船舶焊接工艺船舶材料与焊接学习教案.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,#,单击此处编辑母版标题样式,会计学,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,会计学,1,船舶焊接(hnji)工艺船舶材料与焊接(hnji),第一页，共34页。,概述:,工业上钢铁称为黑色金属，除钢铁以外的金属称为非铁金属（又称有色金属）。非铁金属与黑色金属相比，具有一系列特点，有良好的导热性和导电性，如银、铜、铝等。有优异的化学稳定性，如铝、钛等。比强度（单位质量能够提供的强度）高，如铝合金、钛合金等。近年来，航空、航海中为减轻重量，提高运载(ynzi)能力和航行速度，要求材料强度高、密度轻。此外，石油、化工、航海中的设备及其零件要在腐蚀介质中工作，要求材料具有良好的耐腐蚀性，所以非铁金属在近代造船行业中应用广泛，特别是高强度、耐腐蚀的轻合金材料的应用，大大改善了船舶的使用性能。,第1页/共33页,第二页，共34页。,第一节 船用铝合金,一、纯铝的性能特点:,（一）纯铝的密度小（2.7g/cm3）。其强度很低，b=80 MPa 100 MPa。但塑性很好，=30%50%。熔点为660，结晶后具有面心立方晶格，没有同素异构转变。,（二）导电、导热性能仅次于银、铜、金而居于(jy)第四位。,（三）具有良好的抗大气腐蚀能力，在空气中铝的表面可生成致密的氧化膜，可有效地隔绝铝和氧的接触，阻止表面的进一步氧化。,根据上述特点，工业纯铝的主要用途为：代替较贵重的铜制作导线、电缆；配制铝合金；制作具有导热和抗大气腐蚀性能而对强度要求不高的用具和器皿。,工业纯铝中常见的杂质是铁和硅，杂质越多，其导电性能越低，腐蚀性、塑性越差。,第2页/共33页,第三页，共34页。,AVC,纯铝散热器,纯铝吊灯(dio dn),纯铝机箱,铝芯线,第3页/共33页,第四页，共34页。,二、铝合金的分类及对船用铝合金性能的基本要求,铝合金：纯铝的强度较低，若在铝中加入一些元素(yun s)，如铜、镁、,锌、锰、硅等形成铝合金，其性能将会有很大的改善。,（一）铝合金的分类,根据铝合金的化学成分和工艺特点，可将铝合金分为变形铝合,金和铸造铝合金两类。,铝合金 状态图的一般(ybn)类型,第4页/共33页,第五页，共34页。,铝合金的分类(fn li),形变(xngbin)铝合金,铸造(zhzo)铝合金,不能热处理,强化铝合金,能热处理,强化铝合金,第5页/共33页,第六页，共34页。,（二）合金性能的基本要求,把铝合金加热到相区，保温后在水中快冷，得到单相过饱和,的固溶体，这种处理方式称为固溶处理或淬火。,力学性能方面：,1、屈强比 保持(boch)一定差距，一般不要大于0.8，利于半成品和,零件的加工矫正工作。,2、高温强度 在加热到100之前，应保持(boch)力学性能不变，加,热到250时，屈服强度大于60%。,3、疲劳强度 平板试样的疲劳强度不小于50MPa，带焊缝试样,的疲劳强度不小于40 MPa。,4、延伸率 不小于10%，以适应各种加工工艺需要。,抗腐蚀性能方面：,应具有良好的抗腐蚀性能，特别是抗海水腐蚀性能。对高强度,变形铝合金，还要求有较好抗晶间腐蚀和抗应力腐蚀性能。,其它方面：,热处理不可强化铝合金，应具有良好的可焊性和加工性；热处,理可强化铝合金，经过一定热处理后，应具有良好的加工性，并具,有在热处理中抵抗变形的能力。,第6页/共33页,第七页，共34页。,（三）铝合金的时效硬化,1.