汽車機(jī)械基礎(chǔ)-課件(2)

1、模塊1汽 車 材 料單元1金屬材料的力學(xué)性能單元2純金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶單元3鐵 碳 合 金單元4鋼的熱處理單元5合金鋼單元6鑄鐵單元7有 色 金 屬單元8非金屬材料及復(fù)合材料單元9汽車運(yùn)行材料單元1金屬材料的力學(xué)性能應(yīng)知應(yīng)會了解金屬材料的性能、分類方法。理解測試各種性能指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)原理。掌握金屬材料力學(xué)性能指標(biāo)的概念、符號和物理意義。課題1強(qiáng)度與塑性課題2硬度課題3沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度課題1強(qiáng)度與塑性一、拉伸試驗(yàn)圖1-1拉伸試樣示意圖a) 拉伸前b) 拉伸后圖 1-2低碳鋼力-伸長曲線1.彈變階段(Oe)此階段試樣只產(chǎn)生彈性變形，載荷卸掉后，試樣會恢復(fù)到原來的尺寸。2.屈服階段(es)此時不僅有彈性

2、變形，還發(fā)生了塑性變形。即載荷卸掉后，一部分形變恢復(fù)，還有一部分形變不能恢復(fù)，形變不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形或永久變形。3.強(qiáng)化階段(sb)為使試樣繼續(xù)變形，載荷必須不斷增加，隨著塑性變形增大，材料變形抗力也逐漸增加。4.縮頸階段(bk)5.試樣發(fā)生斷裂(k點(diǎn))4.縮頸階段(bk)載荷達(dá)到最大值時試樣的直徑發(fā)生局部收縮，稱為“縮頸”。此時變形所需的載荷逐漸降低。5.試樣發(fā)生斷裂(k點(diǎn))應(yīng)當(dāng)指出的是，并不是所有金屬材料的拉伸曲線都明顯地分為上述幾個階段，如鑄鐵的拉伸曲線就沒有明顯的屈服階段和縮頸階段。圖 1-3鑄鐵力-伸長曲線課題1強(qiáng)度與塑性二、強(qiáng)度1.彈性極限e2.屈服點(diǎn)s3.強(qiáng)度極限(抗拉強(qiáng)

3、度)b材料產(chǎn)生完全彈性變形時所承受的最大應(yīng)力稱為彈性極限。彈性極限是彈性零件的設(shè)計(jì)依據(jù)材料開始發(fā)生明顯塑性變形時的最小應(yīng)力值稱為屈服點(diǎn)。試樣被拉斷前所能承受的最大應(yīng)力稱為強(qiáng)度極限。強(qiáng)度極限一般作為脆性材料零件的設(shè)計(jì)和選材的主要依據(jù)。課題1強(qiáng)度與塑性三、塑性1.斷后伸長率2.斷面收縮率在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后的伸長量與原始標(biāo)距長度的百分比稱為斷后伸長率。試樣拉斷后，斷口處橫截面積最大縮減量與原橫截面積的百分比稱為斷面收縮率。課題2硬度一、布氏硬度布氏硬度試驗(yàn)是用一定直徑的硬質(zhì)合金球在一定載荷作用下壓入試樣表面，保持圖1-4布氏硬度試驗(yàn)原理圖一定時間后卸除載荷，測量其壓痕直徑，計(jì)算硬度值。布氏硬度

4、值用球面壓痕單位表面積上所承受的平均壓力來表示，符號為HBW(新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 231.12002規(guī)定符號，舊標(biāo)準(zhǔn)為HBS或HBW)。布氏硬度的經(jīng)驗(yàn)公式如下：圖1-4布氏硬度試驗(yàn)原理圖課題2硬度二、洛氏硬度圖1-5洛氏硬度測量原理圖表1-1常用的三種洛氏硬度試驗(yàn)條件及應(yīng)用范圍課題3沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度一、沖擊韌度材料抵抗沖擊載荷的能力稱為韌性。沖擊韌度是材料抵抗沖擊載荷能力的指標(biāo)之一，它是用一次擺錘沖擊試驗(yàn)來測定金屬材料的韌性圖1-6沖擊試驗(yàn)原理1支座2試樣3指針4擺錘課題3沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度二、疲勞強(qiáng)度金屬材料所承受的交變載荷大小與遭受破壞前的交變載荷循環(huán)次數(shù)有關(guān)，即交變載荷愈大，破壞前的載荷循

5、環(huán)次數(shù)就越少，反之則越多。金屬材料在無數(shù)次重復(fù)交變載荷作用下不被破壞的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度(疲勞極限)。圖1-7疲勞曲線和對稱循環(huán)交變應(yīng)力圖a) 疲勞曲線b) 稱循環(huán)交變應(yīng)力單 元 小 結(jié)1.金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能兩大類。2.使用性能包括力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能。3.材料的力學(xué)性能指標(biāo)e、s、02、b、-1、HBW、HRC是汽車零件設(shè)計(jì)、制造、使用的重要依據(jù)。4.金屬材料的硬度常用布氏硬度值和洛氏硬度值表示。5.材料的工藝性能包括鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能、切削加工性能、熱處理性能等。單元2純金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶應(yīng)知應(yīng)會掌握晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識及金屬是極晶體結(jié)構(gòu)。掌握純金屬的結(jié)

6、晶過程及同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。掌握細(xì)晶強(qiáng)化的基本原理。課題1晶體結(jié)構(gòu)基本知識課題2純金屬的結(jié)晶課題1晶體結(jié)構(gòu)基本知識圖2-1原子堆積圖形、晶格、晶胞示意圖a)原子堆積模型b)晶格c)晶胞課題1晶體結(jié)構(gòu)基本知識一、晶格和晶胞(1)晶格組成金屬的原子都是在它自己的固定位置上作熱振動，要表達(dá)這種狀態(tài)下的原子的排列和規(guī)律性是比較困難的。(2)晶胞晶體中原子排列具有周期性的特點(diǎn)。(3)晶格常數(shù)晶胞的大小用晶胞各棱邊長度a、b、c和棱邊夾角、來表示，其中a、b、c稱為晶格常數(shù)，其單位是納米(1nm=10-9m)，金屬的晶體常數(shù)一般為17nm。圖2-2原子堆積圖形、晶格、晶胞示意圖a)原子堆積模型b)晶格c)晶胞課

7、題1晶體結(jié)構(gòu)基本知識二、金屬中常見晶格類型(1)體心立方如圖2-2a所示，體心立方晶格中，金屬原子分布在立方晶胞的8個角上和體的中心，如金屬M(fèi)o、Cr、W、V和-Fe都具有體心立方晶格。(2)面心立方如圖2-2b所示，面心立方晶格中，金屬原子分布在立方晶胞的8個角上和6個面的中心，如金屬Al、Cu、Ni、Pb和-Fe都具有面心立方晶格。(3)密排六方如圖2-2c所示，密排六方晶格中，金屬原子分布在六方晶格的12個角上和上下底面的中心以及兩底面之間的3個均勻分布的間隙內(nèi)，如金屬Zn、Mg和Be都具有密排六方晶體。課題1晶體結(jié)構(gòu)基本知識三、金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)圖2-3金屬的多晶體結(jié)構(gòu)a)晶粒與晶界b

