《材料导论第五章金属合金精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料导论第五章金属合金精选文档.ppt（43页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、材料导论第五章金属合金本讲稿第一页，共四十三页 工工程程上上将将以以铁铁为为基基的的合合金金成成为为黑黑色色金金属属；以以其其他他金金属属为为基基的的合合金金成成为为有有色色合合金金。铁铁及及其其合合金金（主主要要是是钢钢）的的产产量量占占世世界界金金属属总总和和的的90左左右右；而而有有色色合合金金中中，则则以以铝铝、铜铜及及其其合金居多。合金居多。第一节第一节 黑色金属黑色金属q 钢的通常分类钢的通常分类钢钢 按用途分类按用途分类：本讲稿第二页，共四十三页 按化学成分分类按化学成分分类按化学成分分类按化学成分分类：按质量分类按质量分类：钢钢本讲稿第三页，共四十三页 按冶炼方法分类按冶炼方法
2、分类按冶炼方法分类按冶炼方法分类：钢钢 按金相组织分类按金相组织分类：按退火组织分类：按退火组织分类：按正火组织分类：按正火组织分类：本讲稿第四页，共四十三页 我我国国钢钢材材的的编编号号是是按按碳碳含含量量、合合金金元元素素的的种种类类和和数数量量以以及及质量级别来编号的。质量级别来编号的。q 钢的编号钢的编号 1.1.普通碳素结构钢普通碳素结构钢 2.2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢 该该类类钢钢的的牌牌号号用用钢钢中中平平均均含含碳碳量量的的两两位位数数字字表表示示，单单位位为为万分之一。如钢号万分之一。如钢号4545，表示平均碳质量分数为，表示平均碳质量分数为0.45%0.45%的钢。
3、的钢。本讲稿第五页，共四十三页 3.3.碳素工具钢碳素工具钢 碳碳素素工工具具钢钢是是在在牌牌号号前前加加“碳碳”或或“T T”表表示示，其其后后跟跟以以表表示示钢钢中中平平均均含含碳碳量量的的千千分分之之几几的的数数字字。如如T8T8或或T10AT10A。其其中中“A A”表示高级优质钢。表示高级优质钢。4.4.合金结构钢合金结构钢 沿用苏联的编号系统，该类钢的牌号是由沿用苏联的编号系统，该类钢的牌号是由“数字数字+元素元素+数字数字”三部分组成。数字表示钢中平均含碳量的万分之几，如三部分组成。数字表示钢中平均含碳量的万分之几，如36Mn2Si 36Mn2Si 和和18Cr2Ni4WA18C
4、r2Ni4WA。5.5.合金工具钢合金工具钢 数字表示钢中平均含碳量的千分之几，如数字表示钢中平均含碳量的千分之几，如9Mn2V9Mn2V和和CrMnCrMn，特殊：特殊：W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2。本讲稿第六页，共四十三页 6.6.滚动轴承钢滚动轴承钢 该类钢在钢号前冠以该类钢在钢号前冠以“滚滚”或或“G G”，其后为铬（，其后为铬（CrCr）+数字来数字来表示，数字表示铬含量平均值的千分之几。如表示，数字表示铬含量平均值的千分之几。如GCr15GCr15。7.7.不锈钢及耐热钢不锈钢及耐热钢 这这两两类类钢钢钢钢号号前前面面的的数数字字表表示示含含碳碳量量的的千千分分之之几几
5、，如如9Cr189Cr18和和9Cr18Ni99Cr18Ni9。8.8.铸钢铸钢 如如“ZG200ZG200400400”表示其屈服点为表示其屈服点为20MPa,20MPa,其抗拉强度为其抗拉强度为400MPa400MPa。本讲稿第七页，共四十三页 碳钢又称碳素钢，其主要合金元素为碳。碳钢又称碳素钢，其主要合金元素为碳。q 碳碳 钢钢 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 这类钢一般需要热处理来提高力学性能，如这类钢一般需要热处理来提高力学性能，如4545钢。钢。低低碳碳钢钢强强度度低低，延延性性好好，适适于于零零件件冲冲压压、焊焊接接、表表面面渗渗碳碳等等。中中碳碳钢钢属
