：0.0218 WC 0.25 中碳鋼：0.25 WC 0.6 高碳鋼：0.6 WC 1.5,按合金元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)：低合金鋼、高合金鋼,分類： 一般工程結(jié)構(gòu)用鋼 a. 碳素結(jié)構(gòu)鋼 b. 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 c. 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 d. 鑄造碳鋼 滲碳鋼 調(diào)質(zhì)鋼 彈簧鋼 滾動(dòng)軸承鋼,1）結(jié)構(gòu)鋼,結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼的性能、用途和牌號(hào)知識(shí)：,凡用于各種機(jī)器零件及各種工程結(jié)構(gòu)的鋼都稱為結(jié)構(gòu)鋼。,鋼的牌號(hào)簡(jiǎn)稱鋼號(hào)，是對(duì)每一種具體鋼產(chǎn)品所取的名稱，是人們了解鋼的一種共同語(yǔ)言。,鋼的牌號(hào)：Q +

35、 屈服強(qiáng)度數(shù)值 + 質(zhì)量等級(jí)符號(hào) + 脫氧方法符號(hào) Q235Bb 脫氧方法：F、b、Z、TZ 質(zhì)量等級(jí)：A、B、C、D （表示P,S含量不同） 屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)）值（MPa） 屈服強(qiáng)度“屈”字的拼音首位字母,牌號(hào)舉例：Q195F、Q215AF、Q235Bb、Q255A、Q275 質(zhì)量等級(jí)：A、B、C、D四個(gè)等級(jí)。其中A級(jí)鋼硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，D級(jí)鋼硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，即 A、B、C、D 表示鋼材質(zhì)量依次提高。 脫氧方法：F、b、Z、TZ（特殊鎮(zhèn)靜鋼）；其中Z、TZ 在牌號(hào)中不標(biāo)出。, 一般工程結(jié)構(gòu)用鋼,a. 碳素結(jié)構(gòu)鋼,用途：通常軋制成型材，如鋼板、鋼管，用于橋梁、建筑、車輛行業(yè)；這類鋼一般在

36、熱軋狀態(tài)使用，不再進(jìn)行熱處理。,螺紋鋼,熱軋鋼板,鋼的牌號(hào)：用2位數(shù)字表示，數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。 50 Mn（F）A 質(zhì)量等級(jí)：無(wú)符號(hào)（優(yōu)質(zhì)）、A（高級(jí)優(yōu)質(zhì)） 脫氧方法：同碳素結(jié)構(gòu)鋼 錳元素：含Mn較高（0.70%1.00%）時(shí)標(biāo)出 含碳量：以平均萬(wàn)分之幾表示,牌號(hào)舉例：08F、45、20A、40Mn、70Mn 例子：45鋼表示平均含碳量為0.45的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，鋼號(hào)為“45”，它不是順序號(hào)，所以不能讀成45號(hào)鋼。 沸騰鋼數(shù)字后加F，如08F；含錳量較高的鋼數(shù)字后加Mn，如40Mn。,b. 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,用途：主要用來(lái)制造各種機(jī)器零件，使用前一般都需要進(jìn)行熱處理。,螺旋彈簧,曲

37、 軸,聯(lián)軸器,齒 輪,鋼的牌號(hào)：Q + 屈服強(qiáng)度數(shù)值 + 質(zhì)量等級(jí)符號(hào) + 脫氧方法符號(hào) Q390 A 質(zhì)量等級(jí)：A、B、C、D、E 屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)）值（MPa） 屈服強(qiáng)度“屈”字的拼音首位字母,牌號(hào)舉例：Q295、Q345、Q390。 注：低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在低碳碳素鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素（ 3）得到的鋼，這類鋼比相同含碳量碳素鋼的強(qiáng)度約高10%30%，因此得名，又常被稱為“普低鋼”。 錳是低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的主加元素。,c. 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,用途：主要用于制造汽車、橋梁、大型結(jié)構(gòu)鋼等。這類鋼通常是在熱軋或正火狀態(tài)下使用，一般不再進(jìn)行熱處理。,英國(guó)福斯灣河橋,蕪湖長(zhǎng)江大橋,儲(chǔ)氣罐

