汽车材料与金属加工第4章-钢铁材料及其在汽车上的应用课件.ppt

1、第第4章章 钢铁材料及其在汽车上的应用钢铁材料及其在汽车上的应用4.1 碳素钢碳素钢4.2 合金钢合金钢4.3 铸铁铸铁4.4 典型汽车零件的选材典型汽车零件的选材第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用概述：概述：碳素钢碳素钢产量占产量占80%80%钢：钢：WC2.11%钢铁材料（钢铁材料（Fe-C合金）合金）合金钢合金钢产量占产量占20%铸铁：铸铁：WC2.11%钢铁超过钢铁超过60%钢铁材料是工业生产中应用最广的金属材料，汽车制造业钢铁材料是工业生产中应用最广的金属材料，汽车制造业 铝合金铝合金5.3%塑料塑料8.5%本章主要介绍钢铁材料的本章主要介绍钢铁材料的分类、牌号、性能分类、牌号、性能

2、及其在汽车上的及其在汽车上的应用应用。第第4章章 钢铁材料及其在汽车上的应用钢铁材料及其在汽车上的应用第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用4.1 碳素钢碳素钢 4.1.1 常存杂质对钢性能的影响常存杂质对钢性能的影响 4.1.2 碳钢的分类碳钢的分类4.1.3 碳钢的牌号、性能及应用碳钢的牌号、性能及应用第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 清除钢中的氧化铁，改善钢的质量；清除钢中的氧化铁，改善钢的质量；1.1.锰锰（W WMnMn=0.25-0.80%=0.25-0.80%）来源：来源：用锰铁脱氧后残留在钢中的。用锰铁脱氧后残留在钢中的。作用：作用：溶于溶于F，形成置换固溶体，形成置换固溶体，“

3、固溶强化固溶强化”提高珠光体的相对量，并使珠光体细化，提高钢的强度；提高珠光体的相对量，并使珠光体细化，提高钢的强度；形成形成MnS（熔点：（熔点：1620）降低或消除热脆倾向。降低或消除热脆倾向。4.1.1 常存杂质对钢性能的影响常存杂质对钢性能的影响第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 清除钢中的氧化铁，改善钢的质量；清除钢中的氧化铁，改善钢的质量；2.2.硅硅（W WSiSi=0.17-0.37%=0.17-0.37%）来源：来源：用硅铁脱氧后残留在钢中的。用硅铁脱氧后残留在钢中的。作用：作用：溶于溶于F，形成置换固溶体，形成置换固溶体，“固溶强化固溶强化”4.1.1 常存杂质对钢性能的影

4、响常存杂质对钢性能的影响第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用其他危害：其他危害：降低焊接性能、形成硫化物夹杂降低焊接性能、形成硫化物夹杂 引起高温龟裂、最易引起偏析。引起高温龟裂、最易引起偏析。硫化物夹杂 （Fe+FeSFe+FeS）熔点：熔点：9853.3.硫硫有害有害元素元素来源：来源：由矿石和燃料带入钢中的。由矿石和燃料带入钢中的。作用：作用：WS0.05%4.1.1 常存杂质对钢性能的影响常存杂质对钢性能的影响第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 建造中的建造中的Titanic 号号可以看到船身上长长的焊缝可以看到船身上长长的焊缝Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板号钢板（左图）和

5、近代船用钢板（右图）的冲击试验结果（右图）的冲击试验结果 4.1.1 常存杂质对钢性能的影响常存杂质对钢性能的影响第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性于性于1938年冬发生断裂坠入河中年冬发生断裂坠入河中 以以FeFe3 3PP或或FeFe2 2PP形式存在于晶界形式存在于晶界韧脆转变温度升高韧脆转变温度升高 4.4.磷磷有害有害元素元素Wp0.045%4.1.1 常存杂质对钢性能的影响常存杂质对钢性能的影响第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用钢中白点钢中白点 4.1.1 常存杂质对钢性能的影响常存杂质对钢性能的影响第4章

6、钢铁材料及其在汽车上的应用 低碳钢低碳钢 W WC 0.25%0.25%1 1）按碳含量分）按碳含量分 中碳钢中碳钢 W WC C=0.25%0.25%0.6%0.6%高碳钢高碳钢 W WC C 0.6%0.6%普通碳素钢普通碳素钢2 2）按质量分（）按质量分（S S、P P含量）含量）优质碳素钢优质碳素钢 高级优质碳素钢高级优质碳素钢 碳素结构钢碳素结构钢3 3）按用途分）按用途分 碳素工具钢碳素工具钢 碳素铸钢碳素铸钢 4.1.2 碳钢的分类碳钢的分类第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用平炉钢平炉钢电炉钢电炉钢转炉钢转炉钢 按冶炼方法分按冶炼方法分 4.1.2 碳钢的分类碳钢的分类第4章 钢

