第六讲 金属材料的基础知识.ppt

第六讲 金属材料的基本知识 一、车用材料概述 车用材料按照用途将其划分为： 汽车工程材料和汽车运行材料。 钢铁材料 铝、锰、钛 坐垫、气囊、内饰 火花塞、玻璃、传感器 车顶导流板、风挡窗框 汽车工程材料 二、金属材料基本性能 强度 金属材料抵抗塑性变形（永久变形）或断裂的能力 低碳钢拉伸实验： 常温、静载试验 ： L=5—10d 曲线 O a b c d e 试件在拉伸过程中经历了四个阶段，有两个重要的强度指标。 ob段—弹性阶段(比例极限σp弹性极限σe ) bc段—屈服阶段 屈服点 cd段—强化阶段 抗拉强度 de段—缩颈断裂阶段 p e O a 灰铸铁拉伸时的力学性能 铸铁是脆性材料的典型代表。曲线没有明显的直线部分和屈服阶段，无缩颈现象而发生断裂破坏，塑性变形很小，其伸长率 1％ 。断裂时曲线最高点对应的应力值称为抗拉强度 。铸铁的抗拉强度极限很低，不宜用作受拉构件。 塑性 金属材料断裂前发生不可逆的永久变形的能力。 伸长率: 断面收缩率 : 试样原始横截面积 试样缩颈处横截面积 试样原始标距长度 试样被拉断后的长度 硬度 材料抵抗其它更硬物体压入其表面的能力。 冲击韧性 材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。 疲劳破坏 材料在交变应力下，长时间的工作后产生裂纹或突然发生断裂 。 三、金属材料的加工工艺性能 四、车用金属材料及非金属材料 碳钢 碳素钢（碳钢） 碳素钢的合金元素含量低， GB/13304—91规定，Cr＜0.30％、Mn＜1.0％、Mo＜0.05％、Si＜0.50％、Ti＜0.05％、W＜0.10％、V＜0.04％。 碳素钢中的碳质量分数 2.11％， 钢中还含有C、Si、Mn、S、P等合金元素。 碳素钢中各元素对钢性能的影响 C的影响：碳质量分数小于0.9％时，随碳质量分数的增加，钢的强度、硬度呈直线上升，而塑性、韧性下降。当碳质量分数大于0.9％时，硬度继续上升，而强度开始下降，塑性、韧性继续下降。 Mn和Si：有益元素。通常Mn含量在0.25～0.80％，最高达0.70～1.2％。Mn与S、O可形成MnO、MnS，起到脱氧去硫的作用，从而可降低钢的热脆性；Mn和Si可溶于铁素体中形成固溶体，从而提高钢的强度和硬度。 S和P：有害元素。S与Fe形成的FeS与Fe在钢中形成低熔点的共晶体（熔点983℃），分布在晶界上，在1000～1200℃对钢进行加热锻造时，共晶体将熔化，使钢产生热脆开裂现象。P与Fe形成的Fe3P极脆。含P量高时，在室温或较低温度进行加热时易变脆开裂，称为冷脆。 碳素结构钢 约占钢总产量的 70～80％，大部分作工程结构件。 牌号：Q+σS+质量等级+脱氧方法 质量等级为 A、B、C、D四个等级。 脱氧方法： F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢）、TZ（特殊镇静钢）；Z、TZ在牌号中不标出。 如：Q215-A·F表示σS≥215MPa，质量为A级的沸腾钢； Q235-B·b表示σS≥235MPa，质量为B级的半镇静钢。 用途： Q195、Q215、Q235A、Q235B等钢塑性较好，通常轧制成型材，如钢板、钢管等，用于桥梁、建筑、车辆行业；Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。这类钢一般在热轧状态使用，不再进行热处理。 优质碳素结构钢 特点： 用平炉或电炉冶炼。其中 S＜0.035％、P＜0.035％，化学成分加以严格控制，塑性、韧性较高，多用于制造重要的零件。这类钢 HBS、σS、σb高，经热处理后力学性能较好。 牌号： 钢的牌号用 2位数字表示，数字表示钢的平均含碳量的万分数。 例： 45钢表示平均含碳量为0.45％的优质碳素结构钢。 数字后加F的为沸腾钢，如08F； 数字后加Mn的为含锰量较高的钢,如45Mn。 优质碳素结构钢 牌号自08，10～80，中间为5进制。 08、10钢，含碳量很低，塑性很好，可用来作冲压件。 15～25钢，低碳钢，σb不高，而塑性韧性较好，具有良好的冲压性和可焊性，可用来制作冲压件、螺钉、螺帽等。经渗碳淬火后可获得表面硬度高而心部韧性好的零部件，常用作渗碳用钢，亦称碳素渗碳钢。 30～50钢，中碳钢，经调质处理后使用，可获得既有一定强度和硬度，又有一定塑性和韧性良好配合的综合力学性能，亦称碳素调质钢，可制作锻件、热冲压件、冷镦件、齿轮、轴类等零件。 55～80钢，含碳量较高，强度高而塑性低，具有一定的耐磨性，经热处理后有很高的弹性极限，常用于制造各种弹性零件，亦称碳素弹簧钢。也可用作耐磨零件和机车车轮等。 铸造碳钢 用于铸造的碳素钢称为铸造