38、,輪 船,鋼的牌號(hào)：“ZG”+ 最低屈服強(qiáng)度 + 最低抗拉強(qiáng)度 例子：ZG200-400 表示最低屈服強(qiáng)度為200MPa和最低抗拉強(qiáng)度為400MPa的鑄造碳鋼。 用途：主要用于制造形狀復(fù)雜，并需要一定強(qiáng)度、塑性和韌性的零件，如齒輪、聯(lián)軸器等。,大齒輪,d. 鑄造碳鋼,鋼的牌號(hào)：牌號(hào)中的前2位數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，其它數(shù)字表示其前面元素平均含量的百分?jǐn)?shù)。,滲碳鋼指經(jīng)滲碳處理、淬火+低溫回火后使用的鋼。, 滲碳鋼,牌號(hào)舉例：15、18、20、20CrMnTi、20Mn2B、20MnVB。 成分特點(diǎn)：低碳，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為 0.10%0.25%。 經(jīng)滲碳處理后的性能特點(diǎn)是工件表層強(qiáng)度高、

39、心部具有良好的塑性和韌性。 用途：主要用于制造承受沖擊載荷和摩擦磨損的機(jī)械零件，如汽車變速器齒輪、內(nèi)燃機(jī)凸輪軸、活塞銷等。,滲碳鋼按化學(xué)成分，可分為碳素滲碳鋼和合金滲碳鋼。,汽車變速器齒輪,傳動(dòng)齒輪,凸輪軸,活塞銷（20Cr）,鋼的牌號(hào)：2位數(shù)字，鋼號(hào)中的數(shù)字表示平均碳含量的萬(wàn)分之幾。,經(jīng)調(diào)質(zhì)后使用的鋼，按化學(xué)成分可分為碳素調(diào)質(zhì)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼。, 調(diào)質(zhì)鋼,牌號(hào)舉例：40、45、40Cr、40MnB。 成分特點(diǎn)：中碳，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為 0.30%0.5%。 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后的性能特點(diǎn)是零件具有高強(qiáng)度、高韌性相結(jié)合的良好綜合力學(xué)性能。 用途：主要用于制造在重載荷下，同時(shí)又受沖擊載荷作用的一些重要零件

40、，如汽車上的軸類件、連桿等。,破碎機(jī)主軸,機(jī)床齒輪,單缸汽車曲軸,連 桿,調(diào)質(zhì)件（螺桿）,曲 軸,鋼的牌號(hào)：2位數(shù)字，鋼號(hào)中的數(shù)字表示平均碳含量的萬(wàn)分之幾。 牌號(hào)舉例：65，70，65Mn是典型的彈簧鋼牌號(hào)。 成分特點(diǎn)：中高碳，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為 0.45%0.7%。 熱處理：淬火+中溫回火，獲得回火托氏體組織。 彈簧鋼具有高的彈性極限和屈強(qiáng)比，還應(yīng)具有足夠的疲勞強(qiáng)度和韌性。 用途：主要用于制造彈簧等彈性元件。,按化學(xué)成分可分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼。, 彈簧鋼,鋼的牌號(hào)：“G”，表示滾動(dòng)軸承鋼類。 高碳鉻軸承鋼鋼號(hào)的碳含量不標(biāo)出，鉻的平均含量以千分之幾表示。如，GCr15、GCr9。 成分特

41、點(diǎn)：高碳，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為 0.95%1.15%。 熱處理：淬火+低溫回火，極細(xì)的回火馬氏體。 用途：主要用于制造滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外套圈以及滾動(dòng)體。, 滾動(dòng)軸承鋼,2）工具鋼, 碳素工具鋼,用于制造各種工具的鋼稱為工具鋼。,鋼的牌號(hào)：T + 數(shù)字 鋼號(hào)中的數(shù)字表示平均碳含量，以平均碳含量的千分之幾表示。 例如：“T8”表示平均碳含量為0.8%。錳含量較高者，在鋼號(hào)最后標(biāo)出“Mn”，例如“T8Mn”。 碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)鋼，在鋼號(hào)最后加注字母“A”表示該鋼是高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。,銼 刀,手 錘,木工鑿,鉆 頭,絲錐,銼刀,手鋸條, 合金工具鋼,鋼的牌號(hào)：數(shù)字 + 元素符號(hào) + 數(shù)字 鋼號(hào)中的首位數(shù)字表示