定义(dngy):,固溶处理或淬火：把铝合金加热到相区，保温后在水中快,冷，得到单相过饱和的固溶体，这种处理方式称为固溶处理或淬,火。,时效硬化：在固溶处理后的合金随时间延 续而发生进一步强,化的现象。,回归现象：已经时效硬化的铝合金，如若需恢复其塑性，可在,230250作短时间加热，然后快冷至室温，合金将重新恢复塑性，,即性能恢复到淬火状态。若在室温下放置，则与新淬火合金一样，,仍能进行正常的自然时效与人工时效，这种现象称为回归现象。,2.,种类,自然时效,人工(rngng)时效,第7页/共33页,第八页，共34页。,含4%Cu的铝合金自然(zrn)时效曲线,第8页/共33页,第九页，共34页。,含4%Cu的铝合金在不同(b tn)温度下的人工时效曲线,第9页/共33页,第十页，共34页。,（四）船用变形铝合金,1.分类,船用变形铝合金，按其化学成分与主要性能特点，分为,防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝等四种，见表3-1。,2.牌号,按GB/T164741996规定，变形铝合金牌号用四位字符体,系表示，牌号的第一、三、四位为数字，第二位为字母“A”。,牌号中第一位数字是依主要合金元素(yun s)Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、,Zn的顺序来表示变形铝合金的组别。依其主要合金元素(yun s)的排列,顺序分别标示为2、3、4、5、6、7。例如，5A50，表示以镁为,主要合金元素(yun s)的变形铝合金，后两位数字用以标识同一组别的,不同铝合金。,第10页/共33页,第十一页，共34页。,3.常用的铝合金,(1)防锈铝合金:,Al Mn 通过固溶强化提高铝合金的,强度和抗蚀性(比纯铝好)。,Al Mg 通过固溶强化提高铝合金的,强度和抗蚀性(比纯铝轻)。,防锈铝合金均属热处理不可强化的铝合金，加工硬化是,其唯一(wi y)的强化手段。,防腐(fngf)保温铝板卷铝皮,铝镁合金板,瓦楞(wlng)铝板,第11页/共33页,第十二页，共34页。,(2)硬铝合金:,Al Cu Mg 通过,时效强化提铝合金强度,但,耐蚀性不高。常用于航空制,造业结构件(gujin)的制造，如飞机,螺旋桨、叶片、隔框、蒙皮、,支架、承受高负荷的,铆钉等。,(3)超硬铝合金:,Al Zn Mg Cu,通过时效强化和形成的强化相,使铝合金达到最高的硬度和强,度。但耐蚀性较差。主要用于,制造飞机的受力构件(gujin)，如飞机,的起落架、大梁等。,飞机翼梁,(,腹板为硬铝合金,),飞机主起落架,第12页/共33页,第十三页，共34页。,(4)锻铝合金 :,Al Mg Si Cu 具有良好的热塑性,通过固溶,处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。,由于锻铝合金的热塑性好，所以适于制造航空及仪表工,业中各种形状复杂(fz)、要求比强度较高的锻件，如各种叶轮、,框架或高温条件下（200300以下）工作的零件，如内,燃机的活塞及汽缸等。,压气机叶片,第13页/共33页,第十四页，共34页。,（五）铸造铝合金,1.分类,用来制作铸件的铝合金，成为铸造铝合金。铸造铝合,金分为铝硅系、铝铜系、铝镁系和铝锌系四种。其,中铝硅系应用最广。,2.牌号,铸造铝合金的牌号表示法如下：例如，ZAlSi7Mg；Z,汉语拼音“铸”字的第一个大写字母，Al铝的元素符号，,Si硅的元素符号，7硅的质量(zhling)分数，Mg镁的元素符号。,常用铸造铝合金的牌号、化学成分、力学性能及用途见,表3-2。