资源简介

【课题】汽车常用合金钢
【教学目标】
1．了解合金元素对钢性能的影响，熟悉合金钢的牌号和分类，熟悉各种合金钢在汽车中的应用。
2．熟悉几种常用的有色金属的特性及其合金的特点、性能及其在汽车中的应用。
【教学重点、难点】
教学重点：合金钢的牌号和分类、各种合金钢在汽车中的应用。
教学难点：合金钢的牌号和分类。
【教学媒体及教学方法】
本课主要通过讲授与投影仪相结合的方法进行讲学。讲授过程中注意与已学内容进行比较。
使用的图片及表格：
表14-10 常用低合金结构钢的力学性能（摘自GB /T 1591—1988）
钢 号 钢材厚度或直径/㎜ σb/MPa σs/MPa δ5/％
不 小 于
09MnNb ≤16 410～560 295 24
10MnSiCu 4～10 490～640 345 22
16Mn ≤16 510～660 345 22
15MnV ≤4 550～700 410 19
16MnRE ≤16 510～660 345 22
15MnTi ≤25 530～680 390 20
表14-11 低合金结构在汽车上的应用
牌　　号 应　　用　　举　　例
09MnRE 水箱固定架底板，风扇叶片，横梁
16Mn 纵梁前加强板，横梁，角撑，保险杠
16MnRE 车架纵横梁，蓄电池固定框后板，汽油箱托架
10Ti 车架前横梁，中横梁前保险杠，角撑等
表14-12 常用合金渗碳钢的牌号、热处理规范及性能
牌 号 毛坯尺寸/mm 　热　　处　　理 力　　学　　性　　能 ≥
淬　　火 回　　火 σb σs δ ψ Ak
温度/℃ 冷却剂 温度/℃ 冷却剂 /MPa /％ /J
15CrA 15 880，第二次淬火700～870 油 180 油、空 685 490 12 45 55
20CrMnTi 15 880，第二次淬火870 油 200 水、空 1085 835 10 45 55
20MnVB 15 860 油 200 水、空 1085 885 10 45 55
15MnVB 15 860 油 200 水、空 885 635 10 45 55
20Mn2B 15 880 油 200 水、空 980 785 10 45 55
20MnTiB 15 860 油 200 水、空 1130 930 10 45 55
20CrNi3 25 830 水、油 480 水、油 930 735 11 55 78
20Cr 15 880，第二次淬火780～820 水、油 200 水、空 835 540 11 40 47
表14-13　常用合金渗碳钢在汽车上的应用
牌 号 应 用 举 例
车 型 零 件 名 称
15Cr EQ1092 活塞销、气门弹簧座
CA1093 活塞销、气门挺杆及调整螺栓
20CrMnTi EQ1092 二、三挡活动齿套，四、五挡滑动齿套，一挡及倒挡齿轮，变速器中间轴
CA1093 变速器齿轮及第一轴和中间轴，半轴齿轮、万向节和差速器十字轴
20MnVB EQ1092 传动轴十字轴，转向万向节十字轴，后桥减速器齿轮、差速器十字轴
15MnVB CA1093 钢板弹簧中心螺栓
EQ1092 变速器一轴、二轴、中间轴，中间轴常啮合齿轮，二、三挡滑动齿套，二、三、四、五挡齿轮
表14-14 常用合金调质钢牌号、热处理规范及性能
牌号 试样毛坏尺寸/mm 热 处 理
淬 火 回 火 σb σs δ ψ Aκ
温度/℃ 冷却介质 温度/℃ 冷却介质 /MPa /％ /J
40Cr 25 850 油 520 水、油 980 785 9 45 47
40MnB 25 850 油 500 水、油 1030 835 9 40 39
40Mn2 25 840 水 540 水 885 735 12 45 55
50Mn2 25 820 油 550 水、油 930 785 9 40 39
42CrMo 25 850 油 550 水、油 1080 930 12 45 63
30CrMnTi 试样 880 油 200 水、空 1470 － 9 40 47
注：热处理温度允许范围：淬火±15℃，低温回火30℃，高温回火±5℃
