工程材料第九章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,工程材料,王金星,材料科学与工程学院,邮箱：,wjx,电话：,13032353027,Engineering Materials,有色金属及其合金,第八章铸铁,铸铁是含碳量大于,2.11%,的铁碳合金。,铸铁是人类使用最早的金属材料之一，具有,生产方法简便，成本低廉，性能优良,等特点，至今仍使用广泛。缺点：硬脆，不易加工，只能铸造。,典型零件：,机床床身、汽缸体和缸套、凸轮轴、曲轴。,铸铁的类别：,白口铸铁：,碳主要以渗碳体（,Fe,3,C,）形式存在的铸铁。,灰口铸铁：,碳主要以石墨（,G,）形式存在的铸铁。,麻口铸铁：,介于白口铸铁和灰口铸铁之间铸铁。,本章介绍灰口铸铁,。,硬而脆，很少用做零件，作原料用（生铁）,。,猜想分类依据是,？,第九章 有色金属及其合金,(Colored Metal and Alloy),铝及铝合金,铜及铜合金,滑动轴承合金,钛及钛合金,概 述,1,、定义,:,除黑色金属,(,铁锰铬，多指钢、铁,),以外的所有金属。,2,、性能特点,:,具有独特的物理、化学性能。,3.,分类,重金属,(,密度,3.5);Cu,、,Ni,等。,轻金属,(,密度,3.5);Al,、,Mg,等。,贵重金属,;Au,、,Ag,、,Pt,等。,稀有金属,;W,、,Ti,、,Ra,、,Nb,等。,半金属,;,Si,、,Te,、,B,等。,一、工业纯铝,特点,:,密度小；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。,牌号：,旧代 号：,L1 L2 L3 ,四位数字牌号：,1070 1060 1050,第一节 铝及铝合金,二、铝合金的分类,铝合金,的分类,变形铝合金,铸造铝合金,不能热处理强化,能热处理强化,三、铝合金的热处理,时效强化,(ageing strengthening),退火,(anneal),回归,(regression),1.,固溶、时效,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。,背景资料,:,1906,年德国,Duralumin,首次发现。,1910,年德国,A Welmer,发明并获专利。,1916,年用于制造飞机。,1938,年,Guinier Preston,建立学说。,固溶处理：,时效处理,自然时效,人工时效,将铝合金加热至,单相区恒温保持，然后快速冷却。,固,溶,处理后的铝合金强度随时间而变,化的现象。,含,4%Cu,的铝合金自然时效曲线,含,4%Cu,的铝合金的人工时效曲线,*过时效：时效温度过高合金软化,2,、,退火,(anneal),形变铝合金的退火,:,*,消除应力,硬度不变。,*消除加工硬化,降低硬度,便于冷塑,性加工。,铸造铝合金的退火,:,*,消除应力,;,*,均匀成分,;,3,、,回归,(regression),回归：人工时效的铝合金再经固溶后性能恢得现象（塑性改善，强度下降）,*人工时效后的铝合金没有回归现象。,时间,温度,加,热,200270,水,淬,时效组织,原,淬火组织,常用的铝合金,变形铝合金,(deformation aluminum alloy),铸造铝合金,(cast aluminum alloy),三、,变形铝合金,(deformation aluminum alloy),1.,防锈铝合金,(,LF,):,Al Mn,通过固溶强化提高铝合金的,强度和抗蚀性,(,比纯铝好,),。,例如,:LF21,。,Al Mg,通过固溶强化提高铝合金的,强度和抗蚀性,(,比纯铝轻,),。,例如,:LF2,、,LF6,等。,飞机翼梁,(,腹板为硬铝合金,),2.,硬铝合金,(,LY,):,Al Cu Mg,通过,时效强化提铝合金强度,但耐蚀性不高。,LY1,、,LY11,、,LY12,。,3.,超硬铝合金,(LC,):,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。