汽车常用工程材料

第二部分第二部分 汽车材料汽车材料第第6章章 汽车常用工程材料汽车常用工程材料 www.xunchi- 本章导读本章导读n n 一般来讲，一辆汽车由一般来讲，一辆汽车由一般来讲，一辆汽车由一般来讲，一辆汽车由3 3万个零件组装而成。汽车上每万个零件组装而成。汽车上每万个零件组装而成。汽车上每万个零件组装而成。汽车上每个零件的生产制造都涉及到材料问题。据统计，汽车上个零件的生产制造都涉及到材料问题。据统计，汽车上个零件的生产制造都涉及到材料问题。据统计，汽车上个零件的生产制造都涉及到材料问题。据统计，汽车上的零部件采用了的零部件采用了的零部件采用了的零部件采用了40004000余种不同的材料加工制造。从汽车余种不同的材料加工制造。从汽车余种不同的材料加工制造。从汽车余种不同的材料加工制造。从汽车的设计、选材、加工制造、到汽车的使用、维修和养护的设计、选材、加工制造、到汽车的使用、维修和养护的设计、选材、加工制造、到汽车的使用、维修和养护的设计、选材、加工制造、到汽车的使用、维修和养护无一不涉及到材料。无一不涉及到材料。无一不涉及到材料。无一不涉及到材料。n n用以制造各种汽车零件的材料统称为汽车工程材料。一用以制造各种汽车零件的材料统称为汽车工程材料。一用以制造各种汽车零件的材料统称为汽车工程材料。一用以制造各种汽车零件的材料统称为汽车工程材料。一般将其分为两大类：金属材料和非金属材料。在目前机般将其分为两大类：金属材料和非金属材料。在目前机般将其分为两大类：金属材料和非金属材料。在目前机般将其分为两大类：金属材料和非金属材料。在目前机械工业生产中，普遍使用钢铁、铜、铝等金属材料；此械工业生产中，普遍使用钢铁、铜、铝等金属材料；此械工业生产中，普遍使用钢铁、铜、铝等金属材料；此械工业生产中，普遍使用钢铁、铜、铝等金属材料；此外，工程塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料的应用也日趋外，工程塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料的应用也日趋外，工程塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料的应用也日趋外，工程塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料的应用也日趋广泛。具体分类如下。广泛。具体分类如下。广泛。具体分类如下。广泛。具体分类如下。本章要点本章要点n n1 1金属材料的主要性能金属材料的主要性能金属材料的主要性能金属材料的主要性能n n2 2汽车常用金属材料和非金属材料的分类、特点及应汽车常用金属材料和非金属材料的分类、特点及应汽车常用金属材料和非金属材料的分类、特点及应汽车常用金属材料和非金属材料的分类、特点及应用用用用n n3 3钢热处理的特点、方法及应用钢热处理的特点、方法及应用钢热处理的特点、方法及应用钢热处理的特点、方法及应用n n4 4汽车新型材料的选用汽车新型材料的选用汽车新型材料的选用汽车新型材料的选用6.1 金属材料的主要性能金属材料的主要性能n n6.1.1金属材料的力学性能金属材料的力学性能n n金属材料的力学性能主要决定于材料本身的化学成分、金属材料的力学性能主要决定于材料本身的化学成分、金属材料的力学性能主要决定于材料本身的化学成分、金属材料的力学性能主要决定于材料本身的化学成分、组织结构、冶金质量、表面和内部的缺陷等内在因素，组织结构、冶金质量、表面和内部的缺陷等内在因素，组织结构、冶金质量、表面和内部的缺陷等内在因素，组织结构、冶金质量、表面和内部的缺陷等内在因素，但一些外在因素如载荷性质、温度、环境介质等也会影但一些外在因素如载荷性质、温度、环境介质等也会影但一些外在因素如载荷性质、温度、环境介质等也会影但一些外在因素如载荷性质、温度、环境介质等也会影响到材料的力学性能。因此，力学性能不仅是验收，鉴响到材料的力学性能。因此，力学性能不仅是验收，鉴响到材料的力学性能。因此，力学性能不仅是验收，鉴响到材料的力学性能。因此，力学性能不仅是验收，鉴定材料性能的主要依据，而且也是零件设计和选择材料定材料性能的主要依据，而且也是零件设计和选择材料定材料性能的主要依据，而且也是零件设计和选择材料定材料性能的主要依据，而且也是零件设计和选择材料的重要依据。的重要依据。的重要依据。的重要依据。n n属材料的力学性能是指金属材料在外加载荷（外力）作属材料的力学性能是指金属材料在外加载荷（外力）作属材料的力学性能是指金属材料在外加载荷（外力）作属材料的力学性能是指金属材料在外加载荷（外力）作用下表现出来的特性。用下表现出来的特性。用下表现出来的特性。用下表现出来的特性。载荷按其作用形式的不同，分为载荷按其作用形式的不同，分为载荷按其作用形式的不同，分为载荷按其作用形式的不同，分为静载荷、冲击载荷和交变载荷等。静载荷、冲击载荷和交变载荷等。静载荷、冲击载荷和交变载荷等。静载荷、冲击载荷和交变载荷等。n n一一一一 金属材料的静态力学性能金属材料的静态力学性能金属材料的静态力学性能金属材料的静态力学性能金属的静态力学性能指标包括塑性、强度、硬度等。下面以低金属的静态力学性能指标包括塑性、强度、硬度等。下面以低金属的静态力学性能指标包括塑性、强度、硬度等。下面以低金属的静态力学性能指标包括塑性、强度、硬度等。下面以低碳钢静载荷拉伸试验为例说明金属材料的各个静态力学性能指标。碳钢静载荷拉伸试验为例说明金属材料的各个静态力学性能指标。碳钢静载荷拉伸试验为例说明金属材料的各个静态力学性能指标。碳钢静载荷拉伸试验为例说明金属材料的各个静态力学性能指标。n n1.1.静载荷拉伸试验静载荷拉伸试验静载荷拉伸试验静载荷拉伸试验n n静载荷拉伸试验是材料学里非常重要的试验，通过拉伸静载荷拉伸试验是材料学里非常重要的试验，通过拉伸静载荷拉伸试验是材料学里非常重要的试验，通过拉伸静载荷拉伸试验是材料学里非常重要的试验，通过拉伸试验可以测定金属的强度和塑性指标。试验可以测定金属的强度和塑性指标。试验可以测定金属的强度和塑性指标。试验可以测定金属的强度和塑性指标。