第五章金属材料3有色合金课件

06第五章金属材料3有色合金06第五章金属材料3有色合金1(3)加工性能良好铝及铝合金(退火状态)的塑性很好，可以冷成形。切削性能也很好超高强铝合金成形后可通过热处理，获得很高的强度。铸铝合金的铸造性能极好。由于上述优点，铝及铝合金在电气工程、航空及宇航工业、一般机械和轻工业中都有广泛的用途。(3)加工性能良好2第五章金属材料3有色合金课件3美美F-117隐身身战斗机斗机(所用材料大部分是所用材料大部分是铝合金合金)高比高比强铝合金机翼合金机翼美F-117隐身战斗机(所用材料大部分是铝合金)高比强铝合4一.纯铝ZAl99.5：铸造纯铝，Al的质量分数不低于99.5%变形纯铝：1A30，Al不低于99.30%1_纯铝A_改型A，表示为原始合金30_一.纯铝5二.铝合金n n铝中加入合金元素后，可获得铝合金.铝合金具有较高的强度，良好的加工性能。许多铝合金不仅可通过冷变形提高强度，而且可用热处理来大幅度地改善性能。铝合金可用于制造承受较大载荷的机器零件和构件。n n铝合金分类根据成分及工艺特点，铝合金分变形铝合金和铸造铝合金两类。二.铝合金6铝合金的分类铝合金的分类7铝合金铝合金的分类的分类变形铝合金变形铝合金铸造铝合金铸造铝合金不能热处理强化不能热处理强化能热处理强化能热处理强化铝合金制造的机翼铝合金制造的机翼铝合金变形铝合金铸造铝合金不能热处理强化能热处理强化铝合金制81.铝合金的时效铝合金的时效(1)固溶处理固溶处理将成分位于相图中D-F之间的合金加热到相区,经保温获得单相固溶体后迅速水冷，可在室温得到过饱和的固溶体,这种处理方式称固溶处理。(2)时效时效固溶处理后得到的组织是不稳定的，有分解出强化相过渡到稳定状态的倾向。在室温下放置或低温加热时，强度和硬度会明显升高。这种现象称为时效或时效硬化。在室温下进行的称自然时效；在加热条件下进行的称人工时效。1.铝合金的时效9v含4%Cu的Al-Cu合金，加热到550并保温一段时间后,在水中快冷时,相(CuAl2)来不及析出,合金获得过饱和的固溶体组织,其强度为vb250MPav若在室温下放置,随着时间的延续,强度将逐渐提高,经45天后,b可达400MPa。Al-Cu合金相图Al-Cu合金相图10含含4%Cu的的Al-Cu合金的自然时效曲线合金的自然时效曲线 硬度时间含4%Cu的Al-Cu合金的自然时效曲线硬度时间11(1)(1)时效温度越高时效温度越高,强度峰值越低强度峰值越低,强化效果越小强化效果越小;(2)(2)时效温度越高时效温度越高,时效速度越快时效速度越快,强度峰值出现所需时强度峰值出现所需时间越短间越短;(3)(3)低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保持相对的稳低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保持相对的稳定性定性,抑制时效的进行。抑制时效的进行。(5)(5)回归回归回归回归自然时效后自然时效后的铝合金的铝合金,在在230230250250短时间短时间(几秒至几几秒至几分钟分钟)加热后加热后,快速水冷至室温时快速水冷至室温时,可以重新变软。如再可以重新变软。如再在室温下放置在室温下放置,则又能发生正常的自然时效。这种现象则又能发生正常的自然时效。这种现象称为称为回归回归。一切能时效硬化的合金都有回归现象。自然一切能时效硬化的合金都有回归现象。自然时效后的铝合金在反复回归处理和再时效时强度有所降时效后的铝合金在反复回归处理和再时效时强度有所降低。