汽车材料教学课件作者汪东第5章.ppt

《汽车材料教学课件作者汪东第5章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章黑色金属本章概述第一节铁碳合金的相与组织组成第二节铁碳合金的成分组织与性能第三节碳钢第四节钢的热处理工艺第五节合金钢第六节铸铁第七节粉末冶金材料下一页返回本章概述工业上把金属及其合金分为黑色金属和有色金属两大部分。黑色金属通常指铁和以铁为基的合金(包括钢、铸铁及其合金等)，有色金属则是黑色金属以外的所有金属及其合金。在汽车零件所使用的金属材料中，黑色金属材料占了80%，是现代汽车工业中使用最广泛的工程材料。返回第一节铁碳合金的相与组织组成一般来说，纯金属大都具有优良的塑性、导电、导热等性能，但它们制取困难、价格较贵、种类有限，特别

2、是力学性能(强度、硬度、耐磨性)都比较低，难以满足多种高性能的要求。因此，工程上大量使用的金属材料都是根据性能需要而配制的各种不同成分的合金，如碳钢、合金钢、铸铁、铝合金及铜合金等。下一页返回第一节铁碳合金的相与组织组成一、合金的基本概念1.合金合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质，如碳钢是铁和碳组成的合金。合金不仅具有纯金属的基本特性，同时还具备了比纯金属更好的力学性能和特殊的物理、化学性能。另外，由于组成合金的各元素比例可以在很大范围内调节，从而使合金的性能随之发生一系列变化，满足了工业生产中

3、各类机械零件的不同性能要求。上一页下一页返回第一节铁碳合金的相与组织组成2.组元组成合金的基本物质称为组元。组元大多数是元素，如铁碳合金中的铁元素和碳元素是组元;有时稳定的化合物也可作为组元，如Fe3C等。组元间由于物理或化学的相互作用，可形成各种相。3.相相是指合金中具有同一聚集状态、相同晶体结构，成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分。上一页下一页返回第一节铁碳合金的相与组织组成4.组织组织泛指用金相观察方法看到的由形态、尺寸不同和分布方式不同的一种或多种相构成的总体。将金属试样的磨面经适当处理后用肉眼或借助放大镜观察的组织，称

4、为宏观组织;将用适当方法(如浸蚀)处理后的金属试样的磨面复型或制成的薄膜置于光学显微镜或电子显微镜下观察到的组织，称为金相组织或显微组织。只由一种相组成的组织称为单相组织;由几种相组成的组织称为多相组织。金属材料的组织不同，其性能也就不同。上一页下一页返回第一节铁碳合金的相与组织组成二、实际金属的结构1.晶体一块晶体内部原子排列位向完全一致，该晶体称为单晶体。如一个晶体由多个单晶小晶粒构成则称其为多晶体。单晶体具有各向异性，由于各个单晶小晶粒的各向异性相互抵消，多晶体一般呈现各向同性。如图5-1所示，实际金属均为多晶体。每个晶粒内部原子

5、排列取向是一致的，相邻晶粒的原子排列取向是不同的，相邻晶粒之间的交界面被称为晶界。上一页下一页返回第一节铁碳合金的相与组织组成2.晶格表示晶体中原子排列形式的空间格子称为晶格，晶格的最小单元称为晶胞。常见的晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种。(1)体心立方晶格体心立方晶格的晶胞是一个正立方体，在立方体的八个角上和中心处各有一个原子(图5-2)。(2)面心立方晶格面心立方晶格的晶胞是一个正立方体，在立方体的八个角上和立方体六个面的中心各有一个原子(图5-3)(3)密排六方晶格密排六方晶格的晶胞是一个六棱柱体，在六棱柱体

6、的十二个角上及两个端面的中心各有一个原子，除此之外，在六棱柱体的中心还有三个均布的原子(图5-4)上一页下一页返回第一节铁碳合金的相与组织组成三、铁碳相图铁碳合金是现代工业使用最广泛的合金。铁碳相图是研究铁碳合金的重要工具，对于钢铁材料的研究和使用，特别是热加工工艺的制定都有重要的指导意义。1.铁碳合金的组元纯铁熔点为1538qC，且在不同的温度区间具有不同的晶体结构，即存在所谓同素异构转变，如在727℃，α-Fe-γ-Fe。纯铁塑性、韧性非常好，但强度低，一般不用于制造机器零件和工程构件。上一页下一页返回第一节铁碳合金的相与组织组成碳

7、在固态的铁碳合金中有三种存在形式:游离态的石墨、碳溶解于铁中形成固溶体、磺与铁形成的化合物。2.铁碳合金的基本相及组织在液态铁碳合金中，铁和碳可以无限互溶;在固态铁碳合金中，碳可溶于铁中形成固治体，如铁素体和奥氏体，还可以形成由固溶体和化合物(渗碳体，Fe3C)组成的混合物，如莱氏体和珠光体。铁素体、奥氏体和渗碳体均为铁碳合金的基本相。上一页下一页返回第一节铁碳合金的相与组织组成(1)铁素体铁素体是室温下铁碳合金的基本相。碳固溶于。-Fe中形成的固溶体，用“F”表示。。一Fe溶碳能力很小，随温度的不同而变化。在室温时溶解度仅为0.008

8、%，在727℃时溶解度最大达到0.0218%。铁素体含碳很少，与纯铁类似，强度硬度不高，但具有良好的塑性和韧性。金相组织与纯铁相同，呈均匀明亮的多边形晶粒(图5-5)。上一页下一页返回第一节铁碳合金的相与组