6、属于于调调质质钢钢，经经过过淬淬火火和和高高温温回回火火（又又称称调调质质处处理理）后后具有较好的强韧性。具有较好的强韧性。含碳更高的含碳更高的6060钢钢主要用于制造弹簧。主要用于制造弹簧。本讲稿第八页，共四十三页 碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢 随碳含量的增加，碳素工具钢在热处理（通常为淬随碳含量的增加，碳素工具钢在热处理（通常为淬火火+低温回火）后的硬度和耐磨性提高，而韧性则降低。低温回火）后的硬度和耐磨性提高，而韧性则降低。高高韧韧性性工工具具（如如冲冲模模、冲冲头头等等），宜宜选选用用低低碳碳工工具具钢钢（如（如T7、T8等）。等）。高高耐耐磨磨性性工工具具（如如量量具具、
7、锉锉刀刀、剃剃刀刀等等），宜宜选选用用高高碳碳工工具具钢（如钢（如T12、T13等）。等）。本讲稿第九页，共四十三页 碳钢的局限性碳钢的局限性碳钢的局限性碳钢的局限性 1、具有一定的塑性和韧性，但强度难以超过、具有一定的塑性和韧性，但强度难以超过690MPa；2、厚截面碳钢零件，淬火时通常不能淬透；、厚截面碳钢零件，淬火时通常不能淬透；3、耐蚀性和抗氧化性较差；、耐蚀性和抗氧化性较差；4、中碳钢淬透时，易出现变形或开裂；、中碳钢淬透时，易出现变形或开裂；5、低温抗冲击能力差。、低温抗冲击能力差。措施：措施：措施：措施：为解决上述缺点，通常向碳钢中加入合金元素（如为解决上述缺点，通常向碳钢中加入
8、合金元素（如MnMn、NiNi、CrCr、AlAl、W W、V V 等来改善其性能。等来改善其性能。本讲稿第十页，共四十三页q 合金钢合金钢 16Mn16Mn是是我我国国低低合合金金高高强强钢钢中中发发展展最最早早、使使用用最最多多、产产量量最最大大的的钢钢种种。例例如如南南京京长长江江大大桥桥、广广州州电电视视塔塔等等。15MnVN15MnVN是是具具有有代代表表性性的的中中等等强强度度级级别别的的钢钢种种。较较广广泛泛用用于于制制造造大大型型桥桥梁梁、锅锅炉炉、船船舶舶和和焊接结构。焊接结构。与与碳碳素素钢钢相相比比，合合金金钢钢的的强强度度大大大大提提高高，同同时时耐耐蚀蚀性性、抗抗氧化
9、性和耐磨性均显著提高；但价格较高。氧化性和耐磨性均显著提高；但价格较高。本讲稿第十一页，共四十三页q 不锈钢不锈钢化化化化学学学学腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀：金金属属与与化化学学介介质质直直接接产产生生化化学学反反应应而而造造成成的的腐腐蚀蚀。提提高高金金属属抗抗化化学学腐腐蚀蚀的的主主要要措措施施之之一一是是加加入入SiSi、CrCr、AlAl等等能能形形成成致致密密保保护膜的合金元素进行合金化。护膜的合金元素进行合金化。金属腐蚀的基本概念金属腐蚀的基本概念金属腐蚀的基本概念金属腐蚀的基本概念电化学腐蚀：电化学腐蚀：电化学腐蚀：电化学腐蚀：是指金属在腐是指金属在腐介质中由于形成原电池，阳介质中由于形成
10、原电池，阳极失去电子。极失去电子。本讲稿第十二页，共四十三页提高抗电化学腐蚀能力的措施：提高抗电化学腐蚀能力的措施：提高抗电化学腐蚀能力的措施：提高抗电化学腐蚀能力的措施：减少原电池形成的可能性，使金属具有均匀的单相组减少原电池形成的可能性，使金属具有均匀的单相组织；织；形成原电池时，减少两极的电极电位差，提高阳极的电形成原电池时，减少两极的电极电位差，提高阳极的电极电位；极电位；减少甚至阻断腐蚀电流，使金属减少甚至阻断腐蚀电流，使金属“钝化钝化”，在表面形成，在表面形成致密的、稳定的保护膜。致密的、稳定的保护膜。不锈钢的性质不锈钢的性质 1 1）良好的耐蚀性；良好的耐蚀性；2 2）良好的力学