42、平均含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)，當(dāng)其1%時(shí)標(biāo)出，1%時(shí)不標(biāo)出。元素符號(hào)及后面的數(shù)字表示所含合金元素及其平均含量的百分?jǐn)?shù)。若合金元素平均含量1.5%，則不標(biāo)出。 例如：9SiCr表示平均含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%，平均含硅、鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)均1.5%的鉻鋼；Cr12MoV則表示平均含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%，平均含鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，含鉬、釩質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的鉻鉬釩鋼。 合金工具鋼常用來(lái)制作各種刃具、量具和模具。,模具,量具,刃具,按用途,刃具鋼,模具鋼,量具鋼, 合金工具鋼,a.刃具鋼 刃具鋼是用來(lái)制造各種切削加工工具（車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、絲錐、板牙等）的鋼種。 9SiCr、9Cr2,b.量具鋼 量具鋼是用來(lái)制造各

43、種測(cè)量工具（卡尺、千分尺、塊規(guī)、塞規(guī)及螺旋測(cè)微儀等）的鋼種。 CrWMn、SiMn,c.模具鋼 模具鋼是用來(lái)制造冷沖模、熱鍛模、壓鑄模等模具的鋼種。常用牌號(hào)：5CrMnMo、Cr12W、9Mn2V。, 高速工具鋼,高速工具鋼的鋼號(hào)一般不標(biāo)出碳含量，只標(biāo)出各種合金元素平均含量的百分之幾。如，W18Cr4V。,高速工具鋼通常用作高速切削工具，簡(jiǎn)稱高速鋼，俗稱鋒鋼。主要用于制造高效率的切削刀具。 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2,3）特殊鋼,在自然環(huán)境或一定工業(yè)介質(zhì)中具有耐腐蝕性能的鋼種。,具有某些特殊的物理、化學(xué)和力學(xué)性能的鋼。,在高溫下具有良好的抗氧化性能并具有較高強(qiáng)度的鋼種。,在沖擊和摩擦

44、條件下產(chǎn)生加工硬化而具有高耐磨性的高錳鋼。, 耐熱鋼, 不銹鋼, 耐磨鋼, 不銹鋼,主要用于制造各種管道、閥門、醫(yī)療手術(shù)器械、防銹刃具等在各種腐蝕介質(zhì)中工作的零件或構(gòu)件。 2Cr13、1Cr18Ni19Ti, 耐熱鋼,主要用于制造高壓鍋爐、汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)及航空發(fā)動(dòng)機(jī)等在高溫下工作的機(jī)械零件或構(gòu)件。 4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo, 耐磨鋼,主要用于制造抗沖擊而又耐磨的零件，如拖拉機(jī)的履帶板、挖掘機(jī)鏟齒和鐵路道岔等。 ZGMn13,2.鑄鐵,鑄鐵是含碳量大于2.11%，并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵碳合金。 鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生產(chǎn)簡(jiǎn)便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而是應(yīng)用最廣泛的材料之

45、一。,鑄鐵曲軸,碳在鑄鐵中的存在形式有兩種，即石墨和碳化物。根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式的不同，鑄鐵可分為以下三種：,（1）白口鑄鐵-碳幾乎全部以Fe3C形式存在。 （2）麻口鑄鐵-碳以石墨和Fe3C兩種形式存在的鑄鐵。 （3）灰口鑄鐵（工程鑄鐵）-碳除了微量溶于鐵素體外主要以石墨形式存在的鑄鐵。,根據(jù)石墨形貌的不同，灰口鑄鐵可分為：,（1）灰鑄鐵, 灰鑄鐵的牌號(hào)： “HT”+ 最低抗拉強(qiáng)度值。 例子：HT200表示最低抗拉強(qiáng)度為200MPa的灰鑄鐵。, 灰鑄鐵的性能特點(diǎn)： 力學(xué)性能較低；鑄造性能、切削加工性能、減震性、耐磨性好；缺口敏感性低。, 灰鑄鐵的用途： 制造承受壓力和震動(dòng)的零件，如機(jī)床床身