7、铁材料及其在汽车上的应用沸腾钢 镇静钢 半沸腾钢（半镇静钢）只用 Si、Mn 脱氧加 Al 脱氧(A)沸腾钢 (B)镇静钢 按脱氧程度分按脱氧程度分 4.1.2 碳钢的分类碳钢的分类第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 4.1.3 碳钢的牌号、性能及应用碳钢的牌号、性能及应用1.普通碳素结构钢普通碳素结构钢 2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢 3.碳素工具钢碳素工具钢 4.碳素铸钢碳素铸钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用低碳钢制造的油底壳低碳钢制造的油底壳低碳钢制造的汽缸盖罩低碳钢制造的汽缸盖罩中碳钢制造的连杆中碳钢制造的连杆中碳钢制造的曲轴中碳钢制造的曲轴图图4-1 碳素钢制造的汽车零件碳素钢

8、制造的汽车零件第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 Q195 Q215 Q235 Q255 Q275 Q195 Q215 Q235 Q255 Q275 A A、B AB A、B B、C C、D AD A、B B Q -A（B、C、D）F（b）屈服强度值屈服强度代号质量等级脱氧方式牌号：牌号：4.1.3 碳钢的牌号、性能及应用碳钢的牌号、性能及应用普通碳素结构钢普通碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用l成分特点：成分特点：低C，高S、Pl性能特点：性能特点：冶炼容易、冶金质量差、力学性能低 可焊性、塑性好、工艺性好可焊性、塑性好、工艺性好l使用状态：使用状态：供应状态供应状态热轧空冷热轧空

9、冷 S SF Fl用途：用途：工程结构件（钢板、钢筋、型钢等）普通机械零件（少）Wc 低时可用作焊接、铆接件等；重要零件用Q235C、Q235D1.普通碳素结构钢普通碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用用途用途建筑构件建筑构件钢桥梁钢桥梁 建筑、桥梁、船舶、车辆等工程结构。建筑、桥梁、船舶、车辆等工程结构。1.普通碳素结构钢普通碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 不重要的机器零件不重要的机器零件 车轮轮辐车轮轮辐后视镜支架后视镜支架1.普通碳素结构钢普通碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用Q195铆钉、地脚螺栓、钢筋及薄板冲压件等铆钉、地脚螺栓、钢筋及薄板冲压件等.螺

10、钉、铆钉螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢钢筋、螺纹钢1.普通碳素结构钢普通碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用薄板冲压件薄板冲压件热轧普通薄热轧普通薄黑铁皮黑铁皮 1.普通碳素结构钢普通碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用Q235应用最广应用最广 芯轴芯轴吊钩吊钩销钉销钉1.普通碳素结构钢普通碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用牌号牌号由由两位数字两位数字构成，数字表示钢中平均碳的质量分数的构成，数字表示钢中平均碳的质量分数的万分之几万分之几。如如 45 钢，含碳量为钢，含碳量为 45/10000=0.45%。65Mn，表示含，表示含Mn量较高的碳素结构钢。量较高的碳素结构钢。0

11、8F，表示沸腾钢。，表示沸腾钢。2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用l常用牌号：常用牌号：08F08F、1010、1515、2020、7575、8080、8585l成分特点：成分特点：Wc：0.05%0.85%C，S、P 0.04%l性能特点：性能特点：冶金质量较好、塑性韧性高、淬透性及回火稳定性差 l使用状态：使用状态：使用前一般都要经过热处理（渗碳、淬火、回火等）l用途：用途：比较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用如发动机油底壳、油箱、车身外壳、仪表板等（如发动机油底壳、油箱、车身外壳、仪表板

12、等（08F、10）；）；用途用途低碳钢低碳钢：薄板冲压件、焊接件和强度要求不高的零件：薄板冲压件、焊接件和强度要求不高的零件。发动机油底壳发动机油底壳车身外壳车身外壳仪表板仪表板2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用中碳钢中碳钢：综合力学性能较好，：综合力学性能较好，受力较大的汽车零件。受力较大的汽车零件。如：连杆、曲轴、曲轴齿轮、离合器从动盘等受力复杂件（如：连杆、曲轴、曲轴齿轮、离合器从动盘等受力复杂件（35、45、50）上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质50号中碳钢号中碳钢锻制而成，锻制而成，先正火后半精加工，最后经中频淬火后再精

13、加工。先正火后半精加工，最后经中频淬火后再精加工。2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用高碳钢高碳钢：各种弹性件：各种弹性件。气门弹簧、活塞销卡簧、弹簧垫圈、离合器压盘弹簧等各类弹簧类构件（气门弹簧、活塞销卡簧、弹簧垫圈、离合器压盘弹簧等各类弹簧类构件（60、70）。）。气门弹簧气门弹簧活塞销卡簧活塞销卡簧弹簧垫圈弹簧垫圈离合器压盘弹簧离合器压盘弹簧2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用优质碳素钢的化学成分和性能优质碳素钢的化学成分和性能钢号钢号化学成分，化学成分，%s ，MPaCMnSiSP08F10203540455060650.05