n n静载荷拉伸试验的原理：用静拉力（载荷）对待测样本静载荷拉伸试验的原理：用静拉力（载荷）对待测样本静载荷拉伸试验的原理：用静拉力（载荷）对待测样本静载荷拉伸试验的原理：用静拉力（载荷）对待测样本进行轴向拉伸，同时连续测量并记录试验力的大小和相进行轴向拉伸，同时连续测量并记录试验力的大小和相进行轴向拉伸，同时连续测量并记录试验力的大小和相进行轴向拉伸，同时连续测量并记录试验力的大小和相应的试样伸长量，一直到试样断裂。根据测量的数据，应的试样伸长量，一直到试样断裂。根据测量的数据，应的试样伸长量，一直到试样断裂。根据测量的数据，应的试样伸长量，一直到试样断裂。根据测量的数据，即可得出有关的力学性能指标，如图即可得出有关的力学性能指标，如图即可得出有关的力学性能指标，如图即可得出有关的力学性能指标，如图6-16-1所示。所示。所示。所示。图图图图6-1 6-1 静载荷拉伸试验静载荷拉伸试验静载荷拉伸试验静载荷拉伸试验n n图图图图6-26-2所示是低碳钢拉伸曲线图。纵坐标表示试样受到所示是低碳钢拉伸曲线图。纵坐标表示试样受到所示是低碳钢拉伸曲线图。纵坐标表示试样受到所示是低碳钢拉伸曲线图。纵坐标表示试样受到的静拉力（载荷）的静拉力（载荷）的静拉力（载荷）的静拉力（载荷）F F，单位为，单位为，单位为，单位为N N，横坐标表示试样的伸，横坐标表示试样的伸，横坐标表示试样的伸，横坐标表示试样的伸长量长量长量长量L L，单位为，单位为，单位为，单位为mmmm。图图图图6-5 6-5 洛氏硬度试验原理图洛氏硬度试验原理图洛氏硬度试验原理图洛氏硬度试验原理图 2.2.维氏硬度维氏硬度维氏硬度维氏硬度n n维氏硬度的测量原理基本与布氏硬度相同，不同的是所维氏硬度的测量原理基本与布氏硬度相同，不同的是所维氏硬度的测量原理基本与布氏硬度相同，不同的是所维氏硬度的测量原理基本与布氏硬度相同，不同的是所加载荷较小，压头是顶角为加载荷较小，压头是顶角为加载荷较小，压头是顶角为加载荷较小，压头是顶角为136136的正四棱锥金刚石压头，的正四棱锥金刚石压头，的正四棱锥金刚石压头，的正四棱锥金刚石压头，在被测材料的表面得到的是四方锥形压痕。在被测材料的表面得到的是四方锥形压痕。在被测材料的表面得到的是四方锥形压痕。在被测材料的表面得到的是四方锥形压痕。n n二、二、二、二、金属材料的动态力学性能金属材料的动态力学性能金属材料的动态力学性能金属材料的动态力学性能n n1 1冲击韧度冲击韧度冲击韧度冲击韧度n n冲击韧度是指零件承受一次或数次大能量冲击的能力。冲击韧度是指零件承受一次或数次大能量冲击的能力。冲击韧度是指零件承受一次或数次大能量冲击的能力。冲击韧度是指零件承受一次或数次大能量冲击的能力。通常采用一次摆锤冲击试验来测定材料的冲击韧度通常采用一次摆锤冲击试验来测定材料的冲击韧度通常采用一次摆锤冲击试验来测定材料的冲击韧度通常采用一次摆锤冲击试验来测定材料的冲击韧度kkn nk=Akk=AkF Fn n式中，式中，式中，式中，AkAk为冲击功（为冲击功（为冲击功（为冲击功（J J）,F,F为试样缺口处的截面积为试样缺口处的截面积为试样缺口处的截面积为试样缺口处的截面积（cm2cm2）,k,k的单位为的单位为的单位为的单位为J Jcmcm2 2。n n2 2 疲劳强度疲劳强度疲劳强度疲劳强度n n疲劳强度是指材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大疲劳强度是指材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大疲劳强度是指材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大疲劳强度是指材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大应力，用以表征材料抵抗疲劳断裂的能力。测试材料的应力，用以表征材料抵抗疲劳断裂的能力。测试材料的应力，用以表征材料抵抗疲劳断裂的能力。测试材料的应力，用以表征材料抵抗疲劳断裂的能力。测试材料的疲劳强度最简单的方法是旋转弯曲疲劳试验。试验测得疲劳强度最简单的方法是旋转弯曲疲劳试验。试验测得疲劳强度最简单的方法是旋转弯曲疲劳试验。试验测得疲劳强度最简单的方法是旋转弯曲疲劳试验。试验测得的材料所受循环应力的材料所受循环应力的材料所受循环应力的材料所受循环应力 与断裂前的循环次数与断裂前的循环次数与断裂前的循环次数与断裂前的循环次数N N的关系曲的关系曲的关系曲的关系曲线称为疲劳曲线，如图线称为疲劳曲线，如图线称为疲劳曲线，如图线称为疲劳曲线，如图6-7 6-7 所示。由图中可以看出，循所示。由图中可以看出，循所示。由图中可以看出，循所示。由图中可以看出，循环应力越小，则材料断裂前所承受的循环次数越多。当环应力越小，则材料断裂前所承受的循环次数越多。当环应力越小，则材料断裂前所承受的循环次数越多。当环应力越小，则材料断裂前所承受的循环次数越多。当应力降低到某一值时，曲线趋于水平，即表示在该应力应力降低到某一值时，曲线趋于水平，即表示在该应力应力降低到某一值时，曲线趋于水平，即表示在该应力应力降低到某一值时，曲线趋于水平，即表示在该应力作用下，材料经无数次的应力作用达到某一基数而不断作用下，材料经无数次的应力作用达到某一基数而不断作用下，材料经无数次的应力作用达到某一基数而不断作用下，材料经无数次的应力作用达到某一基数而不断时，其最大应力就作为该材料的疲劳极限，一般钢铁材时，其最大应力就作为该材料的疲劳极限，一般钢铁材时，其最大应力就作为该材料的疲劳极限，一般钢铁材时，其最大应力就作为该材料的疲劳极限，一般钢铁材料的循环次数取料的循环次数取料的循环次数取料的循环次数取107107次。次。次。次。图图图图6-6 6-6 疲劳曲线示意图疲劳曲线示意图疲劳曲线示意图疲劳曲线示意图n n6.1.2 金属材料的物理、化学及工艺性能金属材料的物理、化学及工艺性能n n1 1 材料的物理性能材料的物理性能材料的物理性能材料的物理性能n n材料的物理性能是指材料的固有属性，如密度、熔点、材料的物理性能是指材料的固有属性，如密度、熔点、材料的物理性能是指材料的固有属性，如密度、熔点、材料的物理性能是指材料的固有属性，如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性和色泽等。常用金属导热性、导电性、热膨胀性、磁性和色泽等。常用金属导热性、导电性、热膨胀性、磁性和色泽等。常用金属导热性、导电性、热膨胀性、磁性和色泽等。