46、、各種箱體、殼體、泵體、缸體。,（2）可鍛鑄鐵, 可鍛鑄鐵的牌號(hào)： “KT”+ 基體種類 + 最低抗拉強(qiáng)度值 + 最低斷后伸長(zhǎng)率值。鐵素體基用黑心“KTH”表示；珠光體基用“KTZ”表示。 KTH370-12表示鐵素體可鍛鑄鐵b370MPa，12。, 可鍛鑄鐵的性能特點(diǎn)： 力學(xué)性能優(yōu)于灰鑄鐵；強(qiáng)度為碳鋼的4070%，接近于鑄鋼。 名為可鍛，實(shí)不可鍛。, 可鍛鑄鐵的用途： 用于制造形狀復(fù)雜且承受振動(dòng)載荷的薄壁小型件，如汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、管接頭、低壓閥門等。, 球墨鑄鐵的牌號(hào)： “QT”+ 最低抗拉強(qiáng)度值 + 最低斷后伸長(zhǎng)率值。 例子：QT400-15表示抗拉強(qiáng)度不低于400MPa，伸長(zhǎng)率不

47、低于15的球墨鑄鐵。,（3）球墨鑄鐵, 球墨鑄鐵的性能特點(diǎn)： 力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)灰鑄鐵；鑄造性能、切削加工性能、減震性、耐磨性好；缺口敏感性低。, 球墨鑄鐵的用途： 承受震動(dòng)、載荷大的零件，如曲軸、傳動(dòng)齒輪等。,核燃料貯存運(yùn)輸容器(QT350-22), 蠕墨鑄鐵的牌號(hào)： RuT + 最低抗拉強(qiáng)度值。,（4）蠕墨鑄鐵, 蠕墨鑄鐵的性能特點(diǎn)： 強(qiáng)度較高，其力學(xué)性能介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間。, 蠕墨鑄鐵的用途： 用于制造承受熱循環(huán)載荷的零件和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)度要求高的鑄件，如柴油機(jī)氣缸、氣缸蓋、排氣閥等。,制動(dòng)鼓,閥門,柴油機(jī)氣缸,（二）有色金屬材料,1鋁與鋁合金,密度??；熔點(diǎn)低，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，塑性好，

48、強(qiáng)度、硬度低的金屬。主要用作導(dǎo)電材料或制造耐腐蝕零件 。,鋁 線,（1）純鋁,（2）鋁合金,在鋁中加入一定的合金元素使之合金化，可獲得較高的強(qiáng)度，并保持良好的加工性能。 根據(jù)成分及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。前者塑性優(yōu)良，適于壓力加工；后者塑性低，更適于鑄造成形。,汽缸蓋,活塞,2銅與銅合金,（1）純銅,純銅外觀呈紫紅色，又稱紫銅，具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、極好的塑性以及較好的耐腐蝕性，但力學(xué)性能較差，不宜用來(lái)制造結(jié)構(gòu)零件，常用來(lái)制造導(dǎo)電材料和耐腐蝕性元件。,（2）黃銅,Cu-Zn 二元合金為普通黃銅；Cu-Zn+其它合金元素的黃銅為特殊黃銅。,黃銅一般用于制造耐腐蝕和耐磨零件，

49、如閥門、螺栓、機(jī)油泵襯套等。,汽車機(jī)油泵襯套,（3）白銅,Cu-Ni 二元合金為白銅。,白銅主要用于制造船舶儀器零件、化工機(jī)械零件和醫(yī)療器械中的關(guān)鍵零件。,Cu-Sn 二元合金為青銅，包括錫青銅和無(wú)錫青銅。 錫青銅主要用于制造摩擦零件和耐腐蝕零件，如蝸輪、軸瓦、襯套。 鋁青銅主要用來(lái)制造各種彈性元件、高強(qiáng)度零件、耐磨零件、軸承、軸瓦、齒輪、摩擦片、蝸輪等。,馬踏飛燕,司母戊鼎,（4）青銅,船用軟管快速接頭閥,3. 鋅與鋅合金,4. 鈦與鈦合金,鋅的密度略小于鋼鐵，熔點(diǎn)為419.5。鋅合金是在Zn中加入了Al、Cu、Mg的鋅基合金。目前，鋅合金可用于制造汽車上的汽油泵殼、機(jī)油泵殼、變速器殼、車門