时效后的铝合金可在回归处理后的软化状态进行各低。时效后的铝合金可在回归处理后的软化状态进行各种冷变形。利用这种现象，可随时进行飞机的铆接和修种冷变形。利用这种现象，可随时进行飞机的铆接和修理等。理等。(1)时效温度越高,强度峰值越低,强化效果越小;12回归(regression)时间温度加加热热200270水水淬淬时效组织时效组织原淬火组织原淬火组织*人工时效后的铝合金没有回归现象。人工时效后的铝合金没有回归现象。回归(regression)时间温度加2002713(二）变形铝合金变形铝合金 包括防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金及锻铝合金。96年标准牌号：四位字符28第一位字符：Cu、Mn、Si、Mg、Mg+Si、Zn、其他第二位字母：原始纯铝的改型如果牌号第二位的字母是如果牌号第二位的字母是A A，则表示为原始合金；如果是，则表示为原始合金；如果是BYBY的的其他字母（按国际规定用字母表的次序选用），则表示为原始合其他字母（按国际规定用字母表的次序选用），则表示为原始合金的改型合金。金的改型合金。最后二位数字：区分同组(二）变形铝合金14 1.1.防锈铝合金防锈铝合金 老国标老国标防锈铝合金中主要合金元素是防锈铝合金中主要合金元素是锰和镁锰和镁。33、55 MnMn和和和和MgMg主要作用是主要作用是主要作用是主要作用是:提高抗提高抗提高抗提高抗蚀蚀能力和塑性，并起固溶能力和塑性，并起固溶能力和塑性，并起固溶能力和塑性，并起固溶强强化作用。化作用。化作用。化作用。n n防防防防锈铝锈铝合金合金合金合金锻锻造退火后造退火后造退火后造退火后组织为单组织为单相固溶体，抗相固溶体，抗相固溶体，抗相固溶体，抗蚀蚀性、性、性、性、焊焊接性能好，密度小接性能好，密度小接性能好，密度小接性能好，密度小,易于易于易于易于变变形加工，但切形加工，但切形加工，但切形加工，但切削性能差。削性能差。削性能差。削性能差。l l不能不能不能不能进进行行行行热处热处理理理理强强化，常利用加工硬化提高其化，常利用加工硬化提高其化，常利用加工硬化提高其化，常利用加工硬化提高其强强度。度。度。度。1.防锈铝合金老国标15卫星天线卫星天线（LF2）卫星天线（LF2）162.2.硬硬铝合金合金 Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系合金系合金,另含有少量另含有少量锰。可以。可以进行行时效效强化，化，22.硬铝合金173.超硬铝合金77A04Al-Mg-Zn-CuAl-Mg-Zn-Cu系合金系合金,含有少量的铬和锰。含有少量的铬和锰。牌号有牌号有LC4LC4、LC6LC6等。等。锌、铜、镁与铝形成固溶体和多种复杂的第二相，锌、铜、镁与铝形成固溶体和多种复杂的第二相，合金经固溶处理和人工时效合金经固溶处理和人工时效,很高的强度和硬度，是强度很高的强度和硬度，是强度最高的一类铝合金。抗蚀性较差，高温下软化快。用包最高的一类铝合金。抗蚀性较差，高温下软化快。用包铝法可提高抗蚀性。铝法可提高抗蚀性。超硬铝合金多用于制造超硬铝合金多用于制造受力大的重要构件，受力大的重要构件，例如飞机大梁、起落架等。例如飞机大梁、起落架等。3.超硬铝合金77A04184.锻铝合金n n锻铝合金为Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金。22A50n n牌号有LD5、LD7、LD10等。n n合金的元素种类多但用量少，有良好的热塑性、锻造性能，并有较高的机械性能。