[材料科学]第2章_金属材料与热处理基础文稿.ppt

学习目的： 　　通过本章的学习具备所必需的汽车所使用的金属材料基本知识。 学习要求： 　　掌握金属的力学性能指标及常用数据。 　　掌握钢的热处理的基本知识及常用的热处理方法、工艺特点和应用范围。 　　掌握常用的机械工程材料类型、牌号、力学性能及用途。 　　初步具有选择工程材料的能力。 第一节　金属的力学性能 　　材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出来的特性。力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧度及疲劳强度等。 一、强度 　　强度是指金属材料在载荷 作用下抵抗变形和破坏的能力。 　　 从图2-1中可以看出下面几个变形阶段： （1）oe —— 弹性变形阶段 （2）es —— 屈服阶段 （3）sb —— 强化阶段 （4）bk —— 缩颈阶段 第二节　钢的热处理常识 第三节　常用金属材料 1、普通碳素结构钢 　　　普通碳素结构钢的牌号以“Q＋数字＋字母＋字母”表示。其中，“Q”字是钢材的屈服强度“屈”字的汉语拼音字首，紧跟后面的是屈服强度值，再其后分别是质量等级符号和脱氧方法。例如：Q235AF即表示屈服强度值为235MPa的A级沸腾钢。 　　　牌号中规定了A、B、C、D四种质量等级，A级质量最差，D级质量最好。 　　　按脱氧制度，沸腾钢在钢号后加“F”，半镇静钢在钢号后加 “b”， 镇静钢则不加任何字母。 2、优质碳素结构钢 　　　优质碳素结构钢是以“两位数字”的方法表示。该数字是钢中含碳量的万分数。 3、合金结构钢 合金结构钢通常都是优质钢，其牌号由三部分组成，即“数字+元素+数字”。前面的数字表示平均含碳量为万分之几，合金元素以化学元素符号表示，后面的数字表示合金元素的含量，一般以百分之几表示。当合金元素含量1.5%时，钢号中一般只标出元素而不标明含量。当合金元素含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，则在元素符号后面相应标出2、3、4……高级优质合金结构钢在牌号后面加字母“A”。 4、合金工具钢与特殊性能钢 　　　合金工具钢的牌号以“一位数字（或没有数字）＋元素＋数字＋…”表示。其编号方法与合金结构钢大体相同，区别在于含碳量的表示方法，当碳含量≥1.0%时，则不予标出。而对于含铬量低的钢，其含铬量以千分之几表示，并在数字前加“0”，以示区别。如平均Cr =0.6%的低铬工具钢的钢号为 “Cr06”。 　　　在高速钢的钢号中，一般不标出含碳量，只标出合金元素含量平均值的百分之几。 　　　特殊性能钢的牌号和合金工具钢的表示相同，但也有少数例外，例如耐热钢20Cr3W3NbN其编号方法和结构钢相同，但这种情况极少。 变形有色金属及其合金的牌号表示方法还不统一。 铸造有色金属及其合金的牌号表示方法统一如下 ： ① 铸造有色纯金属的牌号为 ② 铸造有色合金的牌号为 Z+基体元素符号+主要合金元素符号及其名义百分含量数字+其他合金元素符号及其百分含量数字。 如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。 混合稀土元素符号用RE表示。 优质合金在牌号后标注字母“A”。 复习试题  ④ 球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。 ⑤ 蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。 ⑥ 合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。 白口铸铁 铸铁的分类 按断口颜色分 (1) 灰铸铁? 这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中。 (2) 白口铸铁 白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称激冷铸铁或冷硬铸铁。 (3) 麻口铸铁? 麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极少应用。 铸铁-热处理工艺 1.消除应力退火 　　由于铸件壁厚不均匀，在加热，冷却及相变过程中，会产生效应力和组织应力。另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力，所有这些内应力都必须消除。去应力退火通常的加热温度为500～550℃保温时间为2～8h，然后炉冷(灰口铁