常用金属材料的物理性能见表材料的物理性能见表材料的物理性能见表材料的物理性能见表6-16-1n n表表表表6-1 6-1 常用金属材料的物理性能常用金属材料的物理性能常用金属材料的物理性能常用金属材料的物理性能 注：密度的单位为（注：密度的单位为（注：密度的单位为（注：密度的单位为（kg/mkg/m）x10 x10；熔点的单位为；熔点的单位为；熔点的单位为；熔点的单位为；热；热；热；热导率的单位为导率的单位为导率的单位为导率的单位为W/(mW/(m K)K)；线膨胀系数的单位为；线膨胀系数的单位为；线膨胀系数的单位为；线膨胀系数的单位为K-1x10-6K-1x10-6；电阻率的单位为（；电阻率的单位为（；电阻率的单位为（；电阻率的单位为（mm）x10-6x10-6；磁导率的单位为；磁导率的单位为；磁导率的单位为；磁导率的单位为H/mH/m。n n（1 1）密度）密度）密度）密度材料的密度是指单位体积物质的质量，用符材料的密度是指单位体积物质的质量，用符材料的密度是指单位体积物质的质量，用符材料的密度是指单位体积物质的质量，用符号号号号 表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为kgkgm3.m3.n n（2 2）熔点）熔点）熔点）熔点熔点是指材料由固态向液态转变的温度。熔点是指材料由固态向液态转变的温度。熔点是指材料由固态向液态转变的温度。熔点是指材料由固态向液态转变的温度。n n（3 3）导热性）导热性）导热性）导热性材料的导热性是指材料传导热量的能力。材料的导热性是指材料传导热量的能力。材料的导热性是指材料传导热量的能力。材料的导热性是指材料传导热量的能力。常用导热率（亦称导热系数）常用导热率（亦称导热系数）常用导热率（亦称导热系数）常用导热率（亦称导热系数）表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为WW（mm K K）。）。）。）。n n（4 4）导电性）导电性）导电性）导电性材料传导电流的能力称为导电性。材料传导电流的能力称为导电性。材料传导电流的能力称为导电性。材料传导电流的能力称为导电性。n n（5 5）热膨胀性）热膨胀性）热膨胀性）热膨胀性材料的热膨胀性是指材料随着温度的变材料的热膨胀性是指材料随着温度的变材料的热膨胀性是指材料随着温度的变材料的热膨胀性是指材料随着温度的变化产生膨胀、收缩的特性。化产生膨胀、收缩的特性。化产生膨胀、收缩的特性。化产生膨胀、收缩的特性。（6 6）磁性）磁性）磁性）磁性材料能被磁场吸引或被磁化的性能称为磁材料能被磁场吸引或被磁化的性能称为磁材料能被磁场吸引或被磁化的性能称为磁材料能被磁场吸引或被磁化的性能称为磁性或导磁性。性或导磁性。性或导磁性。性或导磁性。2 2材料的化学性能材料的化学性能材料的化学性能材料的化学性能材料的化学性能是指材料抵抗周围介质侵蚀的能力。材料的化学性能是指材料抵抗周围介质侵蚀的能力。材料的化学性能是指材料抵抗周围介质侵蚀的能力。材料的化学性能是指材料抵抗周围介质侵蚀的能力。n n（1 1）耐蚀性）耐蚀性）耐蚀性）耐蚀性 （2 2）抗氧化性）抗氧化性）抗氧化性）抗氧化性 n n3 3材料的工艺性能材料的工艺性能材料的工艺性能材料的工艺性能n n金属材料的工艺性能是指金属材料在加工过程中所具有金属材料的工艺性能是指金属材料在加工过程中所具有金属材料的工艺性能是指金属材料在加工过程中所具有金属材料的工艺性能是指金属材料在加工过程中所具有的和表现出来的性能。的和表现出来的性能。的和表现出来的性能。的和表现出来的性能。n n（1 1）铸造性能（）铸造性能（）铸造性能（）铸造性能（2 2）锻造性能（）锻造性能（）锻造性能（）锻造性能（3 3）焊接性能（）焊接性能（）焊接性能（）焊接性能（4 4）切削）切削）切削）切削加工性能（加工性能（加工性能（加工性能（5 5）热处理工艺性能）热处理工艺性能）热处理工艺性能）热处理工艺性能6.2 汽车常用金属材料汽车常用金属材料n n根据含碳量的不同，可将铁碳合金分为三类根据含碳量的不同，可将铁碳合金分为三类根据含碳量的不同，可将铁碳合金分为三类根据含碳量的不同，可将铁碳合金分为三类n n 工业纯铁工业纯铁工业纯铁工业纯铁 n n钢钢钢钢 根据含碳量及室温组织的不同，又可分为以下三根据含碳量及室温组织的不同，又可分为以下三根据含碳量及室温组织的不同，又可分为以下三根据含碳量及室温组织的不同，又可分为以下三类：类：类：类：n n共析钢共析钢共析钢共析钢含碳量为含碳量为含碳量为含碳量为0.77%0.77%n n亚共析钢亚共析钢亚共析钢亚共析钢含碳量小于含碳量小于含碳量小于含碳量小于0.77%0.77%n n过共析钢过共析钢过共析钢过共析钢含碳量大于含碳量大于含碳量大于含碳量大于0.77%0.77%n n生铁生铁生铁生铁 含碳量大于含碳量大于含碳量大于含碳量大于2.11%2.11%的铁碳合金称为生铁。的铁碳合金称为生铁。的铁碳合金称为生铁。的铁碳合金称为生铁。n n 6.2 汽车常用金属材料汽车常用金属材料n n6.2.1 碳钢碳钢n n碳钢，又称碳素钢，通常指含碳量小于碳钢，又称碳素钢，通常指含碳量小于碳钢，又称碳素钢，通常指含碳量小于碳钢，又称碳素钢，通常指含碳量小于2.11%2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。的铁碳合金。的铁碳合金。n n（一）常见杂质元素对碳钢性能的影响（一）常见杂质元素对碳钢性能的影响（一）常见杂质元素对碳钢性能的影响（一）常见杂质元素对碳钢性能的影响n n在实际生产中使用的碳钢，不单纯是铁和碳组成的合金，还包在实际生产中使用的碳钢，不单纯是铁和碳组成的合金，还包在实际生产中使用的碳钢，不单纯是铁和碳组成的合金，还包在实际生产中使用的碳钢，不单纯是铁和碳组成的合金，还包含有锰、硅、硫、磷等杂质元素，它们对碳钢的性能有一定的影含有锰、硅、硫、磷等杂质元素，它们对碳钢的性能有一定的影含有锰、硅、硫、磷等杂质元素，它们对碳钢的性能有一定的影含有锰、硅、硫、磷等杂质元素，它们对碳钢的性能有一定的影响。响。响。响。n n（1 1）锰）锰）锰）锰锰是钢中的有益元素，由于炼钢时用锰铁脱氧而残留在锰是钢中的有益元素，由于炼钢时用锰铁脱氧而残留在锰是钢中的有益元素，由于炼钢时用锰铁脱氧而残留在锰是钢中的有益元素，由于炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。