14、-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350

15、.0350.0350.0350.0350.0351752052453153353553754004202.优质碳素结构钢优质碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用牌牌 号号种种 类类主要性能主要性能应用举例应用举例08F08F、10F10F低碳沸腾钢低碳沸腾钢强度、硬度很低，焊接性能良强度、硬度很低，焊接性能良好好驾驶室外壳、油底壳、油箱、离合器盖驾驶室外壳、油底壳、油箱、离合器盖等冲压件等冲压件 10 10、1515、2020、2525低碳钢低碳钢强度、硬度低，塑性、韧性和强度、硬度低，塑性、韧性和焊接性能良好焊接性能良好轮胎螺栓、螺母、发动机气门调整螺钉、轮胎螺栓、螺母、发动机气门调

16、整螺钉、离合器调整螺栓、曲轴箱调整螺栓、离离合器调整螺栓、曲轴箱调整螺栓、离合器分离杠杆、风扇叶片、驻车制动杆合器分离杠杆、风扇叶片、驻车制动杆等等 35 35、4040、4545、5050中碳钢中碳钢综合力学性能良好综合力学性能良好曲轴正时齿轮、半轴螺栓锥形套、机油曲轴正时齿轮、半轴螺栓锥形套、机油泵齿轮、连杆螺母、气缸盖定位销、气泵齿轮、连杆螺母、气缸盖定位销、气门推杆、同步器锁销、变速杆、凸轮轴、门推杆、同步器锁销、变速杆、凸轮轴、曲轴、离合器踏板轴及分离叉、离合器曲轴、离合器踏板轴及分离叉、离合器从动盘等从动盘等6060、6565高碳钢高碳钢经热处理后有较高的强度、硬经热处理后有较高的

17、强度、硬度和弹性度和弹性气门弹簧、转向纵拉杆弹簧、离合器压气门弹簧、转向纵拉杆弹簧、离合器压盘弹簧、活塞销卡簧、拖曳钩弹簧等盘弹簧、活塞销卡簧、拖曳钩弹簧等常用优质碳素结构钢在汽车上的应用常用优质碳素结构钢在汽车上的应用2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用牌号牌号由由“T”与后面的一位或两位数字构成，数字表示钢中平均与后面的一位或两位数字构成，数字表示钢中平均WC的的千分之几千分之几。如如 T12A 钢，含碳量为钢，含碳量为 12/1000=1.2%，A表示高级优质。表示高级优质。牌号牌号化学成分（化学成分（%）硬硬 度度用用 途途 举举 例例CSiMn供应状态供

18、应状态HBW HBW 淬火后淬火后HRC HRC T8T8A0.750.840.35 0.40 1871876262承受冲击，要求较高硬度的工具，如冲头、承受冲击，要求较高硬度的工具，如冲头、压缩空气工具、木工工具等压缩空气工具、木工工具等T10T10A0.951.041971976262不受剧烈冲击，要求高硬度、高耐磨性的工不受剧烈冲击，要求高硬度、高耐磨性的工具，如车刀、刨刀、丝锥、钻头、手锯条等具，如车刀、刨刀、丝锥、钻头、手锯条等T12T12A1.151.242072076262不受冲击，要求高硬度、高耐磨性的工具，不受冲击，要求高硬度、高耐磨性的工具，如锉刀、刮刀、精车刀、螺钉旋具、

19、量具等如锉刀、刮刀、精车刀、螺钉旋具、量具等T13T13A1.251.352172176262同上。要求更耐磨的工具，如刮刀、剃刀等同上。要求更耐磨的工具，如刮刀、剃刀等常用碳素工具钢牌号、化学成分及用途常用碳素工具钢牌号、化学成分及用途 3.碳素工具钢碳素工具钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用用途用途适于作适于作低速切削刀具及低精度的工模具低速切削刀具及低精度的工模具。T8：凿子、冲头、大锤、手钳等：凿子、冲头、大锤、手钳等 凿子凿子冲头冲头锤子锤子3.碳素工具钢碳素工具钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用T10A：最常用。量具、锯条等。：最常用。量具、锯条等。3.碳素工具钢碳素工具钢第4