11、性能；良好的力学性能；3 3）良好的良好的工艺性能工艺性能；4 4 4 4）价格低廉。价格低廉。本讲稿第十三页，共四十三页 合金元素对性能的影响合金元素对性能的影响合金元素对性能的影响合金元素对性能的影响 铬铬是是不不锈锈钢钢中中最最重重要要的的合合金金元元素素。它它能能显显著著提提高高基基体体的的电电极极电电位位，铬铬在在氧氧化化性性介介质质中中极极易易钝钝化化，生生成成致致密密的的氧氧化化膜膜，使使钢的耐蚀性大大提高。钢的耐蚀性大大提高。镍镍为为扩扩大大奥奥氏氏体体区区元元素素，配配合合铬铬调调整整组组织织形形式式，当当W Wcrcr18%18%，W WNiNi8%8%时，获得单相奥氏体不
12、锈钢。时，获得单相奥氏体不锈钢。钛钛、铌铌优优先先与与碳碳形形成成碳碳化化物物，避避免免晶晶界界贫贫铬铬，从从而而减减轻轻钢钢的的晶晶间腐蚀倾向。间腐蚀倾向。钼、铜钼、铜加入，可提高钢在非氧化性酸中的耐蚀性。加入，可提高钢在非氧化性酸中的耐蚀性。锰、氮锰、氮的加入，是为了部分取代镍，以降低成本。的加入，是为了部分取代镍，以降低成本。本讲稿第十四页，共四十三页 碳含量对性能的影响碳含量对性能的影响碳含量对性能的影响碳含量对性能的影响 不不锈锈钢钢的的w wc c为为0.08%0.08%1.0%1.0%，主主加加元元素素为为CrCr、CrCrNiNi，辅辅加加元元素为素为TiTi、NbNb、MoM
13、o、CuCu、MnMn、N N。碳的变化范围很大，碳的变化范围很大，一方面从耐蚀性的角度来看一方面从耐蚀性的角度来看，碳含量，碳含量越低越好。因为碳会与铬形成碳化物越低越好。因为碳会与铬形成碳化物CrCr2323C C6 6，沿晶界析出，使晶，沿晶界析出，使晶界周围基体严重贫铬，造成沿晶界发展的晶间腐蚀。大多数的界周围基体严重贫铬，造成沿晶界发展的晶间腐蚀。大多数的不锈钢的不锈钢的w wc c为为0.1%0.1%0.2%0.2%。另一方面从力学性能的角度来看另一方面从力学性能的角度来看，碳，碳含量越高，钢的强度、硬度、耐磨性会相应地提高。同时要相应提高含量越高，钢的强度、硬度、耐磨性会相应地提
14、高。同时要相应提高铬含量，以保证形成碳化物后基体含铬量仍铬含量，以保证形成碳化物后基体含铬量仍W Wcrcr12%12%。本讲稿第十五页，共四十三页q 铸铸 铁铁 铸铸铁铁是是含含碳碳量量大大于于2.112.11（一般为（一般为2.52.54.04.0）的的铁铁碳碳合合金金，同同时时还还含含较较多多数数量量的的SiSi、MnMn、S S、P P等元素。等元素。本讲稿第十六页，共四十三页 铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程 铸铸铁铁在在冷冷却却过过程程中中即即可可以以从从液液态态中中或或奥奥氏氏体体中中直直接接析析出出FeFe3 3C C；FeFe3 3C C在在一
15、一定定条条件件下下也也可可以以分分解解出出石石墨墨，即即FeFe3 3C C 3Fe 3Fe+G G（石墨）。（石墨）。可以直接析出石墨。可以直接析出石墨。铸铸铁铁组组织织中中石石墨墨的的形形成成过过程程称称为为石石墨墨化化过过程程。可可分分为为两两个个阶阶段段：第第一一阶阶段段，从从过过共共晶晶的的铁铁液液中中直直接接析析出出的的初初生生（一一次次）石石墨墨、在在共共晶晶转转变变过过程程中中形形成成的的共共晶晶石石墨墨及及奥奥氏氏体体冷冷却却析析出出的的二二次次石石墨墨；第第二二阶段阶段，共析转变过程中形成的共析石墨。，共析转变过程中形成的共析石墨。本讲稿第十七页，共四十三页 石石墨墨化化过
16、过程程是是一一个个原原子子扩扩散散过过程程。第第一一阶阶段段的的石石墨墨化化温温度度较较高高，原原子子容容易易扩扩散散，进进行行得得完完全全；第第二二阶阶段段石石墨墨化化温温度度较较低低，扩扩散散困困难难，进进行行不不充充分分，只只能能部部分分进进行行。冷冷却却速速度度增增大大，第第二二阶阶段段的的石石墨墨化便完全不能进行。化便完全不能进行。第二阶段石墨化进行充分时：第二阶段石墨化进行充分时：铁素体铁素体+石墨石墨；第二阶段石墨化部分进行时第二阶段石墨化部分进行时：（铁素体铁素体+珠光体珠光体）基体基体+石墨石墨；第二阶段石墨化不能进行时：第二阶段石墨化不能进行时：珠光体珠光体+石墨石墨。当冷