,第14页/共33页,第十五页，共34页。,3.铸造铝 硅合金(俗称硅铝明),铝 硅合金一般铸造所得的组织(zzh)几乎,全部是粗大的共晶体，它使合金的力学性,能下降.通常采用变质处理细化晶粒后，,力学性能显著提高。,一般用来制造质轻、耐蚀、形状复杂,但强度要求不高的铸件，如发动机汽缸、,手提电动工具或风动工具，以及仪表的外,壳等。同时，加入Mg、Cu的铝硅合金,（ZL108），还具有较好的耐热性与耐磨,性，常用于制造内燃机的活塞等。,活塞,(,裙部为铝硅合金,),第15页/共33页,第十六页，共34页。,三、铝合金的腐蚀与防腐,（一）铝及铝合金常见(chn jin)腐蚀形式,1.电化学腐蚀,2.应力腐蚀开裂（SCC）,铝合金的SCC是在20世纪30年代初发现的。金属在应力,（拉应力或内应力）和腐蚀介质的联合作用下所发生的一种,破坏，被称为SCC。SCC的特征是形成腐蚀机械裂缝，既可,以沿着晶界发展，也可以穿过晶粒扩展。由于裂缝扩展是在,金属内部，会使金属结构强度大大下降，严重时会发生突然,破坏。,SCC在一定的条件下才会发生，它们是：一定的拉应力或金属内部有残余应力。（二）铝合金常用防腐措施,1.涂层保护；2.牺牲阳极；3.阳极氧化处理。,第16页/共33页,第十七页，共34页。,第二节 船用铜合金,一、纯 铜（又称紫铜）,铜的性能特点:密度大；导电及导热性能好；,抗大气腐蚀性好；塑性高；,强度低；无磁性；无打击火,花；加工工艺性好等。,纯铜主要用途为：制作导电材料，如电线、,电缆等，还可用来配制,各种合金。纯铜及其合,金对于制造不允许受磁,性干扰的磁学仪器，如,罗盘(lupn)、航空仪表和炮兵,瞄准环等具有重要价值。,铜电线(dinxin)、电缆,第17页/共33页,第十八页，共34页。,二、铜合金的分类及牌号表示(biosh)方法(一)分类,白铜,:Cu Ni,黄铜,:Cu Zn,铜合金的分类,青铜,:,除黄铜和白,铜外的所有,铜合金。,普通黄铜,特殊黄铜,锡青铜,特殊青铜,（无锡青铜）,压力加工黄铜,铸造黄铜,第18页/共33页,第十九页，共34页。,(二)牌号(piho),1.黄铜的牌号(piho),(Z),H,90,含铜量,W,Cu=90%,黄铜,铸造,第19页/共33页,第二十页，共34页。,2.特殊黄铜牌号,3.青铜(qngtng)牌号的表示方法,H,Al,59,-,3,含铝量,W,Al=3%,含铜量,W,Cu=59%,Z,Q,Sn10,1,其它合金元,素含量为,1%,主加元素锡其含,量为,WSn=10%,青铜,铸造,第20页/共33页,第二十一页，共34页。,三、黄铜,1.黄铜：铜与锌组成的合金称为黄铜。为改善(gishn)其性能，常加,入锡、铝、硅、镍、锰、铅、铁等元素，这样形成的合金称为特,殊黄铜。,2.力学性能与含锌量有着极为密切的关系,500,30,40,50,60,70,0,400,300,200,100,0,10,20,50,40,30,20,10,50,60,70,80,90,100,110,40,HB,+,b,b,(Mpa),(%),HB,当含锌量为30%时黄铜(hun tn)具有最大的塑性。而含锌量为40%时黄铜(hun tn)具有最大的硬度。,第21页/共33页,第二十二页，共34页。,3.常用的黄铜,普通黄铜:金奖黄铜 H90，,弹壳(dnk)黄铜 H70(H68)，,日用黄铜 H62(H59)。,冷凝器管,法兰阀,闸阀,第22页/共33页,第二十三页，共34页。