8、)金屬多晶體晶格示意圖圖2-4晶體缺陷a)點(diǎn)缺陷b)線缺陷c)面缺陷課題2純金屬的結(jié)晶一、結(jié)晶過程圖2-5純金屬結(jié)晶時的冷卻曲線圖2-6金屬結(jié)晶過程示意圖圖2-7形核速度N和晶核長大速度G與過冷度T的關(guān)系課題2純金屬的結(jié)晶二、細(xì)晶強(qiáng)化表2-1不同晶粒大小純鐵的力學(xué)性能(1)變質(zhì)處理是在液態(tài)金屬中添加變質(zhì)劑來細(xì)化晶粒。(2)振動金屬結(jié)晶時，如對液態(tài)金屬附加機(jī)械振動、超聲波振動、電磁振動，可使枝晶尖端破碎而增加新的結(jié)晶核心，從而提高形核率，晶粒細(xì)化。課題2純金屬的結(jié)晶三、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變圖2-8純鐵的冷卻曲線及同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1.為了了解金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將金屬晶體原子結(jié)構(gòu)抽象表示成晶格，晶格中的

9、最小幾何單元稱為晶胞，晶胞的大小用晶胞各棱邊長度a、b、c和棱邊夾角、來表示。2.絕大多數(shù)金屬的晶體結(jié)構(gòu)都屬于體心立方、面心立方和密排六方等三種典型結(jié)構(gòu)。3.實(shí)際使用的金屬材料，絕大部分并非理想的單晶體，而是由許多小晶體(晶粒)組成的多晶體結(jié)構(gòu)。4.金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，是原子由不規(guī)則的排列轉(zhuǎn)變到有規(guī)則的排列，形成晶體的過程，稱為金屬的結(jié)晶。5.一般來說，晶粒越細(xì)小，金屬的力學(xué)性能如強(qiáng)度、韌性、塑性都越好，因此晶粒細(xì)化是提高金屬力學(xué)性能的重要手段之一，增加金屬過冷度T可以細(xì)化晶粒。單 元 小 結(jié)6.液態(tài)純鐵在1538進(jìn)行結(jié)晶，得到具有體心立方晶格的-F；-F繼續(xù)冷卻到1394時發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

10、，稱為面心立方晶格的-F；-F再冷卻到912時又發(fā)生一次同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，成為體心立方晶格的-F。單 元 小 結(jié)單元3鐵 碳 合 金課題1合 金 結(jié) 構(gòu)課題2鐵碳合金基本組織課題3鐵碳合金相圖課題4典型鐵碳合金冷卻結(jié)晶分析課題5鐵碳合金成分、組織、性能的關(guān)系課題6非合金鋼(碳素鋼)課題1合 金 結(jié) 構(gòu)一、合金的基本概念1.合金2.相合金，是指由兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬元素與非金屬元素，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成，并有金屬特征的物質(zhì)。相，是指合金系統(tǒng)中具有相同的化學(xué)成分、相同的晶體機(jī)構(gòu)和相同的物理或化學(xué)性能，并與該系統(tǒng)的其余部分以界面分開的部分。課題1合 金 結(jié) 構(gòu)二、合金中相的基本結(jié)構(gòu)

11、1.固溶體(1)置換固溶體由溶質(zhì)原子代替一部分溶劑原子而占據(jù)溶劑晶格中某些結(jié)點(diǎn)位置而形成的固溶體，稱為置換固溶體，如圖3-1a所示。(2)間隙固溶體由溶質(zhì)原子嵌入溶劑晶格中的結(jié)點(diǎn)間的空隙中而形成的固溶體，成為間隙固溶體，如圖3-1b所示。(3)固溶體的晶格畸變及其對性能的影響在固溶體中，由于溶質(zhì)原子的溶入，導(dǎo)致晶格畸變，置換固溶體在溶質(zhì)原子直徑較大時形成正畸變(晶格常數(shù)增加)，原子較小時形成負(fù)畸變(晶格常數(shù)減小)；間隙固溶體的晶格都形成正畸變；而且溶質(zhì)的原子含量越大晶格畸變越大，如圖3-2所示。圖3-1固溶體的類型a)置換固溶體b)間隙固溶體圖3-2固溶體中晶格畸變示意圖圖3-3FC的晶體結(jié)構(gòu)

12、2.金屬化合物金屬與金屬或金屬與類金屬、非金屬之間形成的具有金屬特性的化合物相。金屬化合物是很多金屬材料中一種基本組成相，如鋼中的滲碳體(Fe3C)、黃銅中的(CuZn)相。金屬化合物一般都能用化學(xué)式表示其組成，具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，F(xiàn)e3C的晶體結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。它們一般熔點(diǎn)較高，硬而脆，當(dāng)合金中出現(xiàn)金屬化合物時，通常能夠提高合金的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但會降低塑性和韌度。僅由一種固溶體組成的合金，由于強(qiáng)度不高，其應(yīng)用受到限制。所以，多數(shù)合金都是由固溶體和少量金屬化合物的融合物。人們可以通過調(diào)整固溶體的溶解度和分布于其中的化合物的形狀、大小、數(shù)量和分布來調(diào)整合金的性能，以滿足不同的需要。課題2

13、鐵碳合金基本組織1.固溶體(1)鐵素體(F)碳溶入體心立方晶格的-Fe中所形成的間隙固溶體稱為鐵素體，用符號F表示。(2)奧氏體(A)碳溶入面心立方晶格的-Fe中所形成的間隙固溶體稱為奧氏體，用符號A表示。2.滲碳體滲碳體是一種鐵碳化合物，用符號Fe3C表示。其含碳量為6.69%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，硬度很高，塑性、韌度很差，0。滲碳體在金相顯微鏡下的形態(tài)很多，可呈片狀、粒狀、網(wǎng)狀和板條狀。它的形狀和分布對鋼的性能有很大的影響，滲碳體是鋼中的主要強(qiáng)化相。課題2鐵碳合金基本組織3.機(jī)械混合物(1)珠光體(P)珠光體是鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，用符號P表示。(2)萊氏體(Ld)1)高溫萊氏體，由奧氏體和

14、滲碳體組成，用符號Ld表示。2)低溫萊氏體，由珠光體和滲碳體組成，用符號Ld表示。表3-1鐵碳合金基本相的力學(xué)性能課題3鐵碳合金相圖一、簡化的鐵碳合金相圖圖3-4Fe-C合金的各種化合物圖3-5Fe-FC狀態(tài)圖圖3-6簡化了的Fe-FC狀態(tài)圖課題3鐵碳合金相圖二、鐵碳合金相圖中重要的點(diǎn)和線1. Fe-Fe3C相圖中的特性點(diǎn)表3-2簡化的Fe-FC相圖的特性點(diǎn)1. Fe-Fe3C相圖中的特性點(diǎn)(1)C點(diǎn)為共晶點(diǎn)合金在平衡結(jié)晶過程中冷卻到1148時，C點(diǎn)成分的L發(fā)生共晶反應(yīng)，生成E點(diǎn)成分的A和Fe3C。(2)S點(diǎn)為共析點(diǎn)合金在平衡結(jié)晶過程中冷卻到727時，點(diǎn)成分的發(fā)生共析反應(yīng)，生成P點(diǎn)成分F和Fe

15、3C。(3)E點(diǎn)為鋼和鐵的分界點(diǎn)凡碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.02182.11之間的鐵碳合金稱為鋼，凡碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.116.69之間的鐵碳合金稱為鑄鐵。課題3鐵碳合金相圖2. Fe-Fe3C相圖中的特性線表3-3簡化的Fe-FC相圖的特性線課題4典型鐵碳合金冷卻結(jié)晶分析一、鐵碳合金分類1.工業(yè)純鐵2.鋼wC0.02180.0218wC2.11 (1)共析鋼wC0.77(2)亞共析鋼0.0218wC0.77%(3)過共析鋼0.77wC2.11課題4典型鐵碳合金冷卻結(jié)晶分析3.白口鑄鐵(1)亞共晶白口鑄鐵2.11wC4.3%(2)共晶白口鑄鐵wC4.3(3)過共晶白口鑄鐵4.3wC6.69%課題4典型鐵碳合