17、速过快，两个阶段的石墨化均被抑制，会得到当冷速过快，两个阶段的石墨化均被抑制，会得到白白口铸铁口铸铁。若第一阶段石墨化部分进行，得到。若第一阶段石墨化部分进行，得到麻口铸铁麻口铸铁。本讲稿第十八页，共四十三页 影响铸铁石墨化的因素影响铸铁石墨化的因素影响铸铁石墨化的因素影响铸铁石墨化的因素冷却速度的影响：冷却速度的影响：冷却速度的影响：冷却速度的影响：在化学成分相同的情况下，缓慢冷却有利于石墨化的充在化学成分相同的情况下，缓慢冷却有利于石墨化的充分进行，易得到分进行，易得到灰口铸铁灰口铸铁；冷却速度加快，不利于石墨化，甚至；冷却速度加快，不利于石墨化，甚至使石墨化来不及进行，得到使石墨化来不及
18、进行，得到白口铸铁白口铸铁。化学成分的影响：化学成分的影响：化学成分的影响：化学成分的影响：碳和硅对铸铁的石墨化有决定性作用碳和硅对铸铁的石墨化有决定性作用。含碳量越多越易形成。含碳量越多越易形成石墨晶核，而硅促进石墨成核。石墨晶核，而硅促进石墨成核。综合考虑碳和硅对铸铁的影响，将硅量折合成相当的碳量，综合考虑碳和硅对铸铁的影响，将硅量折合成相当的碳量，把实际的含碳量与折合成的碳量之和称为把实际的含碳量与折合成的碳量之和称为碳当量碳当量。根据碳当量不。根据碳当量不同确定其组织。同确定其组织。本讲稿第十九页，共四十三页 铸铁的性能特点铸铁的性能特点铸铁的性能特点铸铁的性能特点 铸铸铁铁的的力力学
19、学性性能能如如抗抗拉拉强强度度、塑塑性性、韧韧性性等等均均低低于于钢钢，但但硬硬度度和和抗抗压压性性能能与与钢钢接接近近。另另外外，石石墨墨的的存存在在使使铸铸铁铁具具有有以以下下特特殊殊性能：性能：1 1、优良的铸造性；优良的铸造性；2 2、良好的切削加工性；良好的切削加工性；3 3、优良的耐磨性与减震性；优良的耐磨性与减震性；4 4、生产成本低廉。生产成本低廉。铸铸铁铁的的性性能能取取决决于于铸铸铁铁的的成成分分和和组组织织，即即取取决决于于铸铸铁铁中中基基体体组组织和石墨的数量、形态、大小以及分布。织和石墨的数量、形态、大小以及分布。本讲稿第二十页，共四十三页 铸铁的分类铸铁的分类铸铁的
20、分类铸铁的分类白口铸铁白口铸铁白口铸铁白口铸铁 碳以碳以FeFe3 3C C的形式存在于铸铁中，断口呈银白色，组织硬而脆，的形式存在于铸铁中，断口呈银白色，组织硬而脆，难以切削加工。很少直接用来制造机械零件，可利用它硬而耐磨的特难以切削加工。很少直接用来制造机械零件，可利用它硬而耐磨的特性，制成耐磨零件（如轧辊等）。性，制成耐磨零件（如轧辊等）。灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁 碳全部或大部分以游离状态的石墨形式存在，断口呈暗碳全部或大部分以游离状态的石墨形式存在，断口呈暗灰色，生产工艺简单，价格低廉，应用广泛。灰色，生产工艺简单，价格低廉，应用广泛。本讲稿第二十一页，共四十三页1 1）普通灰
21、口铸铁普通灰口铸铁 石墨以石墨以片状片状存在，主要用于制造车辆气缸、摩擦片，以及存在，主要用于制造车辆气缸、摩擦片，以及机床的床身、底座等。机床的床身、底座等。2 2）可锻铸铁可锻铸铁（俗称马钢俗称马钢）将白口铸铁坯件经高温、常时间的石墨化退火后，使将白口铸铁坯件经高温、常时间的石墨化退火后，使渗碳体在固体下分解而获得具有渗碳体在固体下分解而获得具有团絮状团絮状石墨的组织。石墨的组织。可锻铸铁具有较高的强度、塑性和韧性，多用于制造可锻铸铁具有较高的强度、塑性和韧性，多用于制造受震动、强度和韧性要求较高的小型零件。受震动、强度和韧性要求较高的小型零件。本讲稿第二十二页，共四十三页3 3）球磨铸铁
22、球磨铸铁 球墨铸铁是石墨呈球状分布的灰口铸铁，简称球铁。与片状球墨铸铁是石墨呈球状分布的灰口铸铁，简称球铁。与片状石墨和团絮状石墨相比，圆球状石墨对基体的割裂和应力集中石墨和团絮状石墨相比，圆球状石墨对基体的割裂和应力集中作用最小，球墨铸铁是各种铸铁中力学性能最好的一种。作用最小，球墨铸铁是各种铸铁中力学性能最好的一种。生产球墨铸铁要进行生产球墨铸铁要进行脱硫处理脱硫处理、球化处理球化处理（浇注前必须先往铁（浇注前必须先往铁液中加入能促使石墨结晶成球状的球化剂）和液中加入能促使石墨结晶成球状的球化剂）和孕育处理孕育处理（球化处理（球化处理后立即加入石墨化元素而进行的处理）。后立即加入石墨化元素