,LC4,、,LC9,。,飞机主起落架,4.,锻铝合金,(,LD,):,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。,LD5,、,LD6,、,LD10,。,压气机叶片,变形铝合金牌号表示方法：,GB/T 16474-1996,四位字符：,如：,2A11,：,11,号铝铜合金,四、,铸造铝合金,(cast aluminum alloy),铸造铝,硅合金,铸造铝,铜合金,铸造铝,镁合金,铸造,铝,锌合金,1.,铸造铝,硅合金,(,ZL101,ZL111,):,活塞,(,裙部为铝硅合金,),特点：铸造性能好,是最常用的铸铝合金,铝硅合金变质处理,变质剂：,2/3NaF+1/3NaCl,组织变化：,细化硅晶体,性能变化：,强度提高、塑性改善,ZL102,未变质,ZL102,变质,2.,铸造铝,铜合金,(,ZL201,ZL203,):,有较高的强度、塑性及耐热性,但铸,造性能和耐蚀性较差。,铝,铜,合金铸造组织,(,化染,)210,汽缸头,3.,铸造铝,镁合金,(,ZL301,、,ZL302,):,有较高的强度、韧性及耐蚀性,但铸,造性能和耐热性较差。,铝镁合金铸造组织,(,化染,)150,鼓风机用密封件,(ZL102),及抗空架件,(ZL301),4.,铸造铝,锌合金,(,ZL401,、,ZL402,):,具有良好的铸造性,经变质处理和,时效处理后,强度高,但耐蚀性差。,大型空压机活塞,(ZL401),铸,铝合金牌号表示：,例：,ZAlCu5Mn,第二节 铜及铜合金,一、纯铜,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,分类：,工业纯铜,T1,T4,无氧铜,TU2,纯,铜,组织金相图,二、铜合金的分类,黄铜,:Cu Zn,白铜,:Cu Ni,青铜,:,除黄铜和白,铜外的所有,铜合金。,三、黄铜,(brass),普通黄铜,(common brass),特殊黄铜,(special brass),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,（,1,）黄铜的力学性能与含锌量的关系,1,、,普通黄铜,(common brass),（,2,）黄铜的牌号,H 90,含铜,量,W,Cu,=90%,黄铜,（,3,）常用的黄铜,金奖黄铜,-H90,弹壳黄铜,-H70(H68),日用黄铜,-H62(H59),法兰阀,闸阀,冷凝器管,2,、,特殊黄铜,(special brass),定义,:,在黄铜中加入,Al,、,Fe,、,Si,、,Cr,、,Ni,、,Sn,、,Mn,等元素所形成的合金。,牌号,:,H Al 59-3,含铝量,W,Al,=3%,含铜量,W,Cu,=59%,常用的特殊黄铜,海军黄铜,-HSn62-1,易,切削黄铜,-HPb59-1,四、青铜,(bronze),普通青铜,(,锡青铜,),(tin bronze),特殊青铜,(,无锡青铜,),(tin free bronze),青铜牌号的表示方法,Z Q Sn10 1,其它合金元,素含量为,1%,主,加元素锡其含,量为,W,Sn,=10%,青铜,铸造,1,、,锡青铜,(tin bronze),3 7,10 14,压力加工,铸造成形,b,+,锡,青铜的性能特点：,耐磨性,耐蚀性,收缩小,无磁性,不致密、易渗漏,流动性差,锡,青铜的应用,：,弹簧、轴承、轴瓦,强度高,2,、,特殊青铜,(,无锡青铜,)(tin free bronze),硅青铜,:QSi3 1,铝青铜,:QAl7,铍青铜,:QBe2;,具有非常好的力学,性能。用于制造重要、精,密、高温、高速下工作的,零件。,本课小结,铝合金分类：变形铝合金、铸造铝合金,铝合金强化：固溶处理,+,时效强化、变质处理,常用铝合金代号应用（牌号）：例,LF5,、,ZL102,铜合金分类：黄铜、白铜、青铜,常用铜合金代号应用（牌号）：例,H90,、,H62,