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第二章 钢铁材料及其在汽车上的应用 第一节 碳素钢 教学目的与要求： 1.了解碳对碳素钢性能的影响 2.掌握锰、硅和硫、磷对碳素钢性能的影响 3.了解碳素钢的分类和常用碳素钢 教学内容： 1.钢和铸铁的含碳量 2.碳及常存元素对碳素钢性能的影响 3.碳素钢的分类 4.常用碳素钢的优缺点及牌号表示 重点： 碳及常存元素对碳素钢性能的影响，掌握常用碳素钢的牌号。 难点： 碳及常存元素对碳素钢性能的影响，掌握热脆、冷脆等名词。 铁碳合金是汽车用材的主体，其用量超过汽车用材总量的2/3。 钢铁材料包括碳素钢、合金钢和铸铁。 含碳量小于2.11％的铁碳合金称为钢。 含碳量大于2.11％的铁碳合金称为铸铁。 我国是世界上最早炼钢的国家。早在公元前6世纪的春秋晚期我国就有了生铁器物，后来又用生铁冶炼成钢。而西方生铁炼钢技术到19世纪才出现，而且是从中国工匠处学到的，但此后西方冶金技术不断进步，远远超过我国。 碳素钢在汽车上的应用 再找点汽车图片资料 一、碳及常存元素对碳素钢性能的影响 1、碳的影响 从图中我们可以看出，随着含碳量 增加，碳素钢的强度、硬度升高， 塑性和韧性降低。当含碳量在 0.9 ％左右时，强度达到最大值， 以后随着含碳量得增加，除硬度 继续升高外，强度明显下降，塑 性和韧性进一步降低。 2、常存元素的影响 （1）锰、硅的影响 锰、硅是有益元素，能提高钢的强度和硬度。其中，硅还能使钢的流动性变好，有利于浇铸成型，但过高会降低钢的塑性；锰还可以减少硫对钢的有害作用。 泰坦尼克号 这是泰坦尼克号沉没前的图片，我们知道它是撞冰山断裂而沉没的，那么对于船身的材料，大家清楚吗？科学家从船身的材料上也发现了点原因。在本节课程中我们将会了解到。 （2）硫、磷的影响 硫、磷是有害元素，它们会使钢的塑性和韧性下降。硫还会使钢在锻造、轧制等热加工时产生脆化，导致工件开裂，即“热脆”现象；磷虽能增强钢的硬度和强度，但磷能使钢在低温时塑性和韧性大大下降，这种现象称为“冷脆”。磷的存在还会使钢的焊接性能变坏，焊接时容易产生裂纹。因此，钢中应严格控制硫、磷的含量。 二、碳素钢的分类 1、按钢的含碳量分类 低碳钢：C≤0.25％ 中碳钢：C ＝0.25％～0.60％ 高碳钢：C ≥0.60％ 2、按钢的质量分类 普通钢：S ≤0.050％，P≤ 0.045％ 优质钢：S ≤0.035％，P≤ 0.035％ 高级优质钢：S≤ 0.025％，P≤ 0.025％ 特级优质钢：S≤ 0.015％，P≤ 0.025％ 3、按钢的用途分类 碳素结构钢：用于制造汽车零件和工程构件 碳素工具钢：用于制造刀具、量具和模具 4、按冶炼时脱氧程度的不同分 沸腾钢：脱氧程度不完全的钢 镇静钢：脱氧程度完全的钢 半镇静钢：脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间的钢 三、常用碳素钢 1、碳素结构钢 碳素结构钢的含碳量在0.06％～0.38％之间，杂质元素硫、磷的含量较多，故强度不够高。 牌号表示方法：Q + 屈服强度 +质量等级符合 + 脱氧程度符合 例：Q235-A*F表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢 2、优质碳素结构钢 优质碳素结构钢是应用极为广泛的机械制造用钢。杂质元素硫、磷含量较少，经热处理后有较好力学性能，常用于制造较重要的机械零件。 牌号表示：用两位数表示，数字表示钢中平均含碳量得万分数。例：45钢表示平均含碳量为45％的优质碳素结构钢。 知识链接 优质碳素结构钢的分类： 渗碳钢：含碳量在0.15％～0.25％，常用于制造渗碳零件。 调质钢：含碳量在0.25％～0.50％，通过调质处理来提高其综合性能。 弹簧钢：含碳量在0.55％～0.9％，用于制造弹簧等各种弹性元件及耐磨零件。 3、铸造碳钢 铸造碳钢是将钢液直接浇注成零件毛坯的碳钢。用于汽车上一些形状复杂，难以锻造或切削加工的两年关键，用铸铁铸造又难以达到较高性能要求时，一般用铸钢铸造。 特性：具有较好的强度、塑性和韧性，且具有良好的焊接性能，但铸造性能不如铸铁。 牌号表示：ZG + 屈服强度数值 + 抗拉强度数值 例：ZG200-400表示屈服强度不小于200MPa，抗拉强度不小于400MPa的铸钢。 小结： （1）碳对碳素钢性能的影响 （2）锰、硅和硫、磷对碳素钢性能的影响 （3）碳素钢的分类 （4）常用碳素钢 谢谢！ 第二节 钢的热处理简介 教学目的与要求： 1.了解热处理的基本原理。 2.掌握常用热处理的主