n n主要用于承受重载荷的锻件和模锻件，通常要进行固溶处理和人工时效。4.锻铝合金19三三.铸造铝合金铸造铝合金铸造铝合金的牌号、成分、机械性能1.Al-Si铸造铝合金铸造铝合金(硅铝明)三.铸造铝合金20铸造铝合金的应用 铸造铝合金的应用21第五章金属材料3有色合金课件22第五章金属材料3有色合金课件23ZL102合金的铸态组织变质处理后未变质处理ZL102合金的铸态组织变质处理后未变质处理24第五章金属材料3有色合金课件252.Al-Cu铸造铝合金铸造铝合金 n nAl-Cu合金的强度较高,耐热性好，但铸造性能不好，有热裂和疏松倾向，耐蚀性较差。n nZL201室温强度、塑性比较好，可制作在300以下工作的零件，常用于铸造内燃机气缸头、活塞等零件。n nZL202塑性较低，多用于高温下不受冲击的零件。n nZL203经淬火时效后，n n强度较高，可作结构材料，n n铸造承受中等载荷汽缸汽缸头2.Al-Cu铸造铝合金汽缸头263.Al-Mg铸造铝合金铸造铝合金 n nZL301、ZL302强度高,密度小(为2.55103kg/m2),有良好的耐蚀性,但铸造性能不好,耐热性低。可进行时效处理（自然时效），用于制造承受冲击载荷、在腐蚀性介质中工作的、外形不太复杂的零件，例如舰船配件、氨用泵体等。鼓鼓风机用密封件机用密封件(ZL102)及抗空架件及抗空架件(ZL301)3.Al-Mg铸造铝合金鼓风机用密封件(ZL102)及抗274.Al-Zn铸造铝合金铸造铝合金 n nZL401、ZL402价格便宜,铸造性能优良，经变质处理和时效处理后强度较高，但抗蚀性差，热裂倾向大，用于制造汽车、拖拉机的发动机零件及形状复杂的仪器元件，也可用于制造日用品。大型空大型空压机活塞机活塞(ZL401)4.Al-Zn铸造铝合金大型空压机活塞(ZL401)285.4.2铜及铜合金铜及铜合金 性能特点性能特点(1)优异的物理、化学性能纯铜导电性、导热性极佳，铜合金的导电、导热性也很好。铜及铜合金对大气和水的抗蚀能力很高。铜是抗磁性物质(2)良好的加工性能塑性很好，容易冷、热成形；铸造铜合金有很好的铸造性能。(3)某些特殊机械性能例如优良的减摩性和耐磨性(如青铜及部分黄铜)，高的弹性极限和疲劳极限(如铍青铜等)。(4)色泽美观5.4.2铜及铜合金29一一.纯铜纯铜(紫铜紫铜)n n纯铜呈紫红色，常称紫铜，工业纯铜分为四种：T1、T2、T3、T4。编号越大，纯度越低。n n 用途用途用于制作电导体及配制合金。纯铜的强度低,不宜作结构材料。一.纯铜(紫铜)30紫铜加工产品的牌号、成分及应用紫铜加工产品的牌号、成分及应用31二、铜合金的分类二、铜合金的分类黄铜黄铜:CuZn白铜白铜:CuNi青铜青铜:除黄铜和白除黄铜和白铜外的所有铜外的所有铜合金。铜合金。二、铜合金的分类黄铜:CuZn白铜:Cu32（一）黄铜黄铜 以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。按照化学成分，黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。(1)普通黄铜普通黄铜牌号普通黄铜是铜锌二元合金，其退火组织可以是单相或双相+,并分别称为黄铜(或单相黄铜H80（80黄铜）、黄铜）、H70、H68)和双相黄铜H62、H59。