汽车机械基础-黑色金属.ppt

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1、1、了解金属材料力学性能的五项指标的含义、代号；2、了解铁碳合金相图的含义和应用；3、掌握碳素钢、合金钢、铸铁的分类、牌号、性能和应用；4、了解金属材料热处理的工艺和方法。项目13黑色金属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。主要用于制造车架、车轴、车身、齿轮、发动机曲轴、缸体、罩板、外壳等零件。13.1金属及合金的构造与结晶自然界中的固

2、态物质按其原子（或分子、离子）的聚集状态可分为晶体和非晶体两大类。原子按一定的几何形式周期重复排列而成的固态物质称之为晶体，原子无规则地堆积在一起的固态物质称为非晶体。由于非晶体的结构与液体结构相似，常见的有松香、沥青、玻璃等。而绝大多数的固态物质都是晶体。例如，固态金属一般就是晶体，其内部的原子排列具有规律性。晶体具有三个特征：（1）有固定熔点；（2）原子呈规则排列，宏观断口有一定形态且不光滑；（3）各向异性，由于晶体在不同方向上原子排列的密度不同，所以晶体在不同方向上的性能也不一样。一、纯金属的构造与结晶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

3、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（1）结构有序；（2）物理性质表现为各向异性；（3）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（1）结构无序；（2）物理性质表现为各向同性；（3）没有固定熔点；（4）导热率和热膨胀性小；（5）塑性形变大；晶体非晶体晶体结构示意简单立方晶体（a）晶体结构（b）晶格（c）晶胞2.常见金属的晶格类型体心立方晶格的晶胞如图所示，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)、

4、Mo(钼)等。(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)面心立方晶格常见金属的晶格种类很多，最主要的有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。（1）体心立方晶格：铬，钒，钨，钼，α铁，它们大多具有较高的强度和韧性。（2）面心立方晶格：铝，铜，铅，银，γ铁，它们大多具有较高的塑性（3）密排六方晶格：镁，锌，它们大多具有较大的脆性，

5、塑性较差。图13-3常见晶格的晶胞示意图a）体心立方b）面心立方c）密排六方金属结晶时由于结晶条件的限制以及外力作用的影响等，往往使晶体中局部区域的原子规则排列受到干扰而被破坏。这种原子排列的不完整性称为晶体缺陷。实际金属中，除了具有多晶体组织外，还存在着多种晶体缺陷。根据几何特征，一般分为以下三类：1）点缺陷2）线缺陷3）面缺陷4晶体缺陷凝固：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。5.金属的结晶（1）金属结晶过程从微观的角度看，金属结

6、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，就是原子由液体向固体表面的转移。13.1.2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。合金的构造（1）固溶体固溶体是以一种

7、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混合物。2.合金的结晶合金的结晶也是在过冷条件下形成晶核和晶核长大的过程。但是合金的结晶过程中经常会发生固相转变，即由一种固相转变为另一种固相。因此，合金的结