汽车机械基础教学全套课件高职汽车类项目13 黑色金属.ppt

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1、学习目标：1.了解铁碳合金相图的含义和应用；2.掌握碳素钢、合金钢、铸铁的分类、牌号、性能和应用；3.了解金属材料热处理的工艺和方法。能力目标：能够掌握汽车上常用黑色金属的性能、牌号及用途。素质目标：勤于思考、善于学习讨论和交流；具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。金属材料是目前汽车上应用最广的工程材料。通常把金属材料分为两大类：黑色金属和有色金属。黑色金属是指钢铁材料，有色金属是指除钢铁材料以外的其他所有金属材料，如铝、铜、镁及其合金。钢铁材料在我国汽车工业中仍占主流地位。其特点是价格低廉，比强度高，便于加工，因而得到广泛的应用。主要用于制造

2、车架、车轴、车身、齿轮、发动机曲轴、缸体、罩板、外壳等零件。一、金属及合金的构造与结晶在外界条件固定时，材料的性能取决于其化学成分与材料内部的组织结构。材料的化学成分不同，性能当然不同；然而化学成分相同的材料，通过热处理改变其组织结构，性能也会差别很大。所以，首先应该了解金属及合金的组织结构。材料在使用状态下通常都是固态。固态物质按原子（或分子）排列的特点可分为晶体与非晶体。（1）纯金属的构造与结晶晶体非晶体固态物质按其内部微粒的构成，可分为晶体与非晶体两类。1）晶体：微粒呈规则排列的固态物质。几乎所有金属，大部分陶瓷凝固时都要发生结晶。晶体的特点是：a结构有序；

3、b物理性质表现为各向异性；c有固定的熔点。2）非晶体：微粒呈无规则排列的固态物质。如玻璃、塑料等。非晶体材料的特点是：a结构无序；b物理性质表现为各向同性；c没有固定熔点；d导热率和热膨胀性小；e塑性形变大；（2）晶体的基本概念晶格：为便于研究各种晶体中原子或分子的排列情况，通常把原子抽象为几何点，并用许多假想的直线连接起来，这样得到的三维空间几何格架称为晶格。晶胞：组成晶格的最小几何单元称为晶胞。晶体结构示意简单立方晶体（a）晶体结构（b）晶格（c）晶胞3.常见金属的晶格类型(1)体心立方晶格体心立方晶胞（a）模型；（b）晶胞；（c）晶胞原子数体心立方晶格的晶

4、胞如图所示，形状是立方体，在晶胞的8个节点上各有一个原子，晶胞中心也有一个原子。属于这类晶格的金属有α-Fe、Cr（铬)、V(钒)、W(钨)、Mo(钼)等。面心立方晶胞如图所示，形状也是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角和六个面的中心。属于这类晶格的金属有γ-Fe、Al、Cu、Ni、Au、Ag、Pb等。面心立方晶胞（a）模型；（b）晶胞；（c）晶胞原子数(2)面心立方晶格典型晶体结构示意某些金属在固态下的晶体结构是不固定的，而是随着温度、压力等因素的变化而变化，如铁、钛等，这种现象称为同素异晶转变，也称为重结晶。下面以铁为例子来说明同素异晶转变：金属的同素异晶

5、转变为其热处理提供基础，钢能够进行多种热处理就是因为铁能够在固态下发生同素异晶转变。(3)同素异晶转变凝固：物质由液态转变为固态的过程。结晶：晶体材料的凝固过程称为结晶。通常把金属从液态转变为固态的过程称为一次结晶，而金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程称为二次结晶或重结晶。4.金属的结晶（1）金属结晶过程从微观的角度看，金属结晶是由晶核的形成和长大这两个基本过程组成。1）晶核的形成　　液体中最初形成的一些作为结晶中心的稳定的微小晶体称为晶核，它的形成有两种方式。a）自发形核b）非自发形核2）晶核的长大　　晶核形成后，随后便是长大。晶核长大的实质，就是

6、原子由液体向固体表面的转移。金属结晶示意图树枝状结晶图示金属的树枝晶（2）晶粒度晶粒度　晶粒度是表示晶粒大小的指标。晶粒大小对金属性能的影响一般来说，金属的晶粒越细，常温下强度硬度越高,塑性韧性越大。所以细化金属晶粒是提高其常温性能的最佳手段之一。（3）晶粒大小的控制过冷度的影响二、合金的构造与结晶纯金属具有良好的物理和化学性能，但机械性能很差，价格昂贵，种类有限。为了满足各种机器零件对不同性能的要求，因此出现了合金。合金是由两种或两种以上的金属元素或由金属与非金属元素构成的具有金属特性的物质。钢和生铁就是铁和碳的合金；黄铜就是铜和锌的合金。1.合金的构造分

7、为三大类：固溶体、金属化合物、机械混合物。（1）固溶体固溶体是以一种金属元素的晶格为溶剂，其他元素的原子为溶质，溶质原子溶入溶剂晶格而形成的均匀固体。（2）金属化合物构成合金的元素相互化合而生成的新物质。它的晶格类型和性能完全不同于组成它的任一元素的晶格和性能。它具有一定的化学成分及新的晶格。金属化合物一般有较高的熔点、较高的硬度和较大的脆性。合金中出现化合物时，可提高强度、硬度和耐磨性，但降低塑性。（3）机械混合物两种或两种以上的金属晶体相互混合而生成的组织。它可以由纯金属、固溶体、金属化合物等晶体相互任意混合而成。钢中的珠光体就是由固溶体和金属化合物组成的机械

8、混合物。2