第五章金属材料3有色合金课件33(b)双相黄铜(a)单相黄铜(b)双相黄铜(a)单相黄铜34冷凝器管冷凝器管汽车机油泵衬套汽车机油泵衬套v弹壳黄铜弹壳黄铜-H70(H68)冷凝器管汽车机油泵衬套弹壳黄铜-H70(H6835部分普通黄铜的牌号、成分、机械性能及用途部分普通黄铜的牌号、成分、机械性能及用途36黄铜铸件黄铜铸件黄铜铸件黄铜铸件黄铜棒黄铜棒法法兰阀闸阀黄铜铸件黄铜棒法兰阀闸阀37第五章金属材料3有色合金课件38第五章金属材料3有色合金课件39单相黄铜单相黄铜单相黄铜单相黄铜 H80H80、H70H70、H68H68塑性很好，适于制作冷轧板塑性很好，适于制作冷轧板材、冷拉线材、管材及形状复杂的深冲零件。材、冷拉线材、管材及形状复杂的深冲零件。双相黄铜双相黄铜双相黄铜双相黄铜 H62H62、H59H59可进行热变形，通常热轧成棒材、可进行热变形，通常热轧成棒材、板材。可铸造。板材。可铸造。(2)复杂黄铜复杂黄铜（特殊黄铜）（特殊黄铜）黄铜制品单相黄铜H80、H70、H68塑性很好，适于制作冷40 铅黄铜铅黄铜 HPb63-3HPb63-3 铅改善切削加工性能，提高耐磨性铅改善切削加工性能，提高耐磨性，对强度影响不大，略微降低塑性。用于要求良好切削，对强度影响不大，略微降低塑性。用于要求良好切削性能及耐磨性能的零件性能及耐磨性能的零件(如钟表零件等如钟表零件等)，铸造铅黄铜可，铸造铅黄铜可制作轴瓦和衬套。制作轴瓦和衬套。锡黄铜锡黄铜 HSn62-1HSn62-1 锡显著提高黄铜在海洋大气和海锡显著提高黄铜在海洋大气和海水中的抗蚀性，并使强度有所提高。压力加工锡黄铜广水中的抗蚀性，并使强度有所提高。压力加工锡黄铜广泛用于制造海船零件。泛用于制造海船零件。铝黄铜铝黄铜HAl60-1-1HAl60-1-1铝提高黄铜的强度和硬度铝提高黄铜的强度和硬度(但使塑但使塑性降低性降低)，改善在大气中的抗蚀性。制作海船零件及其，改善在大气中的抗蚀性。制作海船零件及其它机器的耐蚀零件。铝黄铜中加入适量的镍、锰、铁后，它机器的耐蚀零件。铝黄铜中加入适量的镍、锰、铁后，还可得到高强度、高耐蚀性的复杂黄铜，制造大型蜗杆、还可得到高强度、高耐蚀性的复杂黄铜，制造大型蜗杆、海船螺旋浆等重要零件。海船螺旋浆等重要零件。硅黄铜硅黄铜HSi65-1.5-3HSi65-1.5-3硅显著提高黄铜的机械性能、硅显著提高黄铜的机械性能、耐磨性和耐蚀性。硅黄铜具有良好的铸造性能，并能进耐磨性和耐蚀性。硅黄铜具有良好的铸造性能，并能进行焊接和切削加工，主要用于制造船舶及化工机械零件。行焊接和切削加工，主要用于制造船舶及化工机械零件。铅黄铜HPb63-3铅改善切削加工性能，提高耐磨41n n常用牌号有常用牌号有常用牌号有常用牌号有HPb63-3HPb63-3、HAl60-1-1HAl60-1-1、HSn62-1HSn62-1、HFe59-1-1HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4ZCuZn16Si4等等等等.n n主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮齿轮、螺、螺、螺、螺旋旋旋旋桨桨、轴轴承、承、承、承、衬衬套及套及套及套及阀阀体等。体等。体等。体等。常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-142第五章金属材料3有色合金课件43第五章金属材料3有色合金课件442.青铜青铜 青铜原指铜锡合金，但工业上都习惯称含铝、硅、铅、铍、锰等的铜基合金为青铜，所以青铜实际上包括有锡青铜、铝青铜、铍青铜，等等。青铜也可分为压力加工青铜(以青铜加工产品的形式供应)和铸造青铜两类。(1)锡青铜锡青铜 以锡为主要合金元素的铜基合金称锡青铜。