20、章 钢铁材料及其在汽车上的应用T12A：手用丝锥、板牙、量规、锉刀。：手用丝锥、板牙、量规、锉刀。螺纹量规螺纹量规3.碳素工具钢碳素工具钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用汽车的汽车的变速箱壳变速箱壳，机车车辆的，机车车辆的车钩和联轴器车钩和联轴器等。等。形状复杂、受力较大的结构件，选铸钢材料铸造成型。形状复杂、受力较大的结构件，选铸钢材料铸造成型。牌号牌号用屈服强度和抗拉强度，并冠以（用屈服强度和抗拉强度，并冠以（ZG）表示。）表示。ZG270-500，表示屈服强度为，表示屈服强度为270MPa，抗拉强度为，抗拉强度为500MPa的碳素铸钢。的碳素铸钢。牌号牌号应用举例应用举例ZG27050

21、0机油管法兰、化油器活接头、车门限制器限制块等机油管法兰、化油器活接头、车门限制器限制块等ZG310570 进排气岐管压板、风扇过渡法兰、前减震器下支架、变速叉、起动爪等进排气岐管压板、风扇过渡法兰、前减震器下支架、变速叉、起动爪等ZG340640 齿轮、棘轮等齿轮、棘轮等常用铸造碳钢在汽车上的应用常用铸造碳钢在汽车上的应用 4.碳素铸钢碳素铸钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用4.2 合金钢合金钢 4.2.1 合金钢的分类及牌号合金钢的分类及牌号 4.2.2 合金结构钢合金结构钢4.2.3 合金工具钢合金工具钢4.2.4 特殊性能钢特殊性能钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用碳钢与合金钢的比

22、较碳钢与合金钢的比较u 碳钢的特点碳钢的特点 冶炼加工容易 成本低,应用广 回火稳定性差 淬透性差 基本相强度低,韧性差 不能满足特殊性能要求u 合金钢的特点合金钢的特点 冶炼加工困难 成本高 回火稳定性高 淬透性高 基本相强度高,韧性好 能满足特殊性能要求第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用汽车上的汽车上的重要零件重要零件大多采用合金钢制造。大多采用合金钢制造。第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用4.2.1 合金钢的分类及牌号合金钢的分类及牌号（1）按用途分类）按用途分类 1)金结构钢金结构钢制造各种制造各种重要重要机械零件和工程结构。机械零件和工程结构。2)合金工具钢合金工具钢制造各种制造各种

23、重要重要的加工工具，如刃具、量具和模具等。的加工工具，如刃具、量具和模具等。3)特殊性能钢特殊性能钢制造具有制造具有特殊性能特殊性能要求的结构件和机械零件。要求的结构件和机械零件。1)低合金钢低合金钢合金元素总质量分数合金元素总质量分数小于小于5%。2)中合金钢中合金钢合金元素总质量分数为合金元素总质量分数为5%10%。3)高合金钢高合金钢合金元素总质量分数大于合金元素总质量分数大于10%。（2）按合金元素的含量分类）按合金元素的含量分类合金钢的分类合金钢的分类（3）按合金元素的种类分）按合金元素的种类分（4）按正火、铸态组织分）按正火、铸态组织分第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用l特例特例：

24、滚动轴承钢中：滚动轴承钢中：碳含量不标出；碳含量不标出；“Cr”Cr”用其用其“千千”分之几表示。分之几表示。如：如：GCr15GCr15中，中，1515表示平均表示平均CrCr含量为含量为1.5%1.5%Wc的分之几 Me 数字（数字（Me 数字数字 ）A(E)所加合金元素合金元素百分含量例：例：16Mn16Mn 20CrMnTi 20CrMnTi 38CrMoAlA 38CrMoAlA 40Cr 40Cr 60Si2Mn 60Si2Mn高级优质或特级优质数字数字+元素符号元素符号+数字数字+A（E）4.2.1 合金钢的分类及牌号合金钢的分类及牌号合金钢的牌号合金钢的牌号 第4章 钢铁材料及

25、其在汽车上的应用例例：9SiCr 5CrMnMo 3Cr2W8V CrWMn Cr12MoV特殊情况：特殊情况：高速钢中，高速钢中，WcWc1%1%有时有时也不标出也不标出 如：如：W18Cr4VW18Cr4V数字数字 Me 数字（数字（Me 数字数字 ）Wc1%分之几Wc1%不标所加合金元素合金元素百分含量4.2.1 合金钢的分类及牌号合金钢的分类及牌号合金钢的牌号合金钢的牌号 第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用例：例：1Cr171Cr17 2Cr13 2Cr13 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti数字数字 Me 数字（数字（Me 数字数字 ）WcWc 分之几分之几 WcWc 0.0

26、8%0.08%，以，以“0 0”表示表示 WcWc 0.03%0.03%，以，以“0000”表示表示 特殊性能钢特殊性能钢 0Cr18Ni9Ti 00Cr18Ni9Ti4.2.1 合金钢的分类及牌号合金钢的分类及牌号合金钢的牌号合金钢的牌号 第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用3.4.23.4.2 合金结构钢合金结构钢 1低合金高强度钢低合金高强度钢2合金渗碳钢合金渗碳钢3.合金调质钢合金调质钢4.合金弹簧钢合金弹簧钢5.滚动轴承钢滚动轴承钢4.2.2 合金钢结构钢合金钢结构钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用成分特点：成分特点：低合金(WMe 10mm大截面弹簧大截面弹簧)：热成型热成型淬火淬