50、手柄、雨刮器電機(jī)、減速器殼體、安全帶扣和內(nèi)飾件等。,鈦的密度約為鐵的1/2，呈銀灰色，熔點(diǎn)為1668，耐腐蝕性比不銹鋼還好，抗拉強(qiáng)度為300MPa700MPa，韌性與鋼鐵相當(dāng)。缺點(diǎn)是成本高，加工性差，切削加工、焊接、表面處理都較困難。為了提高鈦在室溫時(shí)的強(qiáng)度和在高溫下的耐熱性等，加入Al、Mo、V、Mn、Cr、Fe等合金元素，以得到不同類型的鈦合金。鈦合金已用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)零件及軸、輪盤(pán)類等在高溫、重載下工作的零部件。,5. 鎂與鎂合金,鎂在金屬中是最輕的，密度為1.7，約為鋁的2/3，約為鋼鐵的1/4，熔點(diǎn)為650。鎂的加工性比鋁好，延展性好，有優(yōu)良的減震性，但耐腐蝕性比鋁差，成本高。,鎂合金

51、是在鎂中加入鋁、鋅、錳的合金。主要用于制造汽車離合器殼、車輪輪轂、變速器手柄等。,鎂合金汽車輪轂,鎂合金方向盤(pán)骨架,6軸承合金,（1）錫基軸承合金（錫基巴氏合金）,（2）鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金）。,主要用于制造滑動(dòng)軸承的軸瓦。,二、非金屬材料,（一）塑料,塑料是一種以有機(jī)合成樹(shù)脂為主要組成的高分子材料，它通?？稍诩訜?、加壓的條件下被塑造或固化成形，得到所需要的固體制品。,汽車用工程塑料，在汽車上主要用作結(jié)構(gòu)件，這要求塑料具有足夠強(qiáng)度、抗蠕變特性以及尺寸穩(wěn)定性。隨著現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展，工程塑料能夠滿足這些技術(shù)要求。汽車上常用的工程塑料有聚丙烯（PP），聚乙烯（PE），聚苯乙烯（PS），ABS

52、塑料、聚酯酞胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛樹(shù)脂等。,在汽車上，采用聚乙烯制造汽油箱。,（二）橡膠,1.車用橡膠的品種,（1）汽車輪胎,2.橡膠制品在汽車上的應(yīng)用,汽車內(nèi)胎-丁基橡膠, 天然橡膠, 合成橡膠, 再生膠,（2）密封制品 密封條 油封 皮碗 防塵套 膠管 膠帶 減振塊,（三）玻璃,（四）摩擦材料,汽車摩擦材料主要由增強(qiáng)材料、黏結(jié)材料及填充材料等組成。主要用于制造汽車制動(dòng)摩擦片、汽車離合器摩擦片及手制動(dòng)摩擦片等。,1.鋼化玻璃,2.夾層玻璃,3.防爆玻璃,4.中空玻璃,5.防水玻璃,6.防霧玻璃,7.特種擋風(fēng)玻璃,（五）陶瓷材料,陶瓷材料是用天然或合成化合物經(jīng)過(guò)成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類無(wú)機(jī)非金屬材料。,2.汽車用結(jié)構(gòu)陶瓷材料,功能陶瓷材料在各種傳感器中得到非常廣泛的應(yīng)用。在倒車報(bào)警系統(tǒng)上，作為超聲波傳感器。,結(jié)構(gòu)陶瓷材料具有良好的綜合性能，用氮化硅陶瓷材料制成的陶瓷纖維活塞替代鋁合金活塞，可以有效防止因熱膨脹系數(shù)大而產(chǎn)生的“冷敲熱拉”現(xiàn)象。,1.汽車用功能陶瓷材料,三、復(fù)合材料,復(fù)合材料是指由兩種或多種不同性能的材料用某種工藝方法合成的多相材料。,1復(fù)合材料的種類,2復(fù)合材料的性能特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：,比強(qiáng)度和比模量高，強(qiáng)度高，質(zhì)量輕；抗疲勞性能好；減振能力強(qiáng)；耐高溫性能；斷裂安全性好；化學(xué)穩(wěn)定性好；還具有一些