在一般铸造状态下,锡含量低于6%的锡青铜能获得单相组织。相是锡溶于铜中的固溶体,具有面心立方晶格，塑性良好，容易冷、热变形。锡含量大于6%时,组织中出现(+)共析体。相极硬和脆,不能塑性变形。2.青铜45第五章金属材料3有色合金课件46锡青铜管锡青铜管船用青铜软船用青铜软管快速接头管快速接头阀阀(锡青铜阀锡青铜阀体、阀盖体、阀盖)锡青铜管船用青铜软管快速接头阀(锡青铜阀体、阀盖)47青铜制品青铜制品青铜制品48n n性能性能锡青铜的铸造收缩率很小，可铸造形状复杂的零锡青铜的铸造收缩率很小，可铸造形状复杂的零件。但铸件易生成分散缩孔，使密度降低，在高压下容件。但铸件易生成分散缩孔，使密度降低，在高压下容易渗漏。锡青铜在大气、海水、淡水以及蒸气中的抗蚀易渗漏。锡青铜在大气、海水、淡水以及蒸气中的抗蚀性比纯铜和黄铜好，但在盐酸、硫酸和氨水中的抗蚀性性比纯铜和黄铜好，但在盐酸、硫酸和氨水中的抗蚀性较差。锡青铜中加入少量铅，可提高耐磨性和切削加工较差。锡青铜中加入少量铅，可提高耐磨性和切削加工性能；加入磷可提高弹性极限、疲劳极限及耐磨性；加性能；加入磷可提高弹性极限、疲劳极限及耐磨性；加入锌可缩小结晶温度范围，改善铸造性能。入锌可缩小结晶温度范围，改善铸造性能。n n 应用应用在造船、化工、机械、仪表等工业中广泛应用，在造船、化工、机械、仪表等工业中广泛应用，主要制造轴承、轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件，以主要制造轴承、轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件，以及抗蚀、抗磁零件等。及抗蚀、抗磁零件等。(2)(2)铝青铜铝青铜铝青铜铝青铜 n n 以铝为主要合金元素的铜合金称铝青铜。铝青铜的耐以铝为主要合金元素的铜合金称铝青铜。铝青铜的耐蚀性优良，在大气、海水、碳酸及大多数有机酸中的耐蚀性优良，在大气、海水、碳酸及大多数有机酸中的耐蚀性，均比黄铜和锡青铜高。铝青铜的耐磨性亦比黄铜蚀性，均比黄铜和锡青铜高。铝青铜的耐磨性亦比黄铜和锡青铜好。和锡青铜好。n n 应用应用制造齿轮、轴套、蜗轮等在复杂条件下工作的制造齿轮、轴套、蜗轮等在复杂条件下工作的高强度抗磨零件，以及弹簧和其它高耐蚀性弹性元件。高强度抗磨零件，以及弹簧和其它高耐蚀性弹性元件。性能锡青铜的铸造收缩率很小，可铸造形状复杂的零件。但铸件49大型水力发电设备中的抗磨环大型水力发电设备中的抗磨环大型水力发电设备中的抗磨环50(3)(3)铍青铜铍青铜铍青铜铍青铜 n n 以铍为基本合金元素的铜合金以铍为基本合金元素的铜合金(铍含量铍含量1.71.72.5%)2.5%)称称铍青铜。铍青铜在淬火状态下塑性好，可进行冷变形和铍青铜。铍青铜在淬火状态下塑性好，可进行冷变形和切削加工，制成零件经人工时效处理后，获得很高的强切削加工，制成零件经人工时效处理后，获得很高的强度和硬度：度和硬度：RmRm达达1200MPa1200MPa1500MPa1500MPa，硬度达，硬度达350HBW350HBW400HBW,400HBW,超过其它铜合金。超过其它铜合金。n n 铍青铜的弹性极限、疲劳极限都很高，耐磨性和抗蚀铍青铜的弹性极限、疲劳极限都很高，耐磨性和抗蚀铍青铜的弹性极限、疲劳极限都很高，耐磨性和抗蚀铍青铜的弹性极限、疲劳极限都很高，耐磨性和抗蚀性也很优异性也很优异性也很优异性也很优异。它有良好的导电性和导热性，并有无磁性、。它有良好的导电性和导热性，并有无磁性、耐寒、受冲击时不产生火花等一系列优点，但价格较贵。