表 14-15 合金调质钢在汽车上的应用
牌　号 应　　　　用　　　　举　　　　例
车　型 零　　　　件　　　　名　　　　称
40Cr EQ1092 发动机支架固定螺栓、差速器壳螺栓、减振器销
CA1093 水泵轴、连杆、连杆盖螺栓
40MnB EQ1092 半轴、水泵轴、传动轴花键、万向节叉、转向节、气缸盖螺栓、连杆螺栓
CA1093 变速器二轴、转向节、转向臂、半轴
45Mn2 EQ1092 进气门、半轴套、钢板弹簧U形螺栓
CA1093 半轴套管、板弹簧U形螺栓
50Mn2 EQ1090 离合器从动盘、减振盘
表14-16 常用合金弹簧钢的牌号及机械性能(摘自GB /T 1222—1984)
牌 号 热 处 理 力 学 性 能 ≥
淬火温度/℃ 淬火剂 回火温度/℃ σs σb δ10 ψ
/MPa /％
65Mn 830±20 油 540 785 981 8 30
55Si2Mn 870±20 油 480 1177 1275 6 30
60Si2Mn 870±20 油 480 1177 1275 5 25
55SiMnVB 860±20 油 460 1226 1373 5 30
50CrVA 850±20 油 500 1128 1275 (δ5)10 40
表 14-17 合金弹簧钢在汽车上的应用
牌　号 应　　　　用　　　　举　　　　例
车　型 零 件 名 称
55SiMnVB EQ1092 钢板弹簧
55Si2Mn CA1093 钢板弹簧
65Mn EQ1092 气门弹簧 、制动室复位弹簧
CA1093 气门弹簧 、摇臂轴定位弹簧、离合器压紧弹簧
60Si2Mn EQ1092 牵引钩弹簧
CA1093 钢板弹簧
表 14-18 常用轴承钢的成分、热处理及用途
牌 号 化 学 成 分/％ 热 处 理 应 用 范 围
C Cr Mn Si 淬火温度/℃ 回火温度/℃ HRC
GCr9 1.0～1.10 0.9～1.20 0.25～0.45 0.15～0.35 820±10 160±10 62～66 10～20mm（滚珠轴承）
GCr15SiMn 0.95～1.05 1.40～1.65 0.95～1.25 0.95～1.25 830±10 150～180 ≥62 大型套圈、φ50～100mm (滚珠轴承）
GCr15 0.95～1.05 1.40～1.65 0.25～0.45 0.25～0.45 825～845 150～170 62～66 中小型套圈、 φ<50mm（滚珠轴承）
GSiMnV 0.95～1.05 V:0.95～ 1.05 1.35～1.85 1.35～1.85 780～810 150～170 ≥62 可代替GCr15
表 14-19 常用低合金刃具钢的牌号、成分、热处理及用途
牌号 化学成份/ ％ 热 处 理 用 途
C Si Mn Cr 淬火温度，℃及介质 HRC
9SiCr 0.85～0.95 1.20～1.60 0.30～0.60 0.95～1.25 820～860 油 62 板牙、丝锥、铰刀、搓丝板、冷冲模、冷轧 辊
CrWMn 0.95～1.05 0.40 0.80～1.10 0.90～1.20 800～830 油 62 用作淬火变形小的刀具、长铰刀、丝锥、拉刀、丝杠、冷冲模
9Mn2V 0.85～0.95 0.40 1.70～2.00 　 780～810 油 62 车床丝杠、量规、样板、冷作模具
Cr06 1.30～1.45 0.40 0.40 0.5～0.7 780～810 水 64 刮刀、刻刀、剃刀
8MnSi 0.75～0.85 0.30～0.60 0.80～1.10 　 800～820 油 60 凿子、锯条
注：除用途外，均摘自GB 1299－85《合金工具钢技术条件》
表 14-20 常用不锈钢的牌号、化学成分及热处理(摘自GB /T 1220—1992)
牌号 化学成分/％ 热 处 理/℃
C≤ Mn≤ Ni Cr 其它
1Cr18Ni9 ≤0.15 2.00 6.00～8.00 16.00～18.00 　 固溶1010～1150快冷