钢中的。钢中的。钢中的。n n（2 2）硅）硅）硅）硅硅也是钢的有益元素硅也是钢的有益元素硅也是钢的有益元素硅也是钢的有益元素。n n（3 3）硫）硫）硫）硫硫是钢的有害元素，是在炼钢时由矿石和燃料带入钢中硫是钢的有害元素，是在炼钢时由矿石和燃料带入钢中硫是钢的有害元素，是在炼钢时由矿石和燃料带入钢中硫是钢的有害元素，是在炼钢时由矿石和燃料带入钢中的，难以除尽。的，难以除尽。的，难以除尽。的，难以除尽。n n（4 4）磷）磷）磷）磷磷是钢中的有害元素，也在炼钢时由矿石带入钢中的。磷是钢中的有害元素，也在炼钢时由矿石带入钢中的。磷是钢中的有害元素，也在炼钢时由矿石带入钢中的。磷是钢中的有害元素，也在炼钢时由矿石带入钢中的。n n（二）碳钢的分类（二）碳钢的分类碳素钢碳素钢碳素工具钢碳素工具钢 T7、T8、T13、碳素结构钢碳素结构钢铸钢铸钢 ZG270-500ZG270-500、ZG310-570ZG310-570普通碳素结构钢普通碳素结构钢 Q195、Q215、优质碳素结构钢优质碳素结构钢 08、10、15、碳素钢碳素钢n n（三）碳钢的牌号、性能和用途（三）碳钢的牌号、性能和用途n n1 1 普通碳素结构钢普通碳素结构钢普通碳素结构钢普通碳素结构钢n n（1 1）质量等级符号含义）质量等级符号含义）质量等级符号含义）质量等级符号含义A A级的硫、磷的含量最低，级的硫、磷的含量最低，级的硫、磷的含量最低，级的硫、磷的含量最低，D D级的硫、磷的含量最高。级的硫、磷的含量最高。级的硫、磷的含量最高。级的硫、磷的含量最高。n n （2 2）脱氧方法符号含义）脱氧方法符号含义）脱氧方法符号含义）脱氧方法符号含义F-F-沸腾钢，沸腾钢，沸腾钢，沸腾钢，Z-Z-镇静钢，镇静钢，镇静钢，镇静钢，TZ-TZ-特特特特殊镇静钢。通常多用镇静钢，故其符号殊镇静钢。通常多用镇静钢，故其符号殊镇静钢。通常多用镇静钢，故其符号殊镇静钢。通常多用镇静钢，故其符号Z Z一般省略不表一般省略不表一般省略不表一般省略不表示。示。示。示。n n2 2 优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢n n普通碳素结构钢的规定牌号有普通碳素结构钢的规定牌号有普通碳素结构钢的规定牌号有普通碳素结构钢的规定牌号有Q195Q195、Q215Q215、Q235Q235和和和和Q275Q275四种。四种。四种。四种。这类钢的碳含量较低，而硫、磷等有害元素和其他杂质含量较多，这类钢的碳含量较低，而硫、磷等有害元素和其他杂质含量较多，这类钢的碳含量较低，而硫、磷等有害元素和其他杂质含量较多，这类钢的碳含量较低，而硫、磷等有害元素和其他杂质含量较多，故强度不够高，但塑性，韧性好，焊接性能优良，冶炼简便，成故强度不够高，但塑性，韧性好，焊接性能优良，冶炼简便，成故强度不够高，但塑性，韧性好，焊接性能优良，冶炼简便，成故强度不够高，但塑性，韧性好，焊接性能优良，冶炼简便，成本低，使用时一般不进行热处理。普通碳素结构钢一般作为工程本低，使用时一般不进行热处理。普通碳素结构钢一般作为工程本低，使用时一般不进行热处理。普通碳素结构钢一般作为工程本低，使用时一般不进行热处理。普通碳素结构钢一般作为工程用钢，广泛用于建筑、桥梁、船舶、车辆工程。碳素结构钢也可用钢，广泛用于建筑、桥梁、船舶、车辆工程。碳素结构钢也可用钢，广泛用于建筑、桥梁、船舶、车辆工程。碳素结构钢也可用钢，广泛用于建筑、桥梁、船舶、车辆工程。碳素结构钢也可作为机器用钢，用于制造不重要的机器零件。作为机器用钢，用于制造不重要的机器零件。作为机器用钢，用于制造不重要的机器零件。作为机器用钢，用于制造不重要的机器零件。n n普通碳素结构钢常用于制造汽车传动轴间支架、发动机普通碳素结构钢常用于制造汽车传动轴间支架、发动机普通碳素结构钢常用于制造汽车传动轴间支架、发动机普通碳素结构钢常用于制造汽车传动轴间支架、发动机前后支架、后视镜支杆、三、四、五档同步器锥盘、差前后支架、后视镜支杆、三、四、五档同步器锥盘、差前后支架、后视镜支杆、三、四、五档同步器锥盘、差前后支架、后视镜支杆、三、四、五档同步器锥盘、差速器螺栓锁片、车轮轮辐、驻车制动操纵杆棘爪和齿板速器螺栓锁片、车轮轮辐、驻车制动操纵杆棘爪和齿板速器螺栓锁片、车轮轮辐、驻车制动操纵杆棘爪和齿板速器螺栓锁片、车轮轮辐、驻车制动操纵杆棘爪和齿板等零件。等零件。等零件。等零件。n n2.2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢n n优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，该数字表示钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，该数字表示钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，该数字表示钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，该数字表示钢的平均碳的含量的万分数，如牌号的平均碳的含量的万分数，如牌号的平均碳的含量的万分数，如牌号的平均碳的含量的万分数，如牌号4545表示其平均碳的含表示其平均碳的含表示其平均碳的含表示其平均碳的含量为量为量为量为0.45%0.45%。对于较高锰含量的优质碳素结构钢，则在。对于较高锰含量的优质碳素结构钢，则在。对于较高锰含量的优质碳素结构钢，则在。对于较高锰含量的优质碳素结构钢，则在对应牌号后加对应牌号后加对应牌号后加对应牌号后加“MnMn”表示，如表示，如表示，如表示，如45Mn45Mn、65Mn65Mn等。等。等。等。n n优质碳素结构钢在汽车上的应用实例：优质碳素结构钢在汽车上的应用实例：优质碳素结构钢在汽车上的应用实例：优质碳素结构钢在汽车上的应用实例：0808钢应用于驾驶钢应用于驾驶钢应用于驾驶钢应用于驾驶室、油箱、离合器等；室、油箱、离合器等；室、油箱、离合器等；室、油箱、离合器等；2020钢用于离合器分离杠杆、风扇钢用于离合器分离杠杆、风扇钢用于离合器分离杠杆、风扇钢用于离合器分离杠杆、风扇叶片、驻车制动杆等；叶片、驻车制动杆等；叶片、驻车制动杆等；叶片、驻车制动杆等；4545钢应用于凸轮轴、曲轴、转向钢应用于凸轮轴、曲轴、转向钢应用于凸轮轴、曲轴、转向钢应用于凸轮轴、曲轴、转向节主销、离合器踏板轴等；节主销、离合器踏板轴等；节主销、离合器踏板轴等；节主销、离合器踏板轴等；65Mn65Mn钢应用于气门摇臂复钢应用于气门摇臂复钢应用于气门摇臂复钢应用于气门摇臂复位弹簧、活塞油环簧片、离合器压板盘弹簧等。