汽车材料教学课件作者邹玉清第1章.ppt

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1、第一章　金属材料的基础知识１.１　金属材料的性能１.２　金属材料的晶体结构１.３　金属材料的结晶１.４　金属材料的热处理返回１.１　金属材料的性能材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指为保证机械零件或工具正常工作应具备的性能，反映了材料在使用过程中所表现出的特征，决定材料的应用范围、安全可靠性和使用寿命。它包括物理性能、化学性能、力学性能等。工艺性能是指在制造机械零件或工具的过程中适应各种冷、热加工的性能。它反映材料在加工制造中所表现出来的特征。优良的工艺性能可使材料比较容易采用各种加工方法制成各种形状、尺寸的零件和工具。１

2、.１.１　金属材料的物理性能物理性能是指不发生化学变化就能表现出来的一些特征，主要包括密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等。下一页返回１.１　金属材料的性能（１）密度。所谓密度，就是单位体积材料的质量。对于不同的材料，其密度不同。按其密度大小，金属材料被分为轻金属材料（密度＜４.５ｋｇ／ｍ３）和重金属材料（密度≥４.５ｋｇ／ｍ３）。因此，密度是合理选择材料时必须考虑的主要因素之一。当有两种强度相似的金属材料可供选择时，采用密度小的材料就可制出同重量而体积大，或同体积而重量轻的零配件。这对于航空工业尤为重要。在实际工作中，还常

3、常根据金属的密度估计材料的重量，鉴别金属的种类等。（２）熔点。所谓熔点，就是在常压下，对材料缓慢加热，使之由固态变为液态时的温度。熔点是铸造、焊接、配制合金等工艺必须考虑的重要参数。根据金属材料熔点的高低，可以选择不同的用途。例如：高熔点材料，常被用来制造耐高温的零件，如高速切削刀具、灯丝、加热器等；而低熔点金属则常被用于制造熔断器、防火安全阀等。上一页下一页返回１.１　金属材料的性能（３）导电性。材料传导电流的能力被称为导电性。银的导电性虽然最好，但因它是贵金属，故工业中常用导电性次之的铜或铝来制作导体。对于工业炉中的加热元件，选

4、用电阻系数高的镍铬铁合金来制作。这是因为电阻系数愈大，相同电流在同样时间内通过时放出的热量愈多。（４）导热性。材料传导热量的能力被称为导热性。材料越纯，导热性越好；内外温差越小，越有利于热加工。导热性差，内外温差大，相应的内应力就大，加热和冷却时易产生变形和裂纹。故对金属材料进行锻造、焊接、热处理等加工时，其导热性是必须考虑的重要性能之一。导热性好的材料常被用来制造热交换器等传热设备的零部件。（５）热膨胀性。材料随着温度升高而产生体积膨胀的性能被称为热膨胀性。通常采用线膨胀系数（α）表示材料的热膨胀性，即材料随着温度每升高１℃所引起

5、的线度增长量与０℃时的线度之比值，单位为℃。上一页下一页返回１.１　金属材料的性能该系数对工业选材意义重大。如生产精密仪器、仪表、量具等，所选材料的α值越小越好，以保证当温度变化时设备或仪器的精度。（６）磁性。材料在磁场中能被磁化或导磁的能力，被称为磁性。磁性材料可被分为软磁性材料和硬磁性材料两种。软磁性材料（如电工用纯铁、硅钢片等）容易被磁化，导磁性能良好，但当去掉外加磁场后，磁性基本消失。硬磁性材料又叫永磁材料（如铝镍系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料等），在去除外加磁场后，仍然能保持磁性，磁性不会消失。许多金属材料，如铁、镍

6、、钴等均具有较高的磁性；而有些金属材料，如铜、铝、铅等则无磁性。非金属材料一般无磁性。通常磁性也是工业选材的重要依据之一。上一页下一页返回１.１　金属材料的性能１.１.２　金属材料的化学性能材料的化学性能是指在常温或高温条件下，材料抵抗各种腐蚀性介质或氧化物对其腐蚀或氧化的能力，一般指的是抗腐蚀性和抗氧化性，它们统称为化学稳定性。（１）抗腐蚀性。抗腐蚀性是指材料抵抗各种腐蚀介质腐蚀的能力。这些腐蚀介质包括干燥的气体（如Ｏ２，ＳＯ２，Ｃｌ２等），不导电的流体（如润滑油、汽油等），以及电解质溶液（如酸、碱、盐等）。据统计，全世界每年因腐

7、蚀而消耗的金属就达１亿ｔ以上。因此，腐蚀是许多金属零件和工程结构件丧失工作能力的重要原因之一。工程上经常采用的防腐蚀方法主要有：①选择耐蚀材料，如不锈钢、钛合金、陶瓷材料、高分子材料等。上一页下一页返回１.１　金属材料的性能②表面涂层，如电镀镍（Ｎｉ）、铬（Ｃｒ），热浸镀锌（Ｚｎ）、锡（Ｓｎ）、铝（Ａｌ）、铅（Ｐｂ），热喷涂陶瓷及喷涂涂料、搪瓷、塑料等。③电化学保护，如牺牲阳极保护和外加电位的阴极保护。④加缓蚀剂，如在含氧水中加入少量重铬酸钾。（２）抗氧化性。抗氧化性是指材料在高温下抵抗氧化的能力，又被称为热稳定性。若在钢中加入铬（

8、Ｃｒ）、硅（Ｓｉ）、铝（Ａｌ）等元素，则可以提高钢的抗氧化能力，或在加热时，在材料的周围制造一种保护气氛，以避免金属的氧化。１.１.３　金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能，包括弹性、刚度、强度