16、金冷卻結(jié)晶分析二、典型鐵碳合金的結(jié)晶過程分析1.共析鋼結(jié)晶過程分析2.亞共析鋼冷卻過程分析3.過共析鋼冷卻過程分析.共析鋼結(jié)晶過程分析圖3-7共析鋼冷卻過程示意圖.亞共析鋼冷卻過程分析圖3-8亞共析鋼冷卻過程示意圖3.過共析鋼冷卻過程分析圖3-9過共析鋼冷卻過程示意圖課題5鐵碳合金成分、組織、性能的關(guān)系一、含碳量對鐵碳合金組織的影響圖3-10鐵碳合金的成分組織性能的對應(yīng)關(guān)系表3-4鐵碳合金分類及室溫平衡組織課題5鐵碳合金成分、組織、性能的關(guān)系二、含碳量對鐵碳合金性能的影響圖3-11碳鋼的力學(xué)性能與碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系(正火)課題6非合金鋼(碳素鋼)一、常存元素對非合金鋼的影響1.錳(Mn)2.硅(

17、Si)碳鋼中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.25%0.8%，錳大部分溶于鐵素體中，形成置換固溶體，因此具有固溶強(qiáng)化作用；錳與硫結(jié)合可形成高熔點(diǎn)(1620)的MnS，從而消除硫的有害作用；錳還能增加珠光體的相對含量，并細(xì)化珠光體，從而提高鋼的強(qiáng)度。但當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小時，對鋼的性能影響不明顯。在碳鋼中，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于0.4%，硅能溶于鐵素體，也具有強(qiáng)化作用，但同時降低鋼的韌度和塑性。當(dāng)硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小時，對鋼的性能影響也不明顯。課題6非合金鋼(碳素鋼)一、常存元素對非合金鋼的影響3.硫(S)4.磷(P)硫在鋼中常以FeS的形式存在，而FeS與Fe形成熔點(diǎn)較低(985)的共晶體，分布在晶粒的晶界上，當(dāng)

18、鋼加熱到10001200進(jìn)行熱加工時，F(xiàn)eS共晶體已經(jīng)熔化，這將造成鋼材料在熱加工過程中分裂，使鋼材變得極脆，這種現(xiàn)象稱為熱脆性。室溫下，鋼中的磷全部溶于鐵素體中，能使鋼的強(qiáng)度增加，但也能使其室溫特別是低溫時塑性和韌度大大下降，這種現(xiàn)象稱為冷脆性。同時，磷在合金的結(jié)晶過程中容易產(chǎn)生偏析，使合金局部磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，造成冷脆。課題6非合金鋼(碳素鋼)二、非合金鋼的分類1.按碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分2.按材質(zhì)(主要根據(jù)硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù))分(1)低碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)C0.25%的鋼。(2)中碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%C0.60%。(3)高碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)C0.60%。(1)普通鋼S0.055%,P0.045%。(

19、2)優(yōu)質(zhì)鋼S0.040%,P0.040%。(3)高級優(yōu)質(zhì)鋼S0.030%,P0.035%。(4)特級優(yōu)質(zhì)鋼S0.025%,P0.030%。課題6非合金鋼(碳素鋼)二、非合金鋼的分類3.按用途分4.按冶煉方法分5.按煉鋼和脫氧程度分(1)碳素結(jié)構(gòu)鋼用于制造各種機(jī)器零件和工程結(jié)構(gòu)件。(2)碳素工具鋼用于制造各種刀具，質(zhì)量和模具。按冶煉方法分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼。按煉鋼和脫氧程度分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。課題6非合金鋼(碳素鋼)三、非合金鋼的編號，性能和用途1.碳素結(jié)構(gòu)鋼表3-5碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號、化學(xué)成分及力學(xué)性能(摘自GB/T 7001988)課題6非合金鋼(碳素鋼)三、非合金鋼的編號，性

20、能和用途2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(1)普通含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼所謂普通含錳量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)Mn)，是指對于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)C0.25%的碳素結(jié)構(gòu)鋼，Mn=0.35%0.65%；對于C0.25%的碳素結(jié)構(gòu)鋼，Mn=0.50%0.80%。(2)較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼所謂較高含錳量Mn，即是指對于C=0.15%0.60%的碳素結(jié)構(gòu)鋼，Mn=0.70%1.00%；對于C0.60%的碳素結(jié)構(gòu)鋼，Mn=1.00%。課題6非合金鋼(碳素鋼)三、非合金鋼的編號，性能和用途3.碳素工具鋼表3-8碳素工具鋼的牌號、化學(xué)成分及用途(GB/T 12981986)課題6非合金鋼(碳素鋼)三、非合金鋼的編號，性能和用途4.碳素鑄

21、鋼表3-9鑄造用鑄鋼的牌號、化學(xué)成分及力學(xué)性能4.碳素鑄鋼表3-10工程用鑄鋼的牌號、化學(xué)成分及力學(xué)性能(GB/T 113521989)單 元 小 結(jié)1.合金由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素組合而成，并有金屬的特征。2.鐵碳合金五種基本組織中，固溶體(鐵素體、奧氏體)，金屬化合物(滲碳體)都是組成合金的基本相，而珠光體和萊氏體則是由基本相(固溶體和金屬化合物)混合而成的機(jī)械混合物。3.鐵碳合金中，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過6.69%的鐵碳合金脆性很大，沒有使用價(jià)值，所以鐵碳合金相圖只研究含碳量從0%6.69%的鐵碳合金組織，此時相圖的組元分別為Fe和Fe3C。4.熟練掌握并繪制鐵碳合金相圖

22、的全貌，能標(biāo)出圖上的特性點(diǎn)、線及其溫度和成分，能填上各相區(qū)域的相和組織的組成。5.利用冷卻曲線分析各種典型成分鐵碳合金的冷卻結(jié)晶過程。6.根據(jù)含碳量，鐵碳合金可分為三類：工業(yè)純鐵、鋼和白口鑄鐵，鋼又可分為亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼，白口鑄鐵又可分為亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵和過共晶白口鑄鐵。7.碳鋼又稱碳素鋼，通常指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11%的鐵碳合金。單 元 小 結(jié)單元4鋼的熱處理應(yīng)知應(yīng)會了解熱處理原理。了解退火、正火、淬火、回火、表面淬火、滲碳方法。了解退火、正火、淬火、回火、表面淬火、滲碳的目的及用途。課題1熱處理基本知識課題2鋼的整體熱處理課題3鋼的表面熱處理課題1熱處理基本知識一、

23、熱處理基本知識(1)整體熱處理包括退火、正火、淬火和回火等。(2)表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理。圖4-1熱處理工藝曲線課題1熱處理基本知識二、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變1.鋼在加熱(或冷卻)時的組織轉(zhuǎn)變溫度圖4-2鋼在加熱、冷卻時Fe-FC狀態(tài)圖上各臨界點(diǎn)的位置2.鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變(1)奧氏體的形成共析鋼的室溫組織為珠光體，當(dāng)加熱到Ac1溫度時，會發(fā)生珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變過程包括四個階段，如圖4-3所示。(2)奧氏體晶粒控制奧氏體的晶粒大小對鋼熱處理后的性能影響較大。圖4-3奧氏體的形成a)奧氏體晶體的形成b)奧氏體的長大c)殘余滲碳體的溶解d)奧氏體成分的均勻化課題1熱處理基本知