,特殊(tsh)黄铜：海军黄铜 HSn62 1，,易切削黄铜 HPb59-1,小型(xioxng)螺旋桨,船厂(chun chn)员工在导弹驱逐舰“德凯特”,号巨大螺旋桨 下留影,第23页/共33页,第二十四页，共34页。,四、青铜(qngtng),（一）锡青铜(qngtng),1.力学性能与含锡量有着极为密切的关系,3 7,10 14,压力加工,铸造成形,b,+,含锡量小于8%的合金，具有良好的塑性和适宜(shy)的强度，易于压力加工；含锡量大于10%的合金塑性差，只适合铸造。,第24页/共33页,第二十五页，共34页。,2.锡青铜的应用,锡青铜的抗腐蚀性和耐磨性都比纯铜和黄铜好，都用于,制造耐磨零件，如轴套、轴瓦等。也可用来制造与酸、碱、,蒸汽(zhn q)接触的零件。温度低于200的蒸汽(zhn q)管系和阀件。,无锡灵山(ln shn)大佛,轴套,内螺纹恒温(hngwn)疏水阀,第25页/共33页,第二十六页，共34页。,第26页/共33页,第二十七页，共34页。,（二）特殊青铜(也称无锡青铜或特殊青铜),在青铜中加入锡以外的其它合金元素，如Al、Mn、Si、Pb、Fe等元素，这种铜合金称为无锡青铜或特殊青铜。,特殊青铜按主要(zhyo)加入元素分为铝青铜、铅青铜、锰青铜、硅青铜、铍青铜等；常用的有铝青铜、铍青铜等。,铝青铜(qngtng)合金减速机蜗轮,铝青铜(qngtng)合金轴套,铍青铜棒、板、,管、毛细丝,第27页/共33页,第二十八页，共34页。,第三节 船用钛合金,一、钛及钛合金的种类(zhngli)和性能,（一）工业纯钛和高纯度钛的性能,物理性能：银白色光泽，密度4.507g/cm3，熔点1668，,-Ti（hcp）882.5-Ti（bcc）。,应用：制造化工设备，船舶用零件和化工用热交换器等。,热交换器,纯钛眼镜架,纯钛戒指(ji zhi),第28页/共33页,第二十九页，共34页。,（二）钛合金的种类和性能,钛虽然密度小、熔点高、抗蚀性能好等一系列特性，但工业纯钛的机械性能不高，又不能热处理强化，因而限制了在工业上的应用。在工业中广泛使用的是钛合金。,工业用钛合金主要合金元素有铬、锰、钼、钒、铁、铝和锡等；合金化的主要目的是改变和的同素异构转变温度，提高相或相的稳定性，形成稳定的固溶体或与钛形成合金，提高强度。根据合金在使用状态的组织，可以全部钛合金分为型、型和+型三大类钛合金。,钛合金特点：,1、比强度、热强度高（工作温度550以上(yshng)）；,2、较好的低温韧性；,3、抗腐蚀性能好。,4、主要缺点是不易切削和塑性加工。,第29页/共33页,第三十页，共34页。,钛合金强度大，重量轻，耐热性能好，适用(shyng)于船只、汽车、航空航天工业，被人们视为未来材料，新型波音777客机采用了约9%的钛合金材料。然而，钛合金的加工难度极大，如加工一个钛合金船用涡轮压缩机轮需要50个小时，而加工一个铝合金的同样部件仅需5个小时。德国布伦瑞克大学的科学家采用了一种专门热处理方法，将氢原子渗入材料，掺氢的钛合金相对软化。对软化的钛合金进行切削加工，加工设备所承受的机械和热负载明显降低，切削力仅需过去的50%，大大降低了加工成本。加工完毕后，再经专门的热处理工序，材料的特性则回到原先状态。科学家称，该方法非常适用(shyng)于大批量的钛合金铸件加工。,第30页/共33页,第三十一页，共34页。,钛合金做的手机(shu j)外壳,钛合金用在火箭(hujin)中,第31页/共33页,第三十二页，共34页。,欢迎(hunyng)进入第四章学习,第32页/共33页,第三十三页，共34页。,感谢您的观看(gunkn)。,第33页/共33页,第三十四页，共34页。,