27、火+中温回火中温回火喷丸喷丸冷轧弹簧冷轧弹簧(10mm弹簧）：弹簧）：淬火淬火+中温回火中温回火冷成型冷成型去应力去应力喷丸喷丸 热处理特点热处理特点大型热卷弹簧大型热卷弹簧冷卷螺旋压缩弹簧冷卷螺旋压缩弹簧获得高弹性的获得高弹性的T回回4.合金弹簧钢合金弹簧钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用u 低淬透性（低淬透性（65Mn）用于用于气门弹簧、制动室复位弹簧、气门弹簧、制动室复位弹簧、离合器压紧弹簧等离合器压紧弹簧等u中淬透性（中淬透性（60Si2Mn)用于用于汽车钢板弹簧、牵引钩弹簧汽车钢板弹簧、牵引钩弹簧 常用牌号及应用常用牌号及应用汽车板簧汽车板簧气门弹簧气门弹簧离合器压紧弹簧离合器压紧

28、弹簧一辆汽车上装有一辆汽车上装有5060种、种、100多件弹簧，多件弹簧，用于悬架、发动机、离合器、制动器等重要部位用于悬架、发动机、离合器、制动器等重要部位.4.合金弹簧钢合金弹簧钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 高而均匀的硬度和耐磨性高而均匀的硬度和耐磨性高的高的Rm和接触疲劳强度和接触疲劳强度足够的韧性、淬透性和耐蚀性足够的韧性、淬透性和耐蚀性l工作条件工作条件承受高接触应力承受高接触应力(达达30003500MPa)周期性交变载荷周期性交变载荷(频率达数万次频率达数万次/分分)和摩擦和摩擦l 用途用途用于制造轴承套和滚动体的专用钢种用于制造轴承套和滚动体的专用钢种 汽车的油泵柱塞、

29、喷油嘴、针阀汽车的油泵柱塞、喷油嘴、针阀等等 向心向心球轴承球轴承滚针滚针轴承轴承圆柱滚圆柱滚子轴承子轴承l性能要求性能要求5.滚动轴承钢滚动轴承钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用l 成分特点成分特点 高碳：高碳：0.950.951.101.10%C%C，以满足高硬度，高耐磨性要，以满足高硬度，高耐磨性要求求主加元素主加元素CrCr（0.4-1.65%），），提高淬透性。提高淬透性。辅加元素辅加元素MnMn、SiSi，提高淬透性，提高淬透性l 热处理特点热处理特点球化退火球化退火 +淬火淬火 +低温回火低温回火冷处理冷处理(-60 -80)，时效时效（120140,1020h）减少减少AA、

30、稳定尺寸、去应力、稳定尺寸、去应力5.滚动轴承钢滚动轴承钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 常用牌号及应用常用牌号及应用 GCr9、GCr15用于中小型轴承、量具、丝锥等；用于中小型轴承、量具、丝锥等；GCr15SiMn用于大型、重载轴承。用于大型、重载轴承。汽车的油泵柱塞、喷油嘴、针阀汽车的油泵柱塞、喷油嘴、针阀等等汽车油泵柱塞汽车油泵柱塞汽车化油器针阀汽车化油器针阀汽车喷油嘴汽车喷油嘴5.滚动轴承钢滚动轴承钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 1合金刃具钢合金刃具钢 2合金模具钢合金模具钢 3.合金量具钢合金量具钢4.2.3 合金钢工具钢合金钢工具钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用用途

31、：用途：尺寸尺寸较大、较大、形状形状复杂复杂 精度精度高高的模具、量具的模具、量具 切削速度较高的刀具。切削速度较高的刀具。模具刃具刃具量具4.2.3 合金钢工具钢合金钢工具钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用用途用途制造切削速度制造切削速度较低较低（最高工作温度（最高工作温度小于小于300）形状形状比较复杂比较复杂，截面尺寸，截面尺寸较大较大、精度要求、精度要求较高较高的的 切削刀具切削刀具。如：丝锥、板牙、铰刀、铣刀等。如：丝锥、板牙、铰刀、铣刀等。1.合金刃具钢合金刃具钢丝锥板牙扳手铰刀铰刀低合金刃具钢低合金刃具钢第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用成分特点：成分特点：低合金低合金(WWM