24、識三、鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變圖4-4熱處理的不同冷卻方式課題1熱處理基本知識三、鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變1.過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖4-5共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖課題1熱處理基本知識2. 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用圖4-12等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻時的應(yīng)用課題2鋼的整體熱處理一、退火二、正火三、淬火四、回火一、退火圖4-13碳鋼各種退火、正火加熱溫度一、退火1.完全退火2.球化退火3.去應(yīng)力退火1.完全退火完全退火是將鋼件加熱到Ac3以上3050，經(jīng)完全奧氏體化后進(jìn)行隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝。完全退火的目的是細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度、改善切削加工性能。完全退火主要用于亞共析鋼鑄件、鍛件

25、和軋件。2.球化退火球化退火是將鋼件加熱到Ac1以上2030，較長時間保溫后隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝。球化退火所得組織為球狀珠光體。其目的是降低硬度、改善切削加工性能，為淬火做組織準(zhǔn)備。球化退火主要適用于共析鋼或過共析鋼，如工具鋼和滾動軸承鋼等。3.去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火是將鋼件加熱到Ac1以下某一溫度(500650)，保溫后隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝。去應(yīng)力退火目的是消除鑄件、鍛件、焊接件等的殘余內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，減小變形。二、正火正火是將鋼加熱到Ac3或Accm以上3050，保溫后再在空氣中冷卻的熱處理工藝(見圖4-13)。正火的目的是細(xì)化晶粒、調(diào)整硬度、消除網(wǎng)狀的二次滲碳體，基本與退火相

26、同。正火與退火的最大區(qū)別在于正火的冷卻速度快，生產(chǎn)率高，操作簡便，強(qiáng)度和硬度稍有提高。為了便于切削加工，低碳鋼常先正火，高碳鋼常先退火。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型鑄件，不宜采用正火，必須用退火，以防止正火產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力而使工件變形、開裂。三、淬火1.淬火介質(zhì)2.常用淬火方法3.鋼的淬透性4.鋼的淬硬性三、淬火圖4-14淬火加熱溫度三、淬火1.淬火介質(zhì)圖4-15理想的淬火冷卻曲線淬火過程是冷卻非?？斓倪^程。為了得到馬氏體組織，淬火冷卻速度必須大于臨界冷卻速度vK。但是，冷卻速度快必然產(chǎn)生很大的淬火內(nèi)應(yīng)力，這往往會引起工件變形。常用的淬火介質(zhì)是水、鹽或堿的水溶液和各種礦物油、植物油。2.常用淬火方法(1)

27、單液淬火它是將奧氏體狀態(tài)的工件放入一種淬火介質(zhì)中一直冷卻到室溫的淬火方法(見圖4-16曲線a)。(2)雙液淬火它是先將奧氏體狀態(tài)的工件在冷卻能力強(qiáng)的淬火介質(zhì)中冷卻至接近Ms點(diǎn)溫度時，再立即轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的淬火介質(zhì)中冷卻，如先水后油(圖4-16曲線b)。(3)分級淬火它是將奧氏體狀態(tài)的工件首先淬入略高于鋼的Ms點(diǎn)的鹽浴或堿浴爐中保溫，當(dāng)工件內(nèi)外溫度均勻后，再從浴爐中取出空冷至室溫，完成馬氏體轉(zhuǎn)變(見圖4-16曲線c)。(4)等溫淬火它是將奧氏體化后的工件在稍高于Ms溫度的鹽浴或堿浴中冷卻并保溫足夠時間，從而獲得下貝氏體組織的淬火方法(見圖4-16曲線d)。(2)雙液淬火圖4-16常用淬火方法3

28、.鋼的淬透性(1)淬透性的概念鋼的淬透性是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力，其大小用鋼在一定條件下淬火獲得的淬硬層深度來表示。(2)影響淬透性的因素影響淬透性的主要因素是鋼中合金元素，除Co以外，幾乎所有溶于奧氏體中的合金元素都能提高淬透性。4.鋼的淬硬性淬硬性指鋼經(jīng)過淬火后形成的馬氏體所能達(dá)到的最高硬度。影響淬硬性的主要因素是鋼中含碳量。含碳量越高，碳的過飽和度就越大，硬度越高，淬硬性越好。四、回火(1)低溫回火回火溫度為150250 ，得到回火馬氏體(M回)。(2)中溫回火回火溫度為350500 ，得到回火托氏體(T回)。(3)高溫回火回火溫度為500650，得到回火索氏體(S

29、回)。(1)低溫回火回火溫度為150250 ，得到回火馬氏體(M回)。目的是減少內(nèi)應(yīng)力和脆性，提高塑、韌性，保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性。主要用于處理高碳鋼或者高碳合金鋼制作的量具、刀具、滾動軸承、滲碳和表面淬火零件。(2)中溫回火回火溫度為350500 ，得到回火托氏體(T回)。其性能特點(diǎn)是具有較高的彈性和強(qiáng)度，并保持一定的韌性和較高的硬度。主要用于彈簧、發(fā)條、鍛模等。(3)高溫回火回火溫度為500650，得到回火索氏體(S回)。其性能特點(diǎn)是具有良好的綜合力學(xué)性能。習(xí)慣上把淬火加高溫回火的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理，它主要用于齒輪、軸類、連桿、螺栓等。課題3鋼的表面熱處理一、表面淬火二、化學(xué)熱處理一

30、、表面淬火1.感應(yīng)加熱表面淬火圖4-17感應(yīng)加熱表面淬火示意圖一、表面淬火2.火焰加熱表面淬火圖4-18火焰加熱表面淬火示意圖一、表面淬火3.激光熱處理激光熱處理是利用激光器發(fā)射出的高能量密度的激光束，對工件表面進(jìn)行掃描加熱的熱處理工藝。激光束使金屬表面的一個小部分迅速升溫，但當(dāng)激光束移開該加熱表面后，該處的熱要傳導(dǎo)到其余冷的部分去，可以自行冷卻淬火，而不需要采取另外的急冷措施。二、化學(xué)熱處理1.滲碳2.滲氮(氮化)1.滲碳(1)滲碳方法根據(jù)使用時滲碳劑的不同狀態(tài)，滲碳方法可以分為氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳三種，常用的是前兩種，尤其是氣體滲碳。(2)滲碳后的熱處理滲碳工藝以后，工件表面的含碳

31、量增加，但要達(dá)到足夠硬度，還需淬火才能達(dá)到硬度要求，且淬火后需進(jìn)行低溫回火。1.滲碳圖4-19氣體滲碳1風(fēng)扇電動機(jī)2廢氣火焰3爐蓋4砂封5電阻絲6耐熱罐7工件8爐體1.滲碳圖4-20固體滲碳1泥封2蓋3試棒4工件5滲碳劑6滲碳箱2.滲氮(氮化)滲氮是將氮原子滲入鋼件表面，形成以氮化物為主的滲氮層，以提高滲層的硬度、耐磨、耐蝕和耐疲勞強(qiáng)度等多種性能。單 元 小 結(jié)1.鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下加熱到一定溫度，進(jìn)行必要的保溫，并以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s到室溫，以改變鋼的內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的一種工藝。2.鋼熱處理時選擇加熱溫度的依據(jù)是鐵碳相圖，選擇冷卻速度的依據(jù)是C曲線。3.熱處理分為整體熱處理和表面