耐寒、受冲击时不产生火花等一系列优点，但价格较贵。n n 应用应用制作精密仪器的重要弹簧和其它制作精密仪器的重要弹簧和其它弹性元件弹性元件弹性元件弹性元件，钟，钟表齿轮，高速高压下工作的轴承及衬套等表齿轮，高速高压下工作的轴承及衬套等耐磨零件耐磨零件耐磨零件耐磨零件，以，以及电焊机电极、防爆工具、航海罗盘等及电焊机电极、防爆工具、航海罗盘等重要机件重要机件重要机件重要机件。(3)铍青铜51铍青铜制品铍青铜制品铍青铜制品523.白铜白铜 n n以镍为主要合金元素的铜合金称为白铜。在固态下，铜与镍无限固溶，因此工业白铜的组织为单相固溶体。它有较好的强度和优良的塑性，能进行冷、热变形。冷变形能提高强度和硬度。它的抗蚀性很好，电阻率较高n n用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。锰含量高的锰白铜可制作热电偶丝。常用白铜n nB30、B19、B5白铜件白铜件3.白铜白铜件53香港女王香港女王伍毫伍毫(白铜白铜)白铜暖手壶白铜暖手壶用途香港女王伍毫(白铜)白铜暖手壶54部分白铜的牌号、成分、机械性能及用途部分白铜的牌号、成分、机械性能及用途555.4.3钛及钛合金钛及钛合金空间合金空间合金n n钛及钛合金具有重量轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀以及良好低温韧性等优点，同时资源丰富，所以有着广泛应用前景。但目前钛及钛合金的加工条件复杂，成本较昂贵。n n特点：n n比强度高、热强度高、耐腐蚀（400的海水中工作）n n工艺性能差：难铸造、难焊接、难机加工n n5万一吨美美F-22战机约战机约36%重重量的零件用钛合金制造量的零件用钛合金制造5.4.3钛及钛合金空间合金美F-22战机约356n n如石油化工用如石油化工用如石油化工用如石油化工用热热交交交交换换器、反器、反器、反器、反应应器，海水器，海水器，海水器，海水净净化装置及化装置及化装置及化装置及舰舰船零部件。船零部件。船零部件。船零部件。钛钢复合反应釜钛钢复合反应釜钛管换热器钛管换热器钛制蒸馏塔钛制蒸馏塔如石油化工用热交换器、反应器，海水净化装置及舰船零部件。57第五章金属材料3有色合金课件58钛合金氢泵钛合金氢泵诱导轮诱导轮钛合金氢泵壳体钛合金氢泵壳体-Ti合金组织合金组织钛合金氢泵诱导轮钛合金氢泵壳体-Ti合金组织59钛合金卫星框架钛合金卫星框架钛合金液下泵钛合金液下泵钛合金卫星框架钛合金液下泵60钛合金管钛合金管钛合金管应用钛合金管应用钛合金管钛合金管应用61钛合金棒钛合金棒钛合金眼镜架钛合金眼镜架钛离心泵钛离心泵钛合金棒钛合金眼镜架钛离心泵62生物医用材料生物医用材料飞机压气机叶片飞机压气机叶片生物医用材料飞机压气机叶片63n n钛飞船钛飞船64叶片叶片65钛合金泵钛合金泵钛合金泵66二十一世纪的金属材料二十一世纪的金属材料钛和钛合金钛和钛合金可作人造骨的钛合金二十一世纪的金属材料钛和钛合金可作人造骨的钛合金67用钛用钛-镍形状记忆合金制成镍形状记忆合金制成的的人造卫星天线人造卫星天线用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线68轴承合金轴承合金性能要求性能要求 1.足够的强度和硬度，2.足够的塑性和韧性3.高的耐磨性，第五章金属材料3有色合金课件69第五章金属材料3有色合金课件70第五章金属材料3有色合金课件71第五章金属材料3有色合金课件72n n轴瓦ZChSnSb11-6轴承合金的显微组织ZCh轴承轴瓦ZChSnSb11-6轴承合金的显微组织73一一.