32、eMe 5%)123006120163KT330-8123308120163KT350-101235010120163KT370-121237012120163P基体基体KTZ450-64506152219KTZ500-45004179241KTZ650-26002201269KTZ700-27002240270铁素体可锻铸铁铁素体可锻铸铁珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁最低最低 b最低最低 4.3.34.3.3 可锻可锻铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用种类牌号力学性能（不小于）适用范围及用途举例Rm(Mpa)A(%)黑心可锻铸铁KTH300-063006适用于在冲击载荷

33、和静载荷作用下，要求气密性好的零件，如管道配件，中低压阀门等KTH330-083308适用承受中等冲击载荷和静载荷的零件，如机床扳手、车轮壳、钢丝绳轧头等KTH350-1035010适用于在较高的冲击、振动及扭转负荷下工作的零件，如汽车的后桥壳、差速器壳、前后轮毂、转向节壳、管道接头等KTH370-1237012珠光体可锻铸铁KTZ450-064506适用于承受较高载荷、耐磨损，并要求有一定韧性的重要零件，如曲轴、凸轮轴、连杆、车轮、摇臂、活塞环、万向节叉、棘轮、扳手等KTZ550-045504KTZ650-026502KTZ700-027002表表4-19 常用可锻铸铁的牌号、力学性能及用途

34、举例常用可锻铸铁的牌号、力学性能及用途举例第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用u 应用应用形状复杂、受冲击、振动的薄壁件。形状复杂、受冲击、振动的薄壁件。扳手扳手 4.3.34.3.3 可锻可锻铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用制动踏板制动踏板发动机摇臂发动机摇臂差速器壳差速器壳汽车后桥外壳汽车后桥外壳在汽车上在汽车上钢板弹簧吊架钢板弹簧吊架 4.3.34.3.3 可锻可锻铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用铁素体球墨铸铁珠光体+铁素体球墨铸铁珠光体球墨铸铁l牌号牌号：QT -球墨铸铁球墨铸铁最低最低 b最低最低 l 生产过程生产过程球化处理球化处理 在铁水浇注前在铁水浇注前同时同

35、时加入：加入：球化剂（球化剂（MgMg或稀土或稀土MgMg）孕育剂（硅铁和硅钙合金孕育剂（硅铁和硅钙合金）使 G 球化如如 ：QT700-2QT700-2 ，表示，表示 b b700700，22 石墨呈石墨呈球状球状 4.3.44.3.4 球墨球墨铸铁：铸铁：第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用牌号基体力学性能 bMPa0.2MPa5%akkJ/m2HB QT400-18F40025018600179 QT450-10F45027010300207QT500-7F+P5003507147-241QT600-3P6004203229-302QT700-2P7004902229-302QT800-2

36、P8005602241-321 QT1200-1下B1200840130038HRC 4.3.44.3.4 球墨球墨铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用l 组织组织碳钢基体碳钢基体+球状球状 G 下B+G球墨铸铁中的石墨球球墨铸铁中的石墨球（经深腐蚀）（经深腐蚀）铁素体铁素体-珠光体基体珠光体基体珠光体基体珠光体基体 4.3.44.3.4 球墨球墨铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用l 性能性能A.球墨铸铁可锻铸铁灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁灰铸铁 与同基体的钢相近（但塑韧性较差）与同基体的钢相近（但塑韧性较差）其耐磨性甚至优于表面淬火的钢。其耐磨性甚至优于表面淬火的钢。B.不同基体球铁

37、的性能不同：不同基体球铁的性能不同：F基体基体塑韧性较好，强硬度、耐磨性较差；塑韧性较好，强硬度、耐磨性较差；P基体基体塑韧性较差，强硬度、耐磨性较高；塑韧性较差，强硬度、耐磨性较高；C.球铁易产生白口，收缩大易产生缩孔、缩松等球铁易产生白口，收缩大易产生缩孔、缩松等 缺陷。缺陷。所以铸造、熔炼工艺及生产成本比灰铸铁都高。所以铸造、熔炼工艺及生产成本比灰铸铁都高。4.3.44.3.4 球墨球墨铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用l应用应用制造制造受力复杂、力学性能要求较高受力复杂、力学性能要求较高的件。的件。P球铁球铁汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、活塞、缸套等汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、活

38、塞、缸套等F球铁球铁汽车、拖拉机的轮毂、驱动桥壳、汽车后桥壳、汽车、拖拉机的轮毂、驱动桥壳、汽车后桥壳、拔叉等受冲击和震动的件拔叉等受冲击和震动的件 4.3.44.3.4 球墨球墨铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组 4.3.44.3.4 球墨球墨铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用l热处理特点热处理特点退火退火 去应力退火去应力退火，500 500 600600。低温退火低温退火，720720760760，PG+F PG+F，塑韧性、切削加工性，塑韧性、切削加工性 高温退火高温退火，900950900950，P,P,FeFe3