32、熱處理兩大類。4.整體熱處理中退火和正火常作為預(yù)備熱處理，而淬火和回火相配合是對鋼進(jìn)行強(qiáng)化的主要手段。5.表面熱處理是用來強(qiáng)化零件表面的主要方法。單元5合金鋼應(yīng)知應(yīng)會了解合金元素在鋼中的應(yīng)用。掌握常用合金結(jié)構(gòu)鋼種類、牌號、性能特點(diǎn)、主要熱處理及其在汽車上的應(yīng)用。課題1合金元素在鋼中的作用課題2常用合金結(jié)構(gòu)鋼課題1合金元素在鋼中的作用一、合金元素對鋼基本組織的影響二、合金元素對鋼性能的影響三、合金元素對鋼熱處理的影響一、合金元素對鋼基本組織的影響1.合金鐵素體圖5-1合金元素對鐵素體力學(xué)性能的影響a)對硬度影響b)對韌性影響一、合金元素對鋼基本組織的影響2.合金碳化物與碳親和力強(qiáng)的碳化物形成元素

33、，Ti、Zr、Nb、V、Mo、Cr、 Mn、Fe(依次由強(qiáng)到弱)等，與碳結(jié)合形成合金滲碳體或碳化物。各種合金碳化物特點(diǎn)是：熔點(diǎn)高、硬度高，且很穩(wěn)定，不易分解。合金碳化物在最終熱處理后，呈細(xì)顆粒狀均勻分布在基體上，不但不能降低韌性，反而可以進(jìn)一步提高鋼的力學(xué)性能。二、合金元素對鋼性能的影響硅(Si)在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，硅能顯著提高鋼的彈性極限、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0%1.2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硅，強(qiáng)度可提高15%20%。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1%4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率，用于電器

34、工業(yè)作矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。三、合金元素對鋼熱處理的影響1.阻礙奧氏體晶粒長大2.提高鋼的淬透性3.提高鋼的回火穩(wěn)定性4.產(chǎn)生二次硬化1.阻礙奧氏體晶粒長大合金元素對加熱時奧氏體形成過程的影響一般認(rèn)為，大多數(shù)合金元素(除Ni、Co外)均減慢奧氏體的形成，因?yàn)樗鼈兪固嫉臄U(kuò)散能力降低，特別是強(qiáng)碳化物形成元素，如Mo、W、V、Cr等形成的碳化物，與碳的親和力大，穩(wěn)定性高，很難溶解，會顯著阻礙碳的擴(kuò)散，減慢奧氏體形成的速度，這種碳化物難分解，使奧氏體的均勻化過程變得困難。因此，熱處理時，為了加速奧氏體的形成和均勻化，就需要更高的加熱溫度和較長的保溫時間。2.提高鋼的淬透性圖5-2合金元

35、素對C曲線的影響a)非碳化物形成元素b)碳化物形成元素3.提高鋼的回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性是指鋼對回火時發(fā)生軟化過程的抵抗能力。由于合金元素溶入馬氏體，使回火過程中各個轉(zhuǎn)變速度顯著減慢。延緩了馬氏體、殘余奧氏體的分解，阻止了碳化物聚集長大，因此提高了鋼的回火穩(wěn)定性。使得合金鋼在相同溫度下回火時，比相同含碳量的碳鋼具有更高的硬度和強(qiáng)度，或者在保證相同硬度的條件下，可在更高的溫度下回火，而使塑性、韌性更好，其內(nèi)應(yīng)力也小。4.產(chǎn)生二次硬化當(dāng)含W、Mo、V、Ti量較高的淬火鋼在500600溫度范圍回火時，其硬度并不降低，反而升高，這種在回火時硬度升高的現(xiàn)象稱為二次硬化。這種硬化實(shí)質(zhì)上是一種彌散硬化，即合金

36、的特殊碳化物呈高度彌散狀態(tài)分布。此外，由于析出一部分特殊碳化物，使殘余奧氏體中碳及合金元素含量降低，提高了Ms點(diǎn)溫度，從而在隨后的冷卻過程中有部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這也是使鋼的硬度增加而產(chǎn)生二次硬化的原因。二次硬化對高溫下工作的鋼，特別是高速切削工具及熱加工模具有極為重要的性能。課題2常用合金結(jié)構(gòu)鋼一、低合金結(jié)構(gòu)鋼二、合金滲碳鋼三、合金調(diào)質(zhì)鋼四、合金彈簧鋼五、滾動軸承鋼一、低合金結(jié)構(gòu)鋼表5-1低合金滲碳鋼在汽車上的應(yīng)用二、合金滲碳鋼表5-2合金滲碳鋼在汽車上的應(yīng)用三、合金調(diào)質(zhì)鋼表5-3合金調(diào)質(zhì)鋼在汽車上的應(yīng)用四、合金彈簧鋼表5-4合金彈簧鋼在汽車上的應(yīng)用五、滾動軸承鋼表5-5常用的滾動軸

37、承鋼的牌號、性能及用途(熱處理后)單 元 小 結(jié)1.合金元素對鋼的組織和性能、熱處理和加工的影響。2.合金鋼的分類方法和牌號的表示。3.金結(jié)構(gòu)鋼包括低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼和滾動軸承鋼等五種。4.五種合金結(jié)構(gòu)鋼的成分、性能特點(diǎn)及它們在汽車上的應(yīng)用情況。單元6鑄鐵應(yīng)知應(yīng)會掌握常用鑄鐵種類、牌號、性能特點(diǎn)及其在汽車上應(yīng)用。了解石墨對鑄鐵性能的影響。課題1鑄鐵的性能特點(diǎn)及分類課題2常 用 鑄 鐵課題1鑄鐵的性能特點(diǎn)及分類一、鑄鐵的性能特點(diǎn)二、鑄鐵的分類三、鑄鐵石墨化及其影響因素一、鑄鐵的性能特點(diǎn)1)優(yōu)良的鑄造性能。2)良好的切削加工性。3)較好的耐磨性和減振性。4)較好的缺口

38、敏感性。二、鑄鐵的分類1.白口鑄鐵2.灰口鑄鐵3.可鍛鑄鐵4.球墨鑄鐵5.蠕墨鑄鐵1.白口鑄鐵圖6-1鑄鐵中碳存在的形態(tài)a)灰口鑄鐵b)可鍛鑄鐵c)球墨鑄鐵d)蠕墨鑄鐵2.灰口鑄鐵灰口鑄鐵中碳大部分結(jié)晶成游離狀態(tài)的石墨，以片狀石墨形狀存在，斷口為暗灰色(圖6-1a)，常見的鑄鐵件多數(shù)是灰口鑄鐵。3.可鍛鑄鐵由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火處理而獲得，其中碳大部分或全部以團(tuán)狀石墨形式存在(圖6-1b)，由于具有較灰口鑄鐵高得多的塑性和韌性，習(xí)慣上稱為可鍛鑄鐵，實(shí)際上并不可鍛，常用來制造一些重要的小件。4.球墨鑄鐵鐵水在澆注前經(jīng)球化處理，其中碳大部分或全部以球狀石墨形式存在(圖6-1c)，力學(xué)性能

39、高，生產(chǎn)工藝比可鍛鑄鐵簡單，近年來日益得到廣泛的應(yīng)用。5.蠕墨鑄鐵碳以蠕蟲狀石墨形式存在(圖6-1d)，介于片狀和球狀石墨之間。此外，為了滿足一些特殊要求，向鑄鐵中加入一些合金元素，如Cr、Cu、Al、B等，可得到耐蝕、耐熱及耐磨等特性的合金鑄鐵。三、鑄鐵石墨化及其影響因素1.化學(xué)成分2.冷卻速度(1)碳和硅碳C和硅Si是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。(2)硫硫S是強(qiáng)烈阻礙石墨化的元素，S阻礙C原子的擴(kuò)散，S還能增強(qiáng)Fe、C原子的結(jié)合力。(3)錳錳Mn本身是阻礙石墨化的元素，但它能與S結(jié)合，形成MnS浮集到渣中，從而削弱了S阻礙石墨化的作用，Mn的含量一般控制在0.5%1.4%。(4)磷磷P對石墨化稍