位弹簧、活塞油环簧片、离合器压板盘弹簧等。位弹簧、活塞油环簧片、离合器压板盘弹簧等。位弹簧、活塞油环簧片、离合器压板盘弹簧等。n n3 3碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢n n碳素工具钢是指含碳量为碳素工具钢是指含碳量为碳素工具钢是指含碳量为碳素工具钢是指含碳量为0.7%-1.3%0.7%-1.3%的高碳钢。牌号用的高碳钢。牌号用的高碳钢。牌号用的高碳钢。牌号用“T T”表示钢的种类，后面的数字表示含碳量的千分数。表示钢的种类，后面的数字表示含碳量的千分数。表示钢的种类，后面的数字表示含碳量的千分数。表示钢的种类，后面的数字表示含碳量的千分数。常用的碳素工具钢有常用的碳素工具钢有常用的碳素工具钢有常用的碳素工具钢有T8T8、T10T10、T10AT10A、T12A(AT12A(A表示高表示高表示高表示高级优质钢级优质钢级优质钢级优质钢)等。由于碳素工具钢的热硬性较差，热处理等。由于碳素工具钢的热硬性较差，热处理等。由于碳素工具钢的热硬性较差，热处理等。由于碳素工具钢的热硬性较差，热处理变形较大，仅适用于制造不太精密的模具，木工工具和变形较大，仅适用于制造不太精密的模具，木工工具和变形较大，仅适用于制造不太精密的模具，木工工具和变形较大，仅适用于制造不太精密的模具，木工工具和金属切削的低速手用刀具（锉刀、锯条、手用丝锥）等。金属切削的低速手用刀具（锉刀、锯条、手用丝锥）等。金属切削的低速手用刀具（锉刀、锯条、手用丝锥）等。金属切削的低速手用刀具（锉刀、锯条、手用丝锥）等。n n4 4铸钢铸钢铸钢铸钢n n铸钢的牌号由铸钢的牌号由铸钢的牌号由铸钢的牌号由“ZGZG”和两组数字组成，其中和两组数字组成，其中和两组数字组成，其中和两组数字组成，其中“ZGZG”为铸为铸为铸为铸钢代号，代号后面的两组数字分别表示屈服强度钢代号，代号后面的两组数字分别表示屈服强度钢代号，代号后面的两组数字分别表示屈服强度钢代号，代号后面的两组数字分别表示屈服强度ss（MPaMPa）和抗拉强度）和抗拉强度）和抗拉强度）和抗拉强度bb（MPaMPa）。例如：）。例如：）。例如：）。例如：ZG270-ZG270-500500表示屈服强度为表示屈服强度为表示屈服强度为表示屈服强度为270MPa,270MPa,抗拉强度为抗拉强度为抗拉强度为抗拉强度为500MPa500MPa的铸的铸的铸的铸钢。钢。钢。钢。n n铸钢在汽车上的应用实例：铸钢在汽车上的应用实例：铸钢在汽车上的应用实例：铸钢在汽车上的应用实例：ZG270-500ZG270-500用于化油器，操用于化油器，操用于化油器，操用于化油器，操作杆活接头等；作杆活接头等；作杆活接头等；作杆活接头等；ZG310-570ZG310-570用于用于用于用于CA1092CA1092的进排气岐管的进排气岐管的进排气岐管的进排气岐管压板，前减震器下支架等。压板，前减震器下支架等。压板，前减震器下支架等。压板，前减震器下支架等。n n6.2.2 合金钢合金钢n n（一）合金钢的分类（一）合金钢的分类（一）合金钢的分类（一）合金钢的分类（1 1 1 1）按按按按合合合合金金金金元元元元素素素素总总总总含含含含量分类量分类量分类量分类低合金钢：合金元素总含量小于低合金钢：合金元素总含量小于低合金钢：合金元素总含量小于低合金钢：合金元素总含量小于5%5%5%5%中合金钢：合金元素总含量为中合金钢：合金元素总含量为中合金钢：合金元素总含量为中合金钢：合金元素总含量为5%-10%5%-10%5%-10%5%-10%高合金钢：合金元素总含量大于高合金钢：合金元素总含量大于高合金钢：合金元素总含量大于高合金钢：合金元素总含量大于10%10%10%10%（2 2 2 2）按按按按用用用用途途途途分类分类分类分类合金工具钢：制造各种工具合金工具钢：制造各种工具合金工具钢：制造各种工具合金工具钢：制造各种工具特特特特殊殊殊殊性性性性能能能能钢钢钢钢：如如如如不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢，耐耐耐耐磨磨磨磨钢钢钢钢，耐热钢等耐热钢等耐热钢等耐热钢等合合合合金金金金结结结结构构构构钢钢钢钢：制制制制造造造造机机机机械械械械零零零零件件件件和和和和工工工工程程程程结结结结构构构构n n（二）合金钢的牌号（二）合金钢的牌号（二）合金钢的牌号（二）合金钢的牌号n n牌号首部用数字标明碳含量，规定合金结构钢以万分之牌号首部用数字标明碳含量，规定合金结构钢以万分之牌号首部用数字标明碳含量，规定合金结构钢以万分之牌号首部用数字标明碳含量，规定合金结构钢以万分之一为单位的数字（两位数），工具钢和特殊性能钢以千一为单位的数字（两位数），工具钢和特殊性能钢以千一为单位的数字（两位数），工具钢和特殊性能钢以千一为单位的数字（两位数），工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）来表示碳含量。分之一为单位的数字（一位数）来表示碳含量。分之一为单位的数字（一位数）来表示碳含量。分之一为单位的数字（一位数）来表示碳含量。n n（三）合金结构钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢n n合金结构钢合金结构钢合金结构钢合金结构钢是在碳素结构钢的基础上加入一种或几种合是在碳素结构钢的基础上加入一种或几种合是在碳素结构钢的基础上加入一种或几种合是在碳素结构钢的基础上加入一种或几种合金元素的钢，金元素的钢，金元素的钢，金元素的钢，主要有：主要有：主要有：主要有：低合金结构钢；低合金结构钢；低合金结构钢；低合金结构钢；合金渗碳合金渗碳合金渗碳合金渗碳钢；钢；钢；钢；合金调质钢；合金调质钢；合金调质钢；合金调质钢；合金弹簧钢；合金弹簧钢；合金弹簧钢；合金弹簧钢；滚动轴承钢。滚动轴承钢。滚动轴承钢。滚动轴承钢。