23、而进行的处理）。本讲稿第二十三页，共四十三页 铸铁的牌号铸铁的牌号铸铁的牌号铸铁的牌号普通灰口铸铁普通灰口铸铁普通灰口铸铁普通灰口铸铁：HTHTHTHT(灰铁灰铁）+数字数字数字数字（最低抗拉强度最低抗拉强度）HT100HT100表示最低抗拉强度为表示最低抗拉强度为100MP100MP的普通灰口铸铁。的普通灰口铸铁。可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁：KTKTKTKT(可锻可锻）+数字数字数字数字（同上）（同上）数字数字数字数字（延伸率百分数）（延伸率百分数）KT300-06KT300-06表示最低抗拉强度为表示最低抗拉强度为300MP300MP，延伸率为，延伸率为6 6的可锻铸的可锻铸铁。铁。
24、球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁：QTQTQTQT(球铁球铁）+数字数字数字数字（同上同上）数字数字数字数字（同上）（同上）QT450-05QT450-05表示最低抗拉强度为表示最低抗拉强度为450MP450MP，延伸率为，延伸率为5 5的球磨铸铁。的球磨铸铁。本讲稿第二十四页，共四十三页第二节第二节 有色合金有色合金 铝铝、镁镁、钛钛、铍铍等等轻轻金金属属具具有有相相对对密密度度小小、比比强强度度高高等等特特点点，广广泛泛用用于于航航空空航航天天、汽汽车车、船船舶舶和和军军事事领领域域；银银、铜铜、金金（包包括括铝铝）等等贵贵金金属属具具有有优优良良导导电电导导热热和和耐耐蚀蚀性性，是是电电
25、器器仪仪表表和和通通讯讯领领域域不不可可缺缺少少的的材材料料；镍镍、钨钨、钼钼、钽钽及及其其合合金金是是制制造造高高温温零零件件和和电电真真空空元元器器件件的的优优良良材材料料；还还有有专专用用于于原原子子能能工工业业的的铀、镭、铍铀、镭、铍；用于石油化工领域的；用于石油化工领域的钛、铜、镍钛、铜、镍等。等。本讲稿第二十五页，共四十三页q 铝及铝合金铝及铝合金1 1、产量占有色金属首位；成本低廉（地壳含量、产量占有色金属首位；成本低廉（地壳含量8.2%8.2%）；）；2 2、密度低（、密度低（2.632.632.85g/cm2.85g/cm3 3），比强度高；，比强度高；3 3、导电，导热性好
26、（纯铝的导电性仅次于、导电，导热性好（纯铝的导电性仅次于AgAg、CuCu、AuAu而而 位居第四位，约为纯铜导电率的位居第四位，约为纯铜导电率的6060）；）；4 4、耐蚀性好（、耐蚀性好（AlAl2 2O O3 3膜的存在，只有在卤素离子及碱离子膜的存在，只有在卤素离子及碱离子 的强烈作用下氧化膜才会遭到破坏）；的强烈作用下氧化膜才会遭到破坏）；5 5、优良的工艺性能（极好的铸造性能，良好的可塑性）。、优良的工艺性能（极好的铸造性能，良好的可塑性）。铝合金概述铝合金概述铝合金概述铝合金概述本讲稿第二十六页，共四十三页 工业纯铝工业纯铝工业纯铝工业纯铝物理性能：物理性能：银白色光泽，密度小（
27、银白色光泽，密度小（2.7g/cm2.7g/cm3 3），熔点低（），熔点低（660660），），为非磁性材料。为非磁性材料。原子结构：原子结构：固态铝具有面心立方晶体结构，无同素异构转变。因固态铝具有面心立方晶体结构，无同素异构转变。因此铝具有良好的塑性和韧性，在此铝具有良好的塑性和韧性，在0 0253253之间塑性韧性不降低。之间塑性韧性不降低。分类：分类：纯铝按其纯度分为高纯，工业高纯和工业纯铝，纯度依纯铝按其纯度分为高纯，工业高纯和工业纯铝，纯度依次降低。次降低。应用：应用：工业纯铝主要用作制备铝基合金；高纯铝用于科学试验，工业纯铝主要用作制备铝基合金；高纯铝用于科学试验，化学工业和其