39、3C C G+F G+F，塑韧性、切削加工性，塑韧性、切削加工性 正火正火 P%P%，细化组织，强度、耐磨性，细化组织，强度、耐磨性 低温正火低温正火，840860，P+F+G，塑韧性较好。，塑韧性较好。高温正火高温正火，880920，P+G+P+G+少量少量F F，强度较高。，强度较高。调质调质 850 850900900油淬油淬 +550+550600600回火回火 回火回火S+GS+G等温淬火等温淬火 840 840900+300900+300等温等温 下下B+GB+G 4.3.44.3.4 球墨球墨铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用l牌号牌号：RuT 蠕墨铸铁蠕墨铸铁最低最低

40、b珠光体基体珠光体基体铁素体基体铁素体基体l生产过程生产过程在铁水浇注前加在铁水浇注前加蠕化剂蠕化剂（稀土镁合金、硅铁或硅钙合金）（稀土镁合金、硅铁或硅钙合金）如：如：RuT420 RuT420，表示，表示 b b420MPa420MPal组织组织 钢基体钢基体+蠕虫状蠕虫状 G G圆圆滑滑的的石石墨墨边边缘缘石墨成石墨成蠕虫蠕虫状状 4.3.54.3.5 蠕墨蠕墨铸铁：铸铁：第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用表表4-23 4-23 蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途牌号牌号基体类型基体类型力学性能（不小于）力学性能（不小于）应用举例应用举例Rm(Mpa)A(%)Ru

41、T260RuT260铁素体铁素体2603.0活塞环、缸套、制动盘、制动鼓、玻璃模具、钢珠活塞环、缸套、制动盘、制动鼓、玻璃模具、钢珠研磨盘、吸淤泵体等研磨盘、吸淤泵体等RuT300RuT300铁素体铁素体+珠光体珠光体3001.5带导轨面的重型机床件、大型齿轮箱体、大型龙门带导轨面的重型机床件、大型齿轮箱体、大型龙门铣横梁，汽车制动鼓等铣横梁，汽车制动鼓等RuT340RuT3403401.0进排气管、变速器壳、缸盖等进排气管、变速器壳、缸盖等RuT380RuT380珠光体珠光体3801.0汽车、拖拉机的某些底盘零件汽车、拖拉机的某些底盘零件 4.3.54.3.5 蠕墨蠕墨铸铁铸铁第4章 钢铁材

42、料及其在汽车上的应用l性能特点：性能特点：力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁灰铸铁灰铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁 4.3.54.3.5 蠕墨蠕墨铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用进气管进气管排气管排气管l应用：应用：制造承受制造承受热循环载荷热循环载荷的零件和的零件和结构复杂、强度要求高结构复杂、强度要求高的铸件的铸件 （钢锭模、玻璃模具、汽缸盖、排气阀、液压阀、耐压泵、高压热交换器等）玻璃模具玻璃模具制动鼓制动鼓 4.3.54.3.5 蠕墨蠕墨铸铁铸铁第4章

43、钢铁材料及其在汽车上的应用蠕墨铸铁汽缸体蠕墨铸铁汽缸体汽车制动盘制动毂制动毂 4.3.54.3.5 蠕墨蠕墨铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用l耐热合金铸铁：耐热合金铸铁：加入加入Si Si、AlAl、CrCr等，使铸件表面形成一层致密的等，使铸件表面形成一层致密的 SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、CrOCrO3 3等氧化膜等氧化膜l耐蚀合金铸铁：耐蚀合金铸铁：加入加入Si Si、AlAl、CrCr、CuCu、NiNi等，在铸铁表面形成致等，在铸铁表面形成致 密的保护膜，减少各相间的电位差密的保护膜，减少各相间的电位差l耐磨合金铸铁：耐磨合金铸铁：白口铸铁表层灰口铸铁心

44、部（强度好）白口铸铁表层灰口铸铁心部（强度好）激冷铸铁、高磷铸铁、高铬耐磨铸铁等激冷铸铁、高磷铸铁、高铬耐磨铸铁等 4.3.64.3.6 特殊性能特殊性能铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用（1）耐热铸铁）耐热铸铁加入硅、铝、铬等元素，可使铸件表面在高加入硅、铝、铬等元素，可使铸件表面在高 温下形成致密的氧化膜，提高了其耐热性和温下形成致密的氧化膜，提高了其耐热性和 抗氧化性。抗氧化性。RQTSi5耐热温度为耐热温度为850，用于炉条、烟道挡板等。，用于炉条、烟道挡板等。RQTAI5Si5耐热温度耐热温度1050，用于加热炉底板、焙烧机构件，用于加热炉底板、焙烧机构件汽车上用于汽车上用于