n n（四）（四）（四）（四）合金工具钢合金工具钢合金工具钢合金工具钢n n合金工具钢是在碳素工具钢的基础上，再加入适量合金合金工具钢是在碳素工具钢的基础上，再加入适量合金合金工具钢是在碳素工具钢的基础上，再加入适量合金合金工具钢是在碳素工具钢的基础上，再加入适量合金元素的钢，元素的钢，元素的钢，元素的钢，按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢三大类：按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢三大类：按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢三大类：按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢三大类：合金刃具钢、合金模具钢（冷作模具钢、热作模具钢）合金刃具钢、合金模具钢（冷作模具钢、热作模具钢）合金刃具钢、合金模具钢（冷作模具钢、热作模具钢）合金刃具钢、合金模具钢（冷作模具钢、热作模具钢）和合金量具钢。和合金量具钢。和合金量具钢。和合金量具钢。n n（五）特殊性能钢（五）特殊性能钢（五）特殊性能钢（五）特殊性能钢n n特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的钢，常用特特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的钢，常用特特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的钢，常用特特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的钢，常用特殊性能钢包括殊性能钢包括殊性能钢包括殊性能钢包括1.1.不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢2.2.耐热钢耐热钢耐热钢耐热钢3.3.耐磨钢耐磨钢耐磨钢耐磨钢n n6.2.3 铸铁铸铁n n根据碳在铸铁中存在的形式的不同，根据碳在铸铁中存在的形式的不同，根据碳在铸铁中存在的形式的不同，根据碳在铸铁中存在的形式的不同，常用铸铁有：灰铸常用铸铁有：灰铸常用铸铁有：灰铸常用铸铁有：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、合金铸铁。铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、合金铸铁。铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、合金铸铁。铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、合金铸铁。n n6.2.4 非铁金属及其合金材料非铁金属及其合金材料n n非铁金属及其合金材料是指除钢铁材料以外的金属及其非铁金属及其合金材料是指除钢铁材料以外的金属及其非铁金属及其合金材料是指除钢铁材料以外的金属及其非铁金属及其合金材料是指除钢铁材料以外的金属及其合金。非铁金属具有特殊的物理、化学和力学性能。合金。非铁金属具有特殊的物理、化学和力学性能。合金。非铁金属具有特殊的物理、化学和力学性能。合金。非铁金属具有特殊的物理、化学和力学性能。n n1 1 铝及铝合金铝及铝合金铝及铝合金铝及铝合金n n铝元素是自然界中储量最丰富的金属材料。铝元素的单铝元素是自然界中储量最丰富的金属材料。铝元素的单铝元素是自然界中储量最丰富的金属材料。铝元素的单铝元素是自然界中储量最丰富的金属材料。铝元素的单质金属铝及铝合金属于轻金属，是一类十分重要的金属质金属铝及铝合金属于轻金属，是一类十分重要的金属质金属铝及铝合金属于轻金属，是一类十分重要的金属质金属铝及铝合金属于轻金属，是一类十分重要的金属材料，也是目前汽车工业中的重要材料之一，使用量和材料，也是目前汽车工业中的重要材料之一，使用量和材料，也是目前汽车工业中的重要材料之一，使用量和材料，也是目前汽车工业中的重要材料之一，使用量和使用率每年都在增加。使用率每年都在增加。使用率每年都在增加。使用率每年都在增加。n n图图图图6-7 6-7 所示为采用铝合金加工制造的汽车节气门体。所示为采用铝合金加工制造的汽车节气门体。所示为采用铝合金加工制造的汽车节气门体。所示为采用铝合金加工制造的汽车节气门体。图图图图6-7 6-7 铝合金制成的节气门体铝合金制成的节气门体铝合金制成的节气门体铝合金制成的节气门体 （1 1）工业纯铝）工业纯铝）工业纯铝）工业纯铝 （2 2）铝合金）铝合金）铝合金）铝合金2 2 铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金n n铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属材料。也是应铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属材料。也是应铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属材料。也是应铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属材料。也是应用最广泛的金属材料之一。图用最广泛的金属材料之一。图用最广泛的金属材料之一。图用最广泛的金属材料之一。图6-8 6-8 为铜锌合金制成的发为铜锌合金制成的发为铜锌合金制成的发为铜锌合金制成的发电机的定子绕组。电机的定子绕组。电机的定子绕组。电机的定子绕组。图图图图6-8 6-8 发电机定子绕组发电机定子绕组发电机定子绕组发电机定子绕组1 1）纯铜）纯铜）纯铜）纯铜2 2）铜合金）铜合金）铜合金）铜合金（1 1）黄铜）黄铜）黄铜）黄铜纯铜呈紫红色，有金属光泽，又叫紫铜或红铜。纯铜呈紫红色，有金属光泽，又叫紫铜或红铜。纯铜呈紫红色，有金属光泽，又叫紫铜或红铜。纯铜呈紫红色，有金属光泽，又叫紫铜或红铜。一般将铜合金分为一般将铜合金分为一般将铜合金分为一般将铜合金分为 以锌作为主要合金元素的铜合金叫黄铜。不含其以锌作为主要合金元素的铜合金叫黄铜。