28、他特殊领域。此外纯铝还用于制作电线、铝箱、化学工业和其他特殊领域。此外纯铝还用于制作电线、铝箱、屏蔽壳体、反射器、包覆材料及化工容器等。屏蔽壳体、反射器、包覆材料及化工容器等。本讲稿第二十七页，共四十三页 铝合金分类铝合金分类铝合金分类铝合金分类本讲稿第二十八页，共四十三页 变形铝合金变形铝合金变形铝合金变形铝合金 变形铝合金变形铝合金是指合金元素含量较低，可以通过压力加工制成是指合金元素含量较低，可以通过压力加工制成各种型材及成形零件的一类铝合金。各种型材及成形零件的一类铝合金。防锈铝合金防锈铝合金防锈铝合金防锈铝合金：LFLFLFLF(铝防铝防）+顺序号顺序号顺序号顺序号（化学成分化学成分
29、）如如LF5LF5LF5LF5是是MgMg含量为（含量为（4.84.85.55.5）的防锈铝合金。这类合金）的防锈铝合金。这类合金主要有主要有Al-MgAl-Mg和和Al-MnAl-Mn系等，塑性好、耐腐蚀，可冷变形强化，多系等，塑性好、耐腐蚀，可冷变形强化，多用于制造受力小、质轻、耐腐蚀的冲压件和焊接结构件等。用于制造受力小、质轻、耐腐蚀的冲压件和焊接结构件等。本讲稿第二十九页，共四十三页硬铝合金硬铝合金硬铝合金硬铝合金：LYLYLYLY(铝硬铝硬）+顺序号顺序号顺序号顺序号（化学成分化学成分）这类合金主要有这类合金主要有Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系合金，可通过淬火时效来显著提系合金，
30、可通过淬火时效来显著提高强度，硬度和耐热性能都有所改善，但耐蚀性较差，多用于高强度，硬度和耐热性能都有所改善，但耐蚀性较差，多用于制造中等强度的飞机结构件等。制造中等强度的飞机结构件等。超硬铝合金超硬铝合金超硬铝合金超硬铝合金：LCLCLCLC(铝超铝超）+顺序号顺序号顺序号顺序号（化学成分化学成分）这类合金主要有这类合金主要有Al-Cu-Mg-ZnAl-Cu-Mg-Zn系合金，淬火时效后强化效果优系合金，淬火时效后强化效果优于硬铝合金，但耐蚀性同样较差，多用于制造质轻、受力较大的结构于硬铝合金，但耐蚀性同样较差，多用于制造质轻、受力较大的结构件等。件等。本讲稿第三十页，共四十三页 锻铝合金锻
31、铝合金锻铝合金锻铝合金：LDLDLDLD(锻铝锻铝）+顺序号顺序号顺序号顺序号（化学成分化学成分）这类合金主要有这类合金主要有Al-Cu-Mg-SiAl-Cu-Mg-Si系合金，淬火时效后机械性能系合金，淬火时效后机械性能与硬铝相近，热塑性和耐蚀性较高，适于锻压成形。多用于与硬铝相近，热塑性和耐蚀性较高，适于锻压成形。多用于制造形状复杂、比强度要求高的受力结构件。制造形状复杂、比强度要求高的受力结构件。铸造铝合金铸造铝合金 合金含量较高，适于铸造成形。合金含量较高，适于铸造成形。牌号：牌号：ZLZLZLZL(铸铝铸铝）+三位数字三位数字三位数字三位数字 说明：第一位数字表示合金系列；说明：第一
32、位数字表示合金系列；第二、三位数字表示合金序号（化学成分）。第二、三位数字表示合金序号（化学成分）。本讲稿第三十一页，共四十三页铸铸 造造铝合金铝合金铝锌系铝锌系合合 金金铝镁系铝镁系合合 金金铝铜系铝铜系合合 金金铝硅系铝硅系合合 金金铸造、机械铸造、机械性能良好性能良好高温强度高（耐高温强度高（耐热），易腐蚀热），易腐蚀强度、塑性高，强度、塑性高，耐腐蚀，铸造耐腐蚀，铸造时易氧化时易氧化强度高，易强度高，易腐蚀，价格腐蚀，价格低低本讲稿第三十二页，共四十三页q 铜及铜合金铜及铜合金 纯铜（紫铜）纯铜（紫铜）纯铜（紫铜）纯铜（紫铜）物理性能：物理性能：紫红色光泽，密度紫红色光泽，密度8.9g
33、/cm8.9g/cm3 3，熔点，熔点10831083，fccfcc结结构，导电、导热性能良好，塑性好，耐蚀，强度低。构，导电、导热性能良好，塑性好，耐蚀，强度低。应用：应用：工业上利用铜制造电线、导电零件、油管等；同工业上利用铜制造电线、导电零件、油管等；同时，还利用纯铜（逆磁性材料）不受磁场干扰的特性制备磁性仪时，还利用纯铜（逆磁性材料）不受磁场干扰的特性制备磁性仪器和其他防磁器械等。器和其他防磁器械等。纯铜通过合金化处理可以改善其机械性能，铜合金按其色泽纯铜通过合金化处理可以改善其机械性能，铜合金按其色泽的不同可分为的不同可分为黄铜黄铜和和青铜青铜两大类。两大类。本讲稿第三十三页，共四十