40、起促進(jìn)作用，改善鑄造性能。冷卻速度對鑄鐵石墨化的影響很大。冷卻越慢，原子擴(kuò)散越充分，越有利于石墨化進(jìn)行。而快冷則阻止石墨化越容易得到白口組織。課題2常 用 鑄 鐵一、灰口鑄鐵二、球墨鑄鐵三、可鍛鑄鐵一、灰口鑄鐵1.灰口鑄鐵的成分、組織2.灰口鑄鐵的性能3.灰口鑄鐵的牌號、力學(xué)性能及用途1.灰口鑄鐵的成分、組織(1)鐵素體灰口鑄鐵(圖6-2a)它是在鐵素體的金屬基體上分布著粗大的片狀石墨。(2)鐵素體珠光體灰口鑄鐵(圖6-2b)它是在珠光體和鐵素體組成的金屬基體上分布著片狀石墨，其石墨片稍粗大，數(shù)量也較多，因此，其強(qiáng)度、硬度較差，此種鑄造時易控制，切削性能較好，用途廣，適用于中等載荷的零件，如支

41、柱、底座、齒輪箱、刀架、閥體等。(3)珠光體灰口鑄鐵(圖6-2c)它是在珠光體的基體上分布著細(xì)小而均勻的片狀石墨。1.灰口鑄鐵的成分、組織圖6-2灰口鑄鐵的顯微組織a)鐵素體灰口鑄鐵b)鐵素體珠光體灰口鑄鐵c)珠光體灰口鑄鐵2.灰口鑄鐵的性能(1)力學(xué)性能灰口鑄鐵組織是在鋼的基體上分布有片狀石墨，石墨的密度為鑄鐵的1/3，其體積約占鑄鐵的7%10%，石墨的抗拉強(qiáng)度小于20MPa，塑性近于零，硬度3HBW，石墨的這種特性是改變灰口鑄鐵力學(xué)性能的主要因素。(2)工藝性能由于鑄鐵很脆，因此不能進(jìn)行鍛造和沖壓，焊接時易于產(chǎn)生裂紋，并出現(xiàn)白口組織，使切削加工增加困難，所以說焊接性能差。(3)減振性鑄鐵中

42、的石墨對振動能起緩沖作用，阻止晶粒間振動能的傳遞，并將振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?4)耐磨性石墨對鑄鐵耐磨性的影響主要表現(xiàn)在儲油與潤滑兩個方面。(5)缺口敏感性小石墨在鑄鐵中形成大量的小切口，從而減少了它對外來切口的敏感性。3.灰口鑄鐵的牌號、力學(xué)性能及用途表6-1灰口鑄鐵在汽車上的應(yīng)用二、球墨鑄鐵1.球墨鑄鐵的成分、組織和性能2.球墨鑄鐵的牌號、性能及用途1.球墨鑄鐵的成分、組織和性能圖6-3球墨鑄鐵的顯微組織a)鐵素體球墨鑄鐵b)鐵素體珠光體球墨鑄鐵c)珠光體球墨鑄鐵2.球墨鑄鐵的牌號、性能及用途表6-2球墨鑄鐵在汽車上的應(yīng)用三、可鍛鑄鐵1.可鍛鑄鐵的成分、組織2.可鍛鑄鐵的牌號、性能及用途1.

43、可鍛鑄鐵的成分、組織圖6-4可鍛鑄鐵的顯微組織a)鐵素體可鍛鑄鐵b)珠光體可鍛鑄鐵2.可鍛鑄鐵的牌號、性能及用途表6-3可鍛鑄鐵在汽車上的應(yīng)用單 元 小 結(jié)1.鑄鐵的分類和性能特點(diǎn)。2.鑄鐵石墨化的概念以及影響因素。3.灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵的成分、組織、性能特點(diǎn)、牌號及應(yīng)用。4.灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵在汽車上的應(yīng)用情況。單元7有 色 金 屬應(yīng)知應(yīng)會了解鋁合金、銅合金的分類、性能及其在汽車上的應(yīng)用。了解粉末冶金材料的特點(diǎn)及主要用途。課題1鋁及鋁合金課題2銅及銅合金課題3粉末冶金材料課題1鋁及鋁合金一、純鋁二、常用鋁合金鋁含量不低于99.00%時為純鋁。工業(yè)純鋁中含有Fe、Si、Zn

44、等雜質(zhì)，使其性能略微降低。鋁中所含雜質(zhì)數(shù)量越多，其導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抗大氣腐蝕性以及塑性就越低。二、常用鋁合金1.形變鋁合金2.鑄造鋁合金1.形變鋁合金(1)防銹鋁合金這類合金主要是Al-Mn合金和Al-Mg合金。(2)硬鋁合金硬鋁合金又稱杜拉鋁，基本上是Al-Cu-Mg合金，還含有少量的Mn，硬鋁比強(qiáng)度高，且可以進(jìn)行時效強(qiáng)化，耐熱性較好；但抗蝕性差，常在其表面包一層純鋁以改善其抗蝕性。(3)超硬鋁合金超硬鋁合金是Al-Cu-Mg-Zn合金。(4)鍛鋁合金鍛鋁合金主要是Al-Cu-Mg-Si系合金，合金元素的種類多，每種元素的含量較少，具有良好的熱塑性及耐蝕性。(1)防銹鋁合金這類合金主要是Al

45、-Mn合金和Al-Mg合金。鍛造退火后是單相固溶體，它的抗腐蝕性能好、塑性好，強(qiáng)度低、壓力加工性好；但不能熱處理，只能用加工硬化來提高強(qiáng)度。主要用于載荷不大的壓延、焊接或耐蝕結(jié)構(gòu)件，如油箱、導(dǎo)管、線材、輕載荷骨架以及各種生活器具等。(2)硬鋁合金硬鋁合金又稱杜拉鋁，基本上是Al-Cu-Mg合金，還含有少量的Mn，硬鋁比強(qiáng)度高，且可以進(jìn)行時效強(qiáng)化，耐熱性較好；但抗蝕性差，常在其表面包一層純鋁以改善其抗蝕性。(3)超硬鋁合金超硬鋁合金是Al-Cu-Mg-Zn合金。這類合金是目前強(qiáng)度最高的鋁合金，比強(qiáng)度更高，故稱超硬鋁。缺點(diǎn)是高溫強(qiáng)度、沖壓性較差，抗蝕性很差，可采取提高人工時效溫度或包鋁的方法來改善

46、。主要用作制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的重要材料。(4)鍛鋁合金鍛鋁合金主要是Al-Cu-Mg-Si系合金，合金元素的種類多，每種元素的含量較少，具有良好的熱塑性及耐蝕性。2.鑄造鋁合金(1)鋁硅合金鋁硅合金是應(yīng)用最廣的鑄造鋁合金，約占鑄造鋁合金總產(chǎn)量的50%以上，它主要加入的元素是硅，此外還有鎂、銅、鎳等。(2)鋁銅合金鋁銅合金的強(qiáng)度較高，耐熱性較好，但鑄造性和耐蝕性較差。(3)鋁鎂合金鋁鎂合金強(qiáng)度高、比重小，有良好的耐蝕性，但鑄造性能不好，多用于制造承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)中工作、外形簡單的零件，如艦船配件、氨用泵體等。(4)鋁鋅合金鋁鋅合金價(jià)格便宜、鑄造性能優(yōu)良、強(qiáng)度較高，但抗蝕性差、熱裂傾向大，常