不含其以锌作为主要合金元素的铜合金叫黄铜。不含其以锌作为主要合金元素的铜合金叫黄铜。不含其它合金元素的黄铜为普通黄铜；含有其它合金元它合金元素的黄铜为普通黄铜；含有其它合金元它合金元素的黄铜为普通黄铜；含有其它合金元它合金元素的黄铜为普通黄铜；含有其它合金元素的黄铜为特殊黄铜。素的黄铜为特殊黄铜。素的黄铜为特殊黄铜。素的黄铜为特殊黄铜。（2 2）青铜）青铜）青铜）青铜青铜原指铜锡合金，又叫锡青铜，但目前已将含铝、硅、青铜原指铜锡合金，又叫锡青铜，但目前已将含铝、硅、青铜原指铜锡合金，又叫锡青铜，但目前已将含铝、硅、青铜原指铜锡合金，又叫锡青铜，但目前已将含铝、硅、铅、锰等的铜合金包括在青铜内，统称为无锡青铜。铅、锰等的铜合金包括在青铜内，统称为无锡青铜。铅、锰等的铜合金包括在青铜内，统称为无锡青铜。铅、锰等的铜合金包括在青铜内，统称为无锡青铜。n n3 3 轴承合金轴承合金轴承合金轴承合金n n轴承合金是指用来制作滑动轴承中轴瓦和轴衬的合金。轴承合金是指用来制作滑动轴承中轴瓦和轴衬的合金。轴承合金是指用来制作滑动轴承中轴瓦和轴衬的合金。轴承合金是指用来制作滑动轴承中轴瓦和轴衬的合金。常用的轴承合金是锡基和铅基轴承合金。常用的轴承合金是锡基和铅基轴承合金。常用的轴承合金是锡基和铅基轴承合金。常用的轴承合金是锡基和铅基轴承合金。n n4 4 钛及其合金钛及其合金钛及其合金钛及其合金n n钛及其合金是一类新型的材料。现在，钛及其合金已经钛及其合金是一类新型的材料。现在，钛及其合金已经钛及其合金是一类新型的材料。现在，钛及其合金已经钛及其合金是一类新型的材料。现在，钛及其合金已经代替其他金属材料大量用在航天航空，武器制造，交通代替其他金属材料大量用在航天航空，武器制造，交通代替其他金属材料大量用在航天航空，武器制造，交通代替其他金属材料大量用在航天航空，武器制造，交通运输，化工轻工及医疗卫生等部门，行业当中，发挥着运输，化工轻工及医疗卫生等部门，行业当中，发挥着运输，化工轻工及医疗卫生等部门，行业当中，发挥着运输，化工轻工及医疗卫生等部门，行业当中，发挥着越来越重要的作用，被称为越来越重要的作用，被称为越来越重要的作用，被称为越来越重要的作用，被称为“2121世纪的金属世纪的金属世纪的金属世纪的金属”。n n（1 1）工业纯钛）工业纯钛）工业纯钛）工业纯钛n n（2 2）钛合金）钛合金）钛合金）钛合金n n1 1）钛合金钛合金钛合金钛合金 ；2 2）钛合金钛合金钛合金钛合金；3 3）+钛合金钛合金钛合金钛合金n n5 5 粉末冶金粉末冶金粉末冶金粉末冶金n n粉末冶金材料是用金属粉末或金属与非金属粉末作原料，粉末冶金材料是用金属粉末或金属与非金属粉末作原料，粉末冶金材料是用金属粉末或金属与非金属粉末作原料，粉末冶金材料是用金属粉末或金属与非金属粉末作原料，通过配料，压制成型，烧结和后处理等工艺过程而制成通过配料，压制成型，烧结和后处理等工艺过程而制成通过配料，压制成型，烧结和后处理等工艺过程而制成通过配料，压制成型，烧结和后处理等工艺过程而制成的材料。的材料。的材料。的材料。n6.3 钢的热处理钢的热处理n n热处理是机器零件及工具制造过程中的重要工序，对热处理是机器零件及工具制造过程中的重要工序，对热处理是机器零件及工具制造过程中的重要工序，对热处理是机器零件及工具制造过程中的重要工序，对发挥金属材料的潜力，改善零件的使用性能，提高产品发挥金属材料的潜力，改善零件的使用性能，提高产品发挥金属材料的潜力，改善零件的使用性能，提高产品发挥金属材料的潜力，改善零件的使用性能，提高产品质量，延长使用寿命具有及其重要的意义。此外，热处质量，延长使用寿命具有及其重要的意义。此外，热处质量，延长使用寿命具有及其重要的意义。此外，热处质量，延长使用寿命具有及其重要的意义。此外，热处理还能改善毛坯的工艺性能，为后续工序作准备，以利理还能改善毛坯的工艺性能，为后续工序作准备，以利理还能改善毛坯的工艺性能，为后续工序作准备，以利理还能改善毛坯的工艺性能，为后续工序作准备，以利于各种冷、热加工。于各种冷、热加工。于各种冷、热加工。于各种冷、热加工。图图图图6-96-9热处理工艺曲线热处理工艺曲线热处理工艺曲线热处理工艺曲线n n6.3.1 合金的晶体结构合金的晶体结构n n一一一一金属及合金的晶体结构金属及合金的晶体结构金属及合金的晶体结构金属及合金的晶体结构n n1 1 金属的结晶金属的结晶金属的结晶金属的结晶n n金属由液态转变为晶体状态的过程称为结晶。纯金属的金属由液态转变为晶体状态的过程称为结晶。纯金属的金属由液态转变为晶体状态的过程称为结晶。纯金属的金属由液态转变为晶体状态的过程称为结晶。纯金属的结晶是在一定温度下进行的，它的结晶过程可以用冷却结晶是在一定温度下进行的，它的结晶过程可以用冷却结晶是在一定温度下进行的，它的结晶过程可以用冷却结晶是在一定温度下进行的，它的结晶过程可以用冷却曲线表示。图曲线表示。图曲线表示。图曲线表示。图6-10 6-10 所示为用实验方法得到的纯金属凝所示为用实验方法得到的纯金属凝所示为用实验方法得到的纯金属凝所示为用实验方法得到的纯金属凝固时的冷却曲线。固时的冷却曲线。固时的冷却曲线。固时的冷却曲线。图图图图6-10 6-10 纯金属结晶时的冷却曲线纯金属结晶时的冷却曲线纯金属结晶时的冷却曲线纯金属结晶时的冷却曲线n n2 2 金属的同素异构转变金属的同素异构转变金属的同素异构转变金属的同素异构转变n n金属晶格有各种不同的形式，最常见的晶格有三种，即金属晶格有各种不同的形式，最常见的晶格有三种，即金属晶格有各种不同的形式，最常见的晶格有三种，即金属晶格有各种不同的形式，最常见的晶格有三种，即体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。如图体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。如图体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。如图体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。如图 6-6-11 11 所示。所示。所示。所示。