34、三页 黄铜黄铜黄铜黄铜 黄铜黄铜以锌为主加元素，其外观呈金黄色光泽。我国应用黄铜以锌为主加元素，其外观呈金黄色光泽。我国应用黄铜在在宋代宋代有明确记载。有明确记载。普通黄铜普通黄铜普通黄铜普通黄铜：H H H H(黄黄）+数字数字数字数字（铜的百分含量铜的百分含量）属于属于Cu-ZnCu-Zn二元合金，锌在铜中的溶解度较大，但锌含量二元合金，锌在铜中的溶解度较大，但锌含量超过超过3939，会出现硬脆第二相，会出现硬脆第二相。低锌黄铜低锌黄铜H95H95、H90H90、H85H85有良好的导电性、导热性和耐蚀有良好的导电性、导热性和耐蚀性，有适宜的强度和良好的塑性，大量用于冷凝器和散热器。性，有
35、适宜的强度和良好的塑性，大量用于冷凝器和散热器。三七黄铜三七黄铜H70H70、H68H68强度较高、塑性很好，用于深冲零件，如散强度较高、塑性很好，用于深冲零件，如散热器外壳、弹壳等。热器外壳、弹壳等。四六黄铜四六黄铜H62H62、H59H59可高温热加工，强度高，可高温热加工，强度高，塑性较好，可制造导管、销钉等。塑性较好，可制造导管、销钉等。本讲稿第三十四页，共四十三页特殊黄铜特殊黄铜特殊黄铜特殊黄铜：H H H H(黄黄）+主加元素符号（主加元素符号（主加元素符号（主加元素符号（锌除外锌除外）+数字（数字（数字（数字（铜含量铜含量）-数字数字数字数字（主加元素含量，其余为锌含量主加元素含
36、量，其余为锌含量）又称又称多元黄铜多元黄铜，在，在Cu-ZnCu-Zn二元合金的基础上，加入二元合金的基础上，加入SnSn、SiSi、PbPb、FeFe等合金元素，改善和提高其性能。等合金元素，改善和提高其性能。铝黄铜铝黄铜利用铝的固溶强化，提高合金强度和硬度，同时氧利用铝的固溶强化，提高合金强度和硬度，同时氧化铝膜可防腐蚀，化铝膜可防腐蚀，HAl77-2HAl77-2可制造海轮等，可制造海轮等，HAl85-0.5HAl85-0.5色泽金黄，色泽金黄，耐蚀，可作为金的代用品。耐蚀，可作为金的代用品。铜锌铝合金铜锌铝合金具有具有形状记忆功能形状记忆功能，相变，相变温度范围宽（温度范围宽（1001
37、00），可制造安全阀，控温装置，断路器等。），可制造安全阀，控温装置，断路器等。锡黄铜锡黄铜可提高耐蚀性，抑制脱锌，并提高强度，可提高耐蚀性，抑制脱锌，并提高强度，HSn70-1HSn70-1称为（称为（海海军黄铜军黄铜）。）。本讲稿第三十五页，共四十三页 青铜青铜青铜青铜 除了以锌或镍为主加元素的铜合金外，其余铜合金外观多除了以锌或镍为主加元素的铜合金外，其余铜合金外观多为棕绿色，通称为为棕绿色，通称为青铜青铜。表示方法表示方法：Q Q Q Q(青）青）+主加元素符号主加元素符号主加元素符号主加元素符号 +数字数字数字数字（主加元素含量主加元素含量）数字数字数字数字（其他合金元素平均含量其他
38、合金元素平均含量）普通青铜普通青铜普通青铜普通青铜：普通青铜以锡为主加元素，又称普通青铜以锡为主加元素，又称锡青铜锡青铜。它是人类历史上。它是人类历史上应用最早的合金，具有良好的耐蚀性、减磨性、抗磁性和低温韧应用最早的合金，具有良好的耐蚀性、减磨性、抗磁性和低温韧性，但耐酸性差。性，但耐酸性差。锡青铜铸件凝固时，含锡高的低熔点液相从中部向表面渗出，严锡青铜铸件凝固时，含锡高的低熔点液相从中部向表面渗出，严重时表面出现灰白色斑点的重时表面出现灰白色斑点的“锡汗锡汗”。本讲稿第三十六页，共四十三页特殊青铜特殊青铜特殊青铜特殊青铜：特殊青铜特殊青铜是不含锡的青铜合金。是不含锡的青铜合金。铝青铜铝青铜
39、有良好的力学性能、耐蚀性和耐磨性，应用最为广泛。有良好的力学性能、耐蚀性和耐磨性，应用最为广泛。铍青铜铍青铜有较高的弹性极限和疲劳强度，无磁，冲击无火化；强有较高的弹性极限和疲劳强度，无磁，冲击无火化；强毒，限制生产。毒，限制生产。另外，还有另外，还有硅青铜硅青铜、铅青铜铅青铜等。等。本讲稿第三十七页，共四十三页q 镁及镁合金镁及镁合金 纯镁纯镁纯镁纯镁物理性能：物理性能：银白色光泽，密度银白色光泽，密度1.74g/cm1.74g/cm3 3，熔点，熔点651651，hcphcp结构，结构，力学性能差，耐蚀性差。力学性能差，耐蚀性差。应用：应用：纯镁在冶金工艺中脱氧剂、脱硫剂和配置镁合金，还纯
