1.2 金属材料的工艺性能 (课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（人民邮电版）

1.2 金属材料的工艺性能 1、铸造性能 2、压力加工性能 3、焊接性能 4、切削加工性能 5、热处理性能 1、铸造性能 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型型腔内，经冷却凝固获得有预定形状、尺寸和性能的零件的工艺过程。衡量金属材料铸造性能的指标主要有流动性、收缩性等。 ① 流动性是指熔融金属材料的流动能力。流动性好的材料容易充满铸型型腔，从而获得外形完整、尺寸精确、轮廓清晰、无浇注不足的铸件。 ② 收缩性是指铸件在冷却凝固过程中其体积和尺寸减少的现象。铸件收缩不仅影响其尺寸，还会使铸件产生缩孔、疏松、内应力、变形、开裂等缺陷。 2、压力加工性能 金属压力加工，又称金属塑性加工，是指在金属体积不改变的情况下，利用金属在外力作用下所产生的塑性变形来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法。而金属经过压力加工获得优质原材料、毛坯或零件的性能，称为金属的压力加工性能。金属压力加工主要是让金属发生塑性变形，因此金属材料的塑形直接影响其压力加工性能。 3、焊接性能 焊接指两被焊工件（同种材质或异种材质），通过加热或（和）加压，用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。 金属材料的焊接性是指金属材料采用一定的焊接工艺（焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等），获得优良焊接接头的难易程度。金属材料的焊接性能与焊接接头中的化学成分以及焊接时产生的组织有关。 3、焊接性能 ①钢材焊接性能的好坏主要取决于它的化学组成。其中，影响最大的是碳元素，金属含碳量的多少决定了它的可焊性。因为钢中含碳量增加，淬硬倾向增大，塑性下降，容易产生焊接裂纹。含碳量越高，可焊性越差。通常，含碳量小于0.25%的低碳钢和低合金钢，塑性和冲击韧性优良，焊后的焊接接头塑性和冲击韧性也较好。随着含碳量增加，大大增加焊接的裂纹倾向。一般说来，含碳量大于0.25%的钢材不应用于制造锅炉、压力容器的承压元件。 ②焊接性能的好坏还受焊接方法、焊接时的温度、压力等外界因素的影响。例如，高强度合金轿车车身修复采用的电阻点焊质量主要受焊接时的压力、电流、通电时间的影响。 4、切削加工性能 5、热处理性能 材料接受切削加工的难易程度称为材料的切削加工性能。 一般来说，材料的硬度适中（180～220HBS），其切削加工性能良好。 热处理性能是金属材料进行热处理时表现出来的性能。一般通过热处理来提高金属材料的机械性能。例如，采用渗碳淬火可强化变速器轴类零件、差速器齿轮、转向器轴齿件、发动机活塞销等。 1.3 金属材料的化学性能 材料的化学性能就是材料与外界接触物时表现出来的耐受性，实质上表现为材料的化学稳定性。金属材料的化学性能一般指耐腐蚀性和抗氧化性。 1．耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他外围化学介质腐蚀作用的能力，称为耐腐蚀性。 腐蚀不但使金属表面材料本身受到损伤，还会使机械零部件的使用性能遭到破坏，甚至会成为疲劳损伤的疲劳源，进而发生机械事故，引发灾难。 汽车常用的金属材料中，碳钢、铸铁的耐腐蚀性较差，而铝、铜的耐腐蚀性较强。对汽车上的易腐蚀部位，一方面可以采用耐腐蚀性的材料，比如采用铝合金、钛合金，或使用高强度塑料代替；另一方面也可以加适当涂覆层，起到防腐蚀的作用。 2．抗氧化性 金属材料在高温抵抗氧化作用的能力，称为抗氧化性。在钢中加入Cr、Si等元素，可达到提高钢的抗氧化性。例如，汽车发动机排气门工作在高温环境下，就可以采用4CrSi2这种材料；汽车排放系统零部件主要采用耐热铸铁，包括中硅（或中钼）耐热球墨铸铁、硅钼铬耐热球墨铸铁、高镍奥氏体球墨铸铁等，因为这些材料具有良好的高温强度和抗氧化性。 $