图图图图6-11 6-11 常见金属晶格类型常见金属晶格类型常见金属晶格类型常见金属晶格类型从左到右：体心立方晶格从左到右：体心立方晶格从左到右：体心立方晶格从左到右：体心立方晶格 面心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格 密排六方晶格密排六方晶格密排六方晶格密排六方晶格n n液态纯铁在液态纯铁在液态纯铁在液态纯铁在15381538时结晶成具有体心立方晶格的时结晶成具有体心立方晶格的时结晶成具有体心立方晶格的时结晶成具有体心立方晶格的-Fe,-Fe,继继继继续冷却到续冷却到续冷却到续冷却到13941394时，发生同素异构转变，体心立方晶格时，发生同素异构转变，体心立方晶格时，发生同素异构转变，体心立方晶格时，发生同素异构转变，体心立方晶格的的的的-Fe-Fe转变为面心立方晶格的转变为面心立方晶格的转变为面心立方晶格的转变为面心立方晶格的-Fe-Fe，再继续冷却到，再继续冷却到，再继续冷却到，再继续冷却到912912时又发生同素异构转变，面心立方晶格的时又发生同素异构转变，面心立方晶格的时又发生同素异构转变，面心立方晶格的时又发生同素异构转变，面心立方晶格的-Fe-Fe转转转转变为密排六方晶格的变为密排六方晶格的变为密排六方晶格的变为密排六方晶格的-Fe-Fe。若在继续冷却，晶格的类型。若在继续冷却，晶格的类型。若在继续冷却，晶格的类型。若在继续冷却，晶格的类型不再发生变化，如图不再发生变化，如图不再发生变化，如图不再发生变化，如图6-126-12所示。所示。所示。所示。图图6-12 纯铁的冷却曲线纯铁的冷却曲线n n3 3 合金的结构合金的结构合金的结构合金的结构n n合金的构造比纯金属复杂，合金在固态时的结构一般可合金的构造比纯金属复杂，合金在固态时的结构一般可合金的构造比纯金属复杂，合金在固态时的结构一般可合金的构造比纯金属复杂，合金在固态时的结构一般可分为以下三类：分为以下三类：分为以下三类：分为以下三类：n n（1 1）化合物）化合物）化合物）化合物：是合金各组元按一定的原子数量比化合：是合金各组元按一定的原子数量比化合：是合金各组元按一定的原子数量比化合：是合金各组元按一定的原子数量比化合而成的一种新的物质，它具有与组元原来晶格不同的特而成的一种新的物质，它具有与组元原来晶格不同的特而成的一种新的物质，它具有与组元原来晶格不同的特而成的一种新的物质，它具有与组元原来晶格不同的特殊晶格殊晶格殊晶格殊晶格 。n n（2 2）固溶体）固溶体）固溶体）固溶体：合金各组元在固态时具有相互溶解能力：合金各组元在固态时具有相互溶解能力：合金各组元在固态时具有相互溶解能力：合金各组元在固态时具有相互溶解能力而形成均匀的固体，这种固体合金称为固溶体。而形成均匀的固体，这种固体合金称为固溶体。而形成均匀的固体，这种固体合金称为固溶体。而形成均匀的固体，这种固体合金称为固溶体。n n（3 3）机械混合物）机械混合物）机械混合物）机械混合物：组成合金的各组元在固态下既不溶：组成合金的各组元在固态下既不溶：组成合金的各组元在固态下既不溶：组成合金的各组元在固态下既不溶解，也不形成化合物，而以混合形式组合在一起的组成解，也不形成化合物，而以混合形式组合在一起的组成解，也不形成化合物，而以混合形式组合在一起的组成解，也不形成化合物，而以混合形式组合在一起的组成物称为机械混合物。物称为机械混合物。物称为机械混合物。物称为机械混合物。n n6.3.2 铁碳合金相图铁碳合金相图n n铁碳合金相图是表示在极缓慢冷却（或加热）情况下，铁碳合金相图是表示在极缓慢冷却（或加热）情况下，铁碳合金相图是表示在极缓慢冷却（或加热）情况下，铁碳合金相图是表示在极缓慢冷却（或加热）情况下，不同成分的铁碳合金在不同温度下所具有的组织或状态不同成分的铁碳合金在不同温度下所具有的组织或状态不同成分的铁碳合金在不同温度下所具有的组织或状态不同成分的铁碳合金在不同温度下所具有的组织或状态的图形。的图形。的图形。的图形。n n一一一一 铁碳合金的基本组织铁碳合金的基本组织铁碳合金的基本组织铁碳合金的基本组织n n铁碳合金的基本组织包括：铁素体，奥氏体，渗碳体，铁碳合金的基本组织包括：铁素体，奥氏体，渗碳体，铁碳合金的基本组织包括：铁素体，奥氏体，渗碳体，铁碳合金的基本组织包括：铁素体，奥氏体，渗碳体，珠光体和莱氏体五种。珠光体和莱氏体五种。珠光体和莱氏体五种。珠光体和莱氏体五种。n n二二二二 铁碳合金相图铁碳合金相图铁碳合金相图铁碳合金相图n n1 1 铁碳合金相图铁碳合金相图铁碳合金相图铁碳合金相图图图6-13 6-13 6-13 6-13 简简化的化的化的化的铁铁碳合金相碳合金相碳合金相碳合金相图图n n2 2 铁碳合金相图中点、线的含义铁碳合金相图中点、线的含义铁碳合金相图中点、线的含义铁碳合金相图中点、线的含义n n特性点特性点特性点特性点状态图中主要特性点的意义、温度及成分见状态图中主要特性点的意义、温度及成分见状态图中主要特性点的意义、温度及成分见状态图中主要特性点的意义、温度及成分见下表下表下表下表n n表表表表6-2 6-2 铁碳合金相图中的主要特性点铁碳合金相图中的主要特性点铁碳合金相图中的主要特性点铁碳合金相图中的主要特性点n n特性线特性线特性线特性线状态图中的特性线都是铁碳合金组织发生转状态图中的特性线都是铁碳合金组织发生转状态图中的特性线都是铁碳合金组织发生转状态图中的特性线都是铁碳合金组织发生转变的界线。它们的物理含义如下：变的界线。它们的物理含义如下：变的界线。它们的物理含义如下：变的界线。它们的物理含义如下：n nACDACD线线线线即液相线。合金冷却到此线开始结晶，在此线即液相线。合金冷却到此线开始结晶，在此线即液相线。合金冷却到此线开始结晶，在此线即液相线。合金冷却到此线开始结晶，在此线以上是液态区（用以上是液态区（用以上是液态区（用以上是液态区（用L L表示）。在表示）。在表示）。在表示）。在ACAC线以下，从液体中结线以下，从液体中结线以下，从液体中结线以下，从液体中结晶出奥氏体；在晶出奥氏体；在晶出奥氏体；在晶出奥氏体；在CDCD线以下，结晶出渗碳体（又称一次线以下，结晶出渗碳体（又称一次线以下，结晶出渗碳体（又称一次线以下，结晶出渗碳体（又称一次渗碳体，用渗碳体，用渗碳体，用渗碳体，用Fe3CFe3C表示）表示）表示）表示）n nAECFAECF线线线线即固相线。合金冷却到此线全部结晶为固态，即固相线。合金冷却到此线全部结晶为固态，即固相线。合金冷却到此线全部结晶为固态，即固相线。合金冷却到此