0Cr18Ni9 ≤0.07 2.00 8.00～11.00 17.00～19.00 　 固溶1010～1150快冷
1Cr18Ni9Ti ≤0.12 2.00 8.00～11.00 17.00～19.00 Ti5×(C％－0.02)－0.8 固溶920～1150快冷
1Cr17 ≤0.12 1.00 允许～6.00 16.00～18.00 Si≤0.75 退火780～850空冷或缓冷
1Cr13 ≤0.08 1.00 允许≤0.60 11.50～13.50 Si≤0.60 淬火950～1100 油冷 回火700～750快冷
2Cr13 0.16～0.25 1.00 允许≤0.60 12.00～14.00 Si≤0.60 淬火920～9800 油冷 回火600～750快冷
3Cr13 0.26～0.35 1.00 允许≤0.60 12.00～14.00 Si≤0.60
4Cr13 0.36～0.45 0.80 允许≤0.60 12.00～14.00 Si≤0.60 淬火1050～1100 油冷 回火电厂200～300空冷
【课时安排】
3课时
【教学建议】
授课过程中，以教材内容为主，结合实例进行讲解，注意在比较中加强学生的理解和记忆。
【教学过程】
导入
前面所学金属材料，在有些特殊要求的场合难以满足要求，但是当在碳钢中加入含量在一定范围的一种或多种元素后，就会改变其性能，可以满足一些特殊要求。本节就来学习这类材料的相关知识。
新授
第三节 汽车常用合金钢
按下面的顺序进行讲授。
一、合金钢的基本知识
合金钢的概念：
（一）合金元素对合金钢性能的影响
共5个方面的影响
（二）合金钢的分类与牌号
⒈ 合金钢的分类
合金钢的分类最常用的是下面的两种分类方法：
1） 按用途分类 有以下三种：
合金结构钢：
合金工具钢：
特殊性能钢：
2）按主要质量等级分类
普通质量
优质
特殊质量
⒉ 合金钢的牌号
结合PPT图片讲解
1）合金结构钢的牌号
2）合金工具钢的牌号
3）特殊性能钢的牌号
二、合金结构钢及其在汽车中的应用
（一）低合金结构钢
（二）合金渗碳钢
（三）合金调质钢
（四）合金弹簧钢
（五）滚动轴承钢
三、合金工具钢
（一）合金刀具钢
（二）合金模具钢
（三）合金量具钢
四、特殊性能钢
（一）不锈钢
1．铬不锈钢
2．铬镍不锈钢
（二）耐热钢
1．抗氧化耐热钢
2．热强钢
（三）耐磨钢
小结
（1）常用合金钢牌号表示方法如下：
（2）各种合金钢成分、性能特点及用途比较
钢种典型牌号 碳的质量分数 性能特点 用途
低合金结构钢09MnNb，16Mn 0.10%～0.25% 良好的塑性、韧性、和焊接性，较高的强度。 工厂构件、汽车零件
合金渗碳钢15CrA,15MnVb 0.10%～0.25% 表面高硬度、耐磨性，心部有良好的韧性。 重要的齿轮和轴类
合金调质钢40Cr,40MnB 0.25%～0.50% 良好的综合机械性能 受力复杂的重要零件（半轴、连杆、万向节）
合金弹簧钢65Mn,60Si2Mn 0.45%～0.70% 高的弹性极限、高的疲劳强度、抗拉强度及足够的塑性和韧性 钢板弹簧、气门弹簧、牵引钩弹簧等
滚动轴承钢GCr9,GCr15SiMn 0.95%～1.05% 高硬度、耐磨性及接触疲劳强度、足够的韧性 轴承、丝杠
合金工具钢 合金刀具钢 低合金刀具钢9SiCr 0.8%～1.5% 高硬度和耐磨性 低速或手动工具和刀具
高速钢W18Cr4V ＞0.7% 较高的硬度、强度和耐磨性 钻头、滚刀、铣刀
合金模具钢 冷作模具钢Cr12 0.8%～1.7% 高硬度、耐磨性及疲劳强度，变形小 各种冷作模具
热作模具钢5CrNiMo 0.3%～0.6% 较高的强度、韧性及热疲劳强度 挤压模和压铸模
合金量具钢CrMn、CrWMn 0.75%～1.5% 高硬度、高耐磨性、高尺寸稳定性及足够的韧性 测量工具
此外对特殊性能钢按照这种思路，让学生自行总结。
作业：
见《汽车机械基础学习指导与练习》93页：（四）简答题10、11

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