第三周 汽车钣金教案.ppt

第二节 常用的金属材料(7-10) 教学目标 1.了解金属材料的分类； 2.掌握黑色金属材料的分类及性质； 教学重点 1.黑色金属的性质。 教学难点 1.黑色金属的性质。 教学方法 讲授法 教学时数 4学时 共10学时 教学过程 一、金属的分类 钢、铁一类的金属被称为黑色金属。 除黑色金属以外的金属被称为有色金属。 钢铁材料的基本成分是铁和碳,所以又称为铁碳合金。 含碳量小于2.11%的铁碳合金是钢,含碳量大于2.11%的铁碳合金是铁。 二、黑色金属1.钢 a.碳素钢 b.合金钢 对钢的力学性能和物理性能影响最大的是碳的质量分布,随着含碳量的增加,钢的强度、硬度直线上升;而韧性和塑性不断下降。除此之外,在冶炼过程中加入的或原料中带入的其他元素也对钢的性能产生重要的影响,如锰和硅元素可以提高钢的强度和硬度,硫和磷元素会使钢材变脆。 a.碳素钢 除含碳量小于2.11%之外,还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质元素的钢, 我们称之为碳素钢,简称碳钢。 碳素钢具有一定的力学性能、良好的工艺性能、价格低廉,是汽车生产和其他工业产品中用量最大的金属材料。 1）碳素钢的分类 按钢中碳的含量多少可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢; 按钢的质量可分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢; 按钢的用途分为碳素结构钢、碳素工具钢和铸钢。 碳素结构钢 主要用于制作各种机器零件和工程构件,以低碳钢和中碳钢为多。 汽车上受力不大、要求一定的强度、硬度、韧性和良好的加工性能的零部件大量的使用碳素结构钢。 碳素工具钢 主要用于制作各种工、量、刃具和模具,多属于高碳钢。 铸钢 主要用于制作形状复杂,难于用锻压等方法成形的零件,如汽车上的桥壳等。 2）碳素钢的牌号 常用碳素钢的牌号及含义举例如下 Q235-AF碳素结构钢。其中Q235代表屈服强度值,A代表质量等级(A含硫磷最多、D含硫磷最少),F代表沸腾钢(冶炼时脱氧不完全) 45Mn优质碳素结构钢。其中45代表钢的平均含碳量为0.45%,Mn的含量为 0.7%～1% ZG310-570铸钢。其中310代表屈服强度值,570代表抗拉强度值 b.合金钢 合金钢是指为了改善钢的某些性能,冶炼时在碳素钢的基础上有目的地加入一种或多种合金元素所形成的钢种 常用的合金元素有:锰(Mn)、硅(Si)、铬(Cr)、 镍(Ni)、钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、钛(Ti)、磞(B)、铝(Al)、稀土(Re)等 合金元素对钢的性能影响很大,如在碳素钢中加入铬,能提高钢的强度、硬度和耐蚀性,加入镍既可以提高钢的强度,又不降低其韧性,加入硅能提高钢的强度、硬度、疲劳强度和耐腐蚀性。几种合金元素同时配合使用,对钢的性能影响比单一合金元素更为显著。 合金钢只有经过热处理后,才能达到改善机械性能的目的。 合金钢的种类很多,按用途大致可分为以下几类: 1）合金结构钢 2）合金工具钢 3）特殊性能钢 合金结构钢 低合金结构钢 在低碳钢的基础上加入少量（３%～５% ）合金元素而得到的钢 这类钢比相同含碳量的碳素钢的强度要高10%～30%,并具有较好的塑性、韧性和焊接性能。又因为它的冶炼较简单,生产成本与碳钢相近 广泛用于制作各种机器零件和工程构件 　如汽车上的车架纵梁、横梁、发动机吊耳等 用低合金结构钢取代碳素结构钢,可节约钢材,减轻重量,且使用可靠。常用的钢种有12MnV、16Mn等 合金渗碳钢 合金渗碳钢制造的零件,经热处理后,不仅有较高的表面硬度和耐磨性,而且能大幅度提高零件心部的强度和韧性,从而提高抵抗冲击载荷的能力 汽车上承受高速、重载、强冲击和剧烈摩擦的零件如活塞销、齿轮、轴类件和重要的螺栓等都是用合金渗碳钢加工经热处理制作的。 合金调质钢 合金调质钢是指经过调质处理后使用的钢,具有较高的强度和韧性。若调质后再进行淬火,则能进一步改善零件表面的耐磨性。 常用于制造承受重载荷、冲击载荷的零件。如机 床主轴、汽车半轴、连杆、转向节等。 合金结构钢的牌号 采用两位数字和化学元素符号及数字的方法表示。 前面两位数字 表示钢的平均含碳量(万分之几),后面是化学元素符号名称,如铅、铬、锰等,各元素符号后面的数字表示元素平均含量(百分之几)。 例如12CrNi2,表示钢的平均含碳量为 0.12%、平均含铬量小于1.5%、平均含镍量为2%。 其他合金钢和特殊性能钢 常用的钢种有 合金弹簧钢、 滚动轴承钢 合金工具钢 耐候钢(良好的抗大气腐蚀能力)、 不锈钢 耐磨钢 耐热钢 2.铸铁 随着技术进步,某些传统上用铸铁制造的汽车零件,已逐步由轻金属替代。 a.性能特点：与钢相比,其强度低,特别是韧性、塑性差,但铸造性能优良、耐磨、切削