第五章：金属材料金属材料是最重要的工程材料，工业上将金属及其合金分为两大类型：黑色金属—铁和铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）；占工业用材的95％。有色金属—除黑色金属以外的所有金属及其合金；仅占工业用材的5％。碳钢和铸铁是现代汽车工业生产中使用最广泛的金属材料，它主要由铁和碳两种元素组成的合金。因此，要掌握碳钢和铸铁的性能及用途，首先要了解铁碳合金相图。铁碳合金相图（Fe～Fe3C）纯铁（含碳0～0.0218％）铸铁（含碳2.11～6.69％）碳钢（含碳0.0218～2.11％）纯铁熔点（1538℃）Fe3CA渗碳体熔点（1227℃）共晶点（1148℃）碳在γ－Fe中的最大溶解度（1148℃）共析线渗碳体（含碳6.69％）G纯铁的同素异晶转变点（912℃）碳在α－Fe中的最大溶解度（727℃）共析点（727℃）第一节碳钢碳素钢又称碳钢，通常指含碳量小于2.11％的铁碳合金。实际使用的碳钢，其含碳量一般不超过1.4％。一、碳钢的成分及其影响：在实际生产中使用的碳钢不单纯是铁碳合金，还包含有一些杂质元素，（硅、锰、硫、磷等），它们对碳钢的性能有一定的影响。1、硅（Si）：在碳钢中，硅的含量一般小于0.4％。硅能溶于铁素体，具有强化作用（可使钢致密，提高强度和硬度）。同时也会降低钢的韧度和塑性。当含量较小时，其影响并不明显。2、锰（Mn）：在碳钢中，锰的含量一般为0.25％～0.8％。锰大部分溶于铁素体形成置换固溶体。因此具有固溶强化作用；锰与硫结合可形成高熔点（1620℃）的MnS，从而消除硫的有害作用（热脆性）。锰还能提高钢的强度。但当锰的含量较小时，其作用并不明显。3、硫（S）：硫在钢中常以FeS的形式存在，而FeS与Fe形成熔点较低（985℃）的共晶体，当钢加热到1000℃～1200℃进行热加工时FeS共晶体已经熔化，这将造成钢材在热加工过程中开裂，使钢材变得极脆，这种现象称为热脆性。硫对钢的焊接有不良影响，会导致焊缝的热裂现象；在焊接过程中，硫易于氧化而形成SO2气体，使焊缝中产生气孔。因此，须严格控制硫的含量。4、磷（P）:室温下，钢中的磷全部溶于铁素体中，能使钢的强度、硬度增加，但也使其室温特别是低温时塑性和韧度大大下降，这种现象称为冷脆性（易产生脆裂）。因此，应严格控制磷的含量。但磷的冷脆性也可利用，如在炮弹钢中加入较多的磷，可使炮弹爆炸时的碎片增多，提高杀伤力。二、碳钢的分类：1、按含碳量分：⑴低碳钢（含碳量小于或等于0.25％）；⑵中碳钢（含碳量为0.25％～0.60％）；⑶高碳钢（含碳量大...