47、用于制造汽車、拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)零件及形狀復(fù)雜的儀器元件，也可用于制造日用品。表7-1鑄造鋁合金在汽車上的應(yīng)用課題2銅及銅合金一、純銅二、常用銅合金一、純銅純銅是玫瑰紅色的金屬。工業(yè)用純銅，它的表面形成氧化銅膜后，外觀呈紫紅色。其含銅量高于99.5%，密度為8.9g/cm3，熔點(diǎn)為1083。在固態(tài)時具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，屬逆磁性材料，具有抗磁性二、常用銅合金1.黃銅2.青銅1.黃銅(1)普通黃銅當(dāng)銅中僅加入鋅時稱為普通黃銅，它是銅和鋅的二元合金。(2)特殊黃銅為了獲得更高的強(qiáng)度、抗蝕性和良好的鑄造性能，向普通黃銅中加入少量其他元素，如Al、Mn、Sn、Si、Pb等，形成固溶體，這種黃銅稱

48、為特殊黃銅。2.青銅(1)普通青銅普通青銅是銅和錫的二元合金，也叫錫青銅。(2)特殊青銅用其他元素如Al、Be、Pb、Mn等代替價(jià)格昂貴而稀缺的Sn，把此類青銅稱為無錫青銅。課題3粉末冶金材料一、粉末冶金工藝二、粉末冶金產(chǎn)品一、粉末冶金工藝1.金屬粉末生產(chǎn)2.壓制成形3.燒結(jié)4.燒結(jié)后的處理1.金屬粉末生產(chǎn)金屬粉末的生產(chǎn)方法很多，有物理、化學(xué)、機(jī)械方法等。比如：“霧化法”是生產(chǎn)金屬粉末最重要的物理方法，它是用液流(一般為高壓水流)或氣流(高壓空氣或惰性氣體流)沖擊由噴嘴中噴射出的金屬液流，將其粉碎成液滴，并迅速冷凝而得到金屬粉末的。只要控制好霧化工藝參數(shù)，就能得到合格的金屬粉末。2.壓制成形除

49、不加潤滑劑的單一金屬粉末的壓制外，其他金屬粉末壓制前須在混料器中進(jìn)行配料混合。所加潤滑劑常為金屬的硬脂酸鹽，混合后的金屬粉末經(jīng)壓制后，即制成一定形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度的壓坯。3.燒結(jié)成形后的壓坯可置于真空燒結(jié)爐或帶保護(hù)氣氛的間歇式爐或連續(xù)爐中進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)燒結(jié)后的壓坯一般便能使用。4.燒結(jié)后的處理根據(jù)產(chǎn)品的要求不同，燒結(jié)件還應(yīng)進(jìn)行不同的處理，如整形、浸漬、鍛造、軋制、機(jī)械加工、電鍍、熱處理等。二、粉末冶金產(chǎn)品1.多孔金屬產(chǎn)品2.硬質(zhì)合金3.鋼結(jié)硬質(zhì)合金4.金屬陶瓷5.結(jié)構(gòu)零件6.磁性和電工材料7.超導(dǎo)材料1.多孔金屬產(chǎn)品粉末冶金是生產(chǎn)多孔金屬產(chǎn)品最普遍的方法，自潤滑軸承(又稱含油軸承)是較早的多

50、孔金屬產(chǎn)品。多孔青銅軸承是將霧化銅粉和錫粉混合天然石墨粉后，經(jīng)壓制燒結(jié)浸漬潤滑油后制得的，它具有很好的自動潤滑功效。此外，還有過濾器、多孔電極等也屬于多孔金屬產(chǎn)品。2.硬質(zhì)合金它是由難熔金屬的碳化物，以金屬鈷或鎳作為膠粘劑，用粉末冶金方法制得的合金材料。硬質(zhì)合金很硬又耐磨，耐腐蝕且線膨脹系數(shù)小，使之在現(xiàn)代工具材料、耐磨材料、耐高溫和耐腐蝕材料方面占據(jù)重要地位，大約有一半的硬質(zhì)合金用于金屬切削中。3.鋼結(jié)硬質(zhì)合金它是以碳化鈦、碳化鎢作硬質(zhì)相，以高合金鋼為粘結(jié)劑，用粉末冶金方法制得的一類新型工具材料。這類合金的燒結(jié)坯件經(jīng)退火后可進(jìn)行一般的切削加工；經(jīng)淬火與回火后有相當(dāng)于硬質(zhì)合金的高硬度和良好的耐磨

51、性；還可以進(jìn)行焊接和鍛造，并有耐熱、耐蝕、抗氧化等特性。4.金屬陶瓷它是由金屬和非金屬(高熔點(diǎn)無機(jī)物)粉末直接混合，經(jīng)壓制、燒結(jié)而成的粉末冶金產(chǎn)品。如金屬摩擦材料，它做重載荷的制動襯片和離合器摩擦襯片，它們可以吸收高速度下的能量，并具有較高的耐磨性。5.結(jié)構(gòu)零件油泵齒輪是第一個在工業(yè)上應(yīng)用成功的結(jié)構(gòu)零件，它是用鐵粉和石墨粉經(jīng)混合、壓制、燒結(jié)而制得的。此外，粉末冶金結(jié)構(gòu)件還有鏈輪、軸承、凸輪，以及汽車減振器、轉(zhuǎn)向器等的部分零件。6.磁性和電工材料如軟磁零件(極靴、繼電器芯和形狀復(fù)雜的計(jì)算機(jī)零件等)、坡莫合金(磁導(dǎo)率很高的一種軟磁合金)、鋁鎳鈷和鈷稀土硬磁材料，電工材料如電觸頭材料、電阻焊電極、電

52、機(jī)的電刷等。7.超導(dǎo)材料Nb3(Al,Ge,Sn)金屬間化合物型超導(dǎo)材料，因其極脆，不可能在合理的溫度下進(jìn)行塑性變形，難于制成線圈等，采用嚴(yán)格的粉末冶金工藝能生產(chǎn)多絲Nb3(Al,Ge,Sn)線。單 元 小 結(jié)1.鋁及鋁合金的種類、性能特點(diǎn)、牌號及在汽車上的應(yīng)用。2.銅及銅合金的種類、性能特點(diǎn)、牌號及在汽車上的應(yīng)用。3.粉末冶金工藝的特點(diǎn)。4.常見的粉末冶金產(chǎn)品及其在汽車上的應(yīng)用情況。單元8非金屬材料及復(fù)合材料應(yīng)知應(yīng)會了解橡膠、塑料、玻璃、復(fù)合材料的分類、性能特點(diǎn)及其在汽車上的應(yīng)用。課題1塑料課題2橡膠課題3玻璃課題4復(fù) 合 材 料課題1塑料一、塑料的性能特性二、塑料的分類三、塑料在汽車上的應(yīng)

53、用一、塑料的性能特性(1)密度小不加填料的塑料的密度約為0.852.2g/cm3,是鋼鐵的1/81/4；泡沫塑料的密度只有0.020.2g/cm3。(2)良好的電絕緣性塑料一般有良好的電絕緣性，介電損耗小，廣泛用于制造電器、電子儀表、通信器材的零部件。(3)優(yōu)良的耐腐蝕性大多數(shù)塑料的化學(xué)穩(wěn)定性好，對酸、堿、鹽具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。(4)消音和隔熱性好泡沫塑料可以用作隔音保溫材料，塑料做的機(jī)械零件可以減小噪聲，提高運(yùn)轉(zhuǎn)速度。(5)優(yōu)良的耐磨和減摩性大部分塑料摩擦因數(shù)小，并具有自潤滑能力，可以在濕摩擦甚至干摩擦條件下有效工作。(6)成型工藝簡單塑料制品一般都可以用普通機(jī)加工方法加工，也可用擠壓、注

