第九节-汽车机械基础.ppt

汽车机械基础 第一节 金属的晶体结构 一、晶体的基本概念 　　在自然界中除了一些少数的物质（如普通玻璃、松香等）以外，包括金属在内的绝大多数固体都是晶体 晶体:所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则排列的物体。 二、常见金属的晶体结构类型 体心立方晶格 2.单晶体与多晶体 对于单晶体，由于各个方向上原子排列不同，导致各个方向上的性能不同，即“各向异性”的特点； 而多晶体对每个小晶粒具有“各向异性”的特点，而就多晶体的整体，由于各小晶粒的位向不同，表现的是各小晶粒的平均性能，不具备“各向异性”的特点。 晶体缺陷 　　 当晶格中某些原子由于某种原因，（如热振动等）脱离其晶格结点而转移到晶格间隙这样就形成了点缺陷，点缺陷的存在会引起周围的晶格发生畸变，从而使材料的性能发生变化，如屈服强度提高和电阻增加等。 点缺陷（晶格空位、置换原子、间隙原子） 线缺陷：呈线状分布的缺陷——位错(刃型、螺型) 面缺陷 晶 界：晶粒之间的位向为30o-40o 亚晶界：晶粒内的小位向为1o-2o 二、金属的结晶 1. 结晶的基本概念 　　一切物质从液态到固态的转变过程称为凝固，如凝固后形成晶体结构，则称为结晶。 　　金属在固态下通常都是晶体，所以金属自液态冷却转变为固态的过程，称为金属的结晶。 　　液态金属与固态金属的主要差别在于：液态金属无一定形状，易流动，原子间的距离大，但在一定温度条件下，在液态金属中存在与固态金属的“远程排列”不同的“近程排列”。 1.形核和核长大 2）影响晶核形成和长大的因素 　　 晶粒大小对金属机械性能影响较大，在常温下工作的金属其强度、硬度、塑性和韧性，一般是随晶粒细化而有所提高的。影响晶粒大小的因素有： 　　 1）过冷度：ΔT大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。　2）变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些合金，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒的处理方法。 2 影响晶核形成和长大的因素 成核速率、长大速度与过冷度的关系 　3）机械混合物 　　由两相或多相按固定比例构成的组织称为机械混合物。 　　工业上使用的大多数合金属于机械混合物，如钢、生铁、铝合金、黄铜、青铜等。 第二节 铁碳合金相图 Fe - Fe3C 相图 二.Fe-Fe3C相图的分析 五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 四条重要的线: EF、ES、GS、FK。 三个重要转变: 包晶转变反应式、共晶 转变反应式、共析转变反应式。 二个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。 三.典型铁碳合金的结晶过程分析 工业纯铁 ( ingot iron ) 共析钢 ( eutectoid steel ) 亚共析钢 ( hypoeutectoid steel ) 过共析钢 ( hypereutectoid steel ) 共晶白口铁 ( eutectoid white iron ) 亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron ) 过共晶白口铁( hypereutectoid white iron ) 1.工业纯铁 ( Wc 0.0218% ) 工业纯铁组织金相图 2. 共析钢 ( Wc = 0.77% ) 共析钢组织金相图 3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% ) 亚共析钢组织金相图 4.过共析钢 ( Wc = 1.2% ) 过共析钢组织金相图 5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% ) 共晶白口铁组织金相图 6.亚共晶白口铁 ( Wc = 3.0% ) 亚共晶白口铁组织金相图 7.过共晶白口铁 ( Wc = 5.0% ) 过共晶白口铁组织金相图 2.相图的实际应用 1．为选材提供成分依据 2．为制定热加工工艺提供依据 一.选择材料方面的应用 2)为制定热加工工艺提供依据 对铸造：确定铸造温度；根据相图上液相线和固相线间距离估计铸造性能的好坏. 对于锻造：确定锻造温度。 对焊接：根据相图来分析碳钢焊缝组织，并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性。 对热处理：相图更为重要，这在下面一章中详细介绍。 制定热加工工艺 碳钢的分类 按含碳量分类 低碳钢、中碳钢、高碳钢 按质量分类 普通碳素钢 优质碳素钢 高级优质碳素钢 按用途分类 碳素结构钢 碳素工具钢 一)碳素钢的分类 1.按碳的质量分数分类: * 低碳钢: Wc ≤ 0.25% * 中碳钢: 0.25% ≤ Wc ≤ 0.6% * 高碳钢: W