40、镁在冶金工艺中脱氧剂、脱硫剂和配置镁合金，还用作制造照明弹和烟火的原料。用作制造照明弹和烟火的原料。纯镁通过合金化处理可以改善其机械性能，镁合金可分为纯镁通过合金化处理可以改善其机械性能，镁合金可分为变形变形镁合金镁合金和和铸造镁合金铸造镁合金两大类。两大类。本讲稿第三十八页，共四十三页变形镁合金变形镁合金变形镁合金变形镁合金：MBMB（镁变镁变）顺序号顺序号顺序号顺序号（化学成分化学成分）铸造镁合金铸造镁合金铸造镁合金铸造镁合金：ZMZM（铸镁铸镁）顺序号顺序号顺序号顺序号（化学成分化学成分）如如MB2表表示示：Al：3.04.0，Zn：0.20.8，Mn：0.150.35，余量为，余量为M
41、g。镁合金镁合金镁合金镁合金镁合金特性及应用镁合金特性及应用镁合金特性及应用镁合金特性及应用：1 1、密度小，比强度、比刚度高；、密度小，比强度、比刚度高；2 2、良好的抗冲击能力；、良好的抗冲击能力；3 3、易切削加工、抛光，易于铸造和热加工。、易切削加工、抛光，易于铸造和热加工。4 4、应用（、应用（教材教材P91P91）本讲稿第三十九页，共四十三页q 钛及钛合金钛及钛合金 纯钛纯钛纯钛纯钛 纯钛加入铝、铬、钼、锡、锰、钒、铁、锆、铜和硅等，纯钛加入铝、铬、钼、锡、锰、钒、铁、锆、铜和硅等，可以改善其机械性能。合金化的主要目的是改变可以改善其机械性能。合金化的主要目的是改变和和的同素的同素
42、异构转变温度，提高异构转变温度，提高相或相或相的稳定性，形成稳定的固溶体或相的稳定性，形成稳定的固溶体或与钛形成合金，提高强度。与钛形成合金，提高强度。物理性能：物理性能：银白色光泽，密度银白色光泽，密度4.507g/cm4.507g/cm3 3，熔点，熔点16771677，-Ti-Ti（hcphcp）882.5882.5-Ti-Ti（bccbcc）。）。应用：应用：制造化工设备，船舶用零件和化工用热交换器等。制造化工设备，船舶用零件和化工用热交换器等。本讲稿第四十页，共四十三页 钛合金钛合金钛合金钛合金钛合金特点钛合金特点钛合金特点钛合金特点：1 1、比强度、热强度高（工作温度、比强度、热强
43、度高（工作温度550550以上）；以上）；2 2、较好的低温韧性；、较好的低温韧性；3 3、抗腐蚀性能好。、抗腐蚀性能好。4 4、主要缺点是不易切削和塑性加工。、主要缺点是不易切削和塑性加工。钛钛及及钛钛合合金金已已有有近近60年年的的历历史史，由由于于它它具具有有高高的的比比强强度度和耐蚀性，是世界各国大力发展的宇航轻金属材料。和耐蚀性，是世界各国大力发展的宇航轻金属材料。本讲稿第四十一页，共四十三页q 高温合金高温合金 高温合金高温合金是以高熔点金属是以高熔点金属NiNi（14501450）、）、CoCo（14801480）、MoMo（26202620）等为基体，加入一定量的其他元素构成的
44、在高温下）等为基体，加入一定量的其他元素构成的在高温下使用的金属材料。使用的金属材料。分类分类分类分类 1 1、按基体类型：分为、按基体类型：分为铁基铁基、镍基镍基、钴基钴基高温合金；高温合金；2 2、按强化方式：分为、按强化方式：分为固溶强化型固溶强化型和和时效强化型时效强化型合金；合金；3 3、按成形方式：、按成形方式：变形高温合金变形高温合金和和铸造高温合金铸造高温合金。本讲稿第四十二页，共四十三页 高温合金的特点高温合金的特点高温合金的特点高温合金的特点 1 1、具有高的热稳定性；、具有高的热稳定性；2 2、具有高的热强性；、具有高的热强性；3 3、比强度高和弹性模量高，热膨胀系数小，导热性好；、比强度高和弹性模量高，热膨胀系数小，导热性好；4 4、具有良好的加工工艺性能。、具有良好的加工工艺性能。本讲稿第四十三页，共四十三页