45、高温下高温下工作的工作的发动机进、排气门座、排气管密封环发动机进、排气门座、排气管密封环等。等。4.3.64.3.6 特殊性能特殊性能铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用（2）耐磨铸铁）耐磨铸铁加入铬、钼、铜、钛、磷等元素，加入铬、钼、铜、钛、磷等元素，提高其耐磨。提高其耐磨。用于高温下强烈摩擦的零件：用于高温下强烈摩擦的零件：汽车的汽缸套、活塞环、排气门座圈汽车的汽缸套、活塞环、排气门座圈等。等。（3）耐蚀铸铁）耐蚀铸铁加入硅、铝、铬、镍、铜等元素，加入硅、铝、铬、镍、铜等元素，来提高其耐蚀能力。来提高其耐蚀能力。用于化工机械：容器、管道、阀门、泵等。用于化工机械：容器、管道、阀门、泵

46、等。4.3.64.3.6 特殊性能特殊性能铸铁铸铁第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用气环气环油环油环活塞销活塞销活塞活塞连杆连杆连杆螺栓连杆螺栓连杆轴瓦连杆轴瓦连杆盖连杆盖第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用常常 用用 铸铸 铁铁分类G形态改变G形态性 能牌号用途灰铸铁片 G对基体割裂严重 强度、塑韧性最低 铸造性能最好，价廉HT200形状复杂、受力不大的汽车的汽缸体、汽缸盖汽缸体、汽缸盖、制动轮；机床床身、轴承座可锻铸铁团絮白口铸铁经可锻化处理 浇注成白口铸铁 高温长时间退火 G对基体割裂减轻 强度、塑韧性较高 成本最高KTZ350-10汽车后桥壳汽车后桥壳、差速器壳、前后轮毂；受冲击的薄壁件

47、：弯管、三通球墨铸铁球 球墨化处理（球化剂）孕育处理（孕育剂）G对基体割最小 力学性能最好 易产生白口、缩孔、缩松 成本较高QT600-3受力大且受力复杂的件汽车曲轴、连杆汽车曲轴、连杆、汽缸套蠕墨铸铁蠕虫蠕化处理（蠕化剂）G对基体割裂减轻 强度、塑韧性较HT高 力性介于HT和QT之间RuT340汽车上：柴油机汽缸盖、进排气管进排气管、制动盘等耐疲劳、减振件：电动机外壳小小 结结第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 汽车制造过程中，从设计新产品、改造老产品，到维汽车制造过程中，从设计新产品、改造老产品，到维修、更换零件，都会涉及到修、更换零件，都会涉及到零件的选材、热处理工艺零件的选材、热处理工

48、艺的确定和热处理工序安排的确定和热处理工序安排等问题。等问题。工作条件工作条件 材料材料 分析零件的分析零件的 失效形式失效形式 选择合适的选择合适的 性能要求性能要求 毛坯毛坯 以汽车上以汽车上典型零件典型零件为例，介绍汽车零件的选材方法及步骤。为例，介绍汽车零件的选材方法及步骤。第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 4.4.2 4.4.2 汽车轴类零件的选材汽车轴类零件的选材 4.4.1 4.4.1 汽车齿轮的选材汽车齿轮的选材 4.4.4 4.4.4 汽车箱体类零件的选材汽车箱体类零件的选材 4.4.3 4.4.3 汽车弹簧的选材汽车弹簧的选材 4.4.5 4.4.5 其他零件的选材其他零

49、件的选材第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 汽车齿轮主要安装在汽车齿轮主要安装在变速器变速器和和差速器差速器中：中：变速器变速器齿轮用以改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比，齿轮用以改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比，改变速度改变速度；差速器差速器中的齿轮用以调节左右轮的转速，中的齿轮用以调节左右轮的转速，改变方向改变方向。u发动机的全部动力均通过齿轮传给主轴，推动汽车运行。发动机的全部动力均通过齿轮传给主轴，推动汽车运行。u所以，所以，汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，对其耐磨性、疲劳强度、汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，对其耐磨性、疲劳强度、心部强度以及冲击韧性要求均比一般机床齿轮高。心部强度以及冲击

50、韧性要求均比一般机床齿轮高。载重汽车变速箱齿轮载重汽车变速箱齿轮u 汽车齿轮汽车齿轮 4.4.14.4.1 汽车齿轮的选材汽车齿轮的选材第4章 钢铁材料及其在汽车上的应用 当齿轮受力超过材料的弯曲疲劳极限时，当齿轮受力超过材料的弯曲疲劳极限时，齿根齿根处产生疲劳裂纹，并不断扩展使轮齿处产生疲劳裂纹，并不断扩展使轮齿 断裂。断裂。突然过载、严重磨损及安装制造误差等也突然过载、严重磨损及安装制造误差等也 会造成轮齿折断。会造成轮齿折断。提高轮齿抗折断能力措施之一：提高轮齿抗折断能力措施之一：对齿轮进行热处理以提高齿轮的强度对齿轮进行热处理以提高齿轮的强度。齿轮常见的失效形式齿轮常见的失效形式1.轮