锡基轴承合金锡基轴承合金 n n锡基轴承合金(锡基巴氏合金)是一种软基体硬质点类型的轴承合金。n n最常用的牌号是ZSnSb11Cu6（含11%Sb和6%Cu，余Sn）。n n显微组织为Cu6Sn5。其中黑色部分是相软基体，白方块是相硬质点，白针状或星状组成物是Cu6Sn5。一.锡基轴承合金74锡基轴承合金的摩擦系数和膨胀系数小，塑性和导热性好n n适于制作最重要的轴承，如汽轮机、发动机和压气机等大型机器的高速轴瓦。n n但锡基轴承合金的疲劳强度较低，许用温度也较低(不高于150)巴氏合金轴瓦巴氏合金轴瓦锡基轴承合金的摩擦系数和膨胀系数小，塑性和导热性好巴氏合金轴75黑色部分是黑色部分是 相软基体，白方块是相软基体，白方块是 相相SnSb硬质点，白针状或星状组成物是硬质点，白针状或星状组成物是Cu6Sn5Cu6Sn5黑色部分是相软基体，白方块是相SnSb硬质点，白针状76二二.铅基轴承合金铅基轴承合金 n nn n这种合金的铸造性能和耐磨性较好(但比锡基轴承合金低)，n n价格较便宜，n n可用于制造中、低载荷的轴瓦，n n例如汽车、拖拉机曲轴的轴承等。二.铅基轴承合金77内燃机轴瓦内燃机轴瓦内燃机轴瓦78n n双金属双金属轴承承表面保护层表面保护层 减磨层减磨层 镍栅层（镀层）镍栅层（镀层）轴承合金轴承合金 衬背衬背 双金属轴承表面保护层减磨层镍栅层（镀层）轴承合金衬背79三三.铜基轴承合金铜基轴承合金 n n铅青铜铅青铜ZQPb30(ZCuSn11)，成分为30%Pb,其余为Cu。这是一种硬基体软质点类型的轴承合金。n n具有高的疲劳强度和承载能力，优良的耐磨性、导热性和低的摩擦系数，能在较高温度(250)下正常工作，n n因此可制造大载荷、高速度的重要轴承，例如航空发动机、高速柴油机的轴承等。n n四、铝基轴承合金成本低三.铜基轴承合金80第五章金属材料3有色合金课件81第五章金属材料3有色合金课件82第五章金属材料3有色合金课件83第五章金属材料3有色合金课件84第五章金属材料3有色合金课件85第5章小结1.碳钢可按成份、质量、用途和冶炼方法来分类。碳钢通常分为普通碳素结构钢Q215、Q235等优质碳素结构钢20、45、60等碳素工具钢T8、T10、T12等不同牌号的钢材其应用领域不同。2.合金钢分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。常用钢号有：低合金结构钢Q345调质钢40Cr、40CrB、40CrNiMo、38CrSi渗碳钢20Cr、20MnVB、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA第5章小结86n n弹簧钢65Mn、50CrV、60Si2Mn轴承钢GCr9、GCr15、GCr15SiMn低合金刃具钢9SiCr、CrWMn高速钢W18Cr4V不锈钢1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17、1Cr18Ni9Ti冷模具钢Cr12MoV热模具钢5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V合金结构钢可用于制造各种结构件、机械零件、齿轮、轴承、弹簧等合金工具钢可用于制造各种刃具、模具、量具；特殊性能钢有不锈钢、耐磨钢、耐高温钢等,分别用于制造要求耐蚀、耐磨、耐高温零件。通过各种热处理方法可调整合金钢的性能弹簧钢65Mn、50CrV、60Si