54、射、膠粘等方法成型，工藝簡單，生產(chǎn)效率高。二、塑料的分類(一)按照應(yīng)用范圍分(二)按塑料受熱行為分類，可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。(一)按照應(yīng)用范圍分1.通用塑料2.工程塑料3.特種塑料1.通用塑料(1)聚乙烯(PE)生產(chǎn)聚乙烯的原料均來自于石油或天然氣，它是塑料工業(yè)產(chǎn)量最大的品種。(2)聚氯乙烯(PVC)聚氯乙烯是最早工業(yè)生產(chǎn)的塑料產(chǎn)品之一，產(chǎn)量僅次于聚乙烯，廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日用制品。(3)聚苯乙烯(PS)聚苯乙烯是20世紀(jì)30年代的老產(chǎn)品，目前是產(chǎn)量僅次于前兩者的塑料品種。(4)聚丙烯(PP)聚丙烯工業(yè)化生產(chǎn)較晚，但因其原料易得，價(jià)格便宜，用途廣泛，所以產(chǎn)量劇增。2.工程塑料(1)聚

55、酰胺(PA)又叫尼龍或錦綸，是最先發(fā)現(xiàn)能承受載荷的熱塑性塑料，在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛。(2)聚甲醛(POM)甲醛是沒有側(cè)鏈、高密度、高結(jié)晶性的線型聚合物，性能比尼龍好，但耐候性較差。(3)聚碳酸酯聚碳酸酯是新型熱塑性工程塑料，品種很多，工程上常用的是芳香族聚碳酸酯，其綜合性能很好，近年來發(fā)展很快，產(chǎn)量僅次于尼龍。(4)ABS塑料ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種組元所組成，三個單體量可以任意變化，制成各種品級的樹脂。(5)聚苯醚(PPO)聚苯醚是線型、非結(jié)晶的工程塑料，具有很好的綜合性能。(6)聚砜(PSF)聚砜是分子鏈中具有硫鍵的透明樹脂，具有良好的綜合性能，它耐熱性、抗蠕變性好，長期使

56、用溫度為150174，脆化溫度為100。2.工程塑料(7)聚四氟乙烯(F4)聚四氟乙烯是氟塑料中的一種，具有很好的耐高、低溫，耐腐蝕等性能。(8)有機(jī)玻璃(PMMA)有機(jī)玻璃的化學(xué)名稱是“聚甲基丙烯酸甲酯”。3.特種塑料具有某些特殊性能，滿足某些特殊要求的塑料。這類塑料產(chǎn)量少，價(jià)格貴，只用于特殊需要的場合，如醫(yī)用塑料等。(二)按塑料受熱行為分類，可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。1.熱塑性塑料2.熱固性塑料1.熱塑性塑料熱塑性塑料是指加熱后軟化，具有可塑性，可制成各種形狀的制品，冷卻后固化，可多次反復(fù)成型的塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚酰胺等。2.熱固性塑料熱固性塑料指加熱固化成塑料制品后，

57、不能重復(fù)加熱成形的塑料，如酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧樹脂塑料等。三、塑料在汽車上的應(yīng)用1.汽車內(nèi)飾上應(yīng)用的塑料制品材料2.車外裝塑料制品3.結(jié)構(gòu)件、功能件三、塑料在汽車上的應(yīng)用表8-1部分轎車上塑料的用量(kg/輛)1.汽車內(nèi)飾上應(yīng)用的塑料制品材料(1)儀表板目前汽車儀表板主要有兩種：硬質(zhì)儀表板和軟質(zhì)儀表板。(2)座椅座椅的骨架采用金屬材料，座椅的緩沖材料一般采用軟質(zhì)高彈性聚氨酯泡沫塑料。(3)車門內(nèi)板車門內(nèi)板由骨架、發(fā)泡材料和表皮構(gòu)成。(4)頂棚頂棚的種類有成形頂棚、粘貼頂棚和吊裝頂棚，其中成形頂棚占70%以上，貨車和面包車的頂棚常使用粘貼型。(5)地毯地毯材料大都采用帶有橡膠基的合成纖維針刺

58、氈或PVC低發(fā)泡體組成，具有挺括、隔聲、舒適、不松弛、不褶皺等特點(diǎn)。(6)其他如門立柱蓋板、雜物箱、雜物斗、空調(diào)有關(guān)的殼體和各種導(dǎo)管以及導(dǎo)風(fēng)格柵，大都采用ABS及聚烯烴塑料材料。2.車外裝塑料制品(1)保險(xiǎn)杠在汽車外裝件塑料化中，保險(xiǎn)杠是最成功的零件之一。(2)散熱器格柵散熱器格柵應(yīng)用的材料有ABS、PC、PP、PET，從電鍍和涂裝方面考慮，采用ABS以利于轎車具有光澤和立體感，也可使用PP。(3)車輪罩塑料車輪罩所采用的材料一般是ABS、PA、PC、PPO/PA等。(4)翼板襯里、發(fā)動機(jī)擋泥板轎車翼板襯里一般采用耐低溫、高韌性的聚丙烯來制造。(5)燈類(6)其他車身部件車門把手一般使用POM

59、，電鍍件使用PC/ABS。3.結(jié)構(gòu)件、功能件(1)氣門室罩蓋傳統(tǒng)的鋼板沖壓和鋁壓鑄氣缸罩蓋正在被質(zhì)量輕、噪聲低的塑料罩蓋取代，在歐洲和日本一般選擇纖維增強(qiáng)尼龍，美國傾向于熱固性塑料，其他可選擇的材料還有PPS、BMC、SMC和酚醛塑料等。(2)冷卻風(fēng)扇、護(hù)風(fēng)圈大多數(shù)車型上采用聚丙烯材料制成。(3)油箱采用超高分子量聚乙烯材料的塑料油箱，與傳統(tǒng)的金屬油箱相比，具有成本低、質(zhì)量輕、經(jīng)濟(jì)效益好，安全性高的優(yōu)點(diǎn)。(4)散熱器水室近年來，散熱器水室向易結(jié)合的塑料轉(zhuǎn)化。(5)水泵、油泵殼體采用酚醛樹脂材料的發(fā)動機(jī)水泵和油泵殼體，在發(fā)動機(jī)高溫、高負(fù)荷下，能保持良好的尺寸穩(wěn)定性、質(zhì)量小、噪聲低、成本低。(5)

60、水泵、油泵殼體表8-2汽車用塑料的種類及主要應(yīng)用范圍表8-2汽車用塑料的種類及主要應(yīng)用范圍課題2橡膠一、橡膠的性能特點(diǎn)二、橡膠的分類三、橡膠在汽車上的應(yīng)用一、橡膠的性能特點(diǎn)1)高彈性。2)良好的吸振能力。3)一定的耐蝕性。4)能很好地與金屬、紡織物、石棉等材料相連接。二、橡膠的分類1.天然橡膠2.合成橡膠1.天然橡膠天然橡膠是由橡膠樹或橡膠草的漿液經(jīng)去雜質(zhì)和分離水分等加工程序而提煉制成的片狀生膠，其主要成分90%以上是天然的聚異戊二烯。具有較高的彈性，伸長率約為700%，但強(qiáng)度、硬度并不高。將天然橡膠進(jìn)行硫化處理可改善其性能，如抗拉強(qiáng)度可達(dá)29MPa,用炭黑增強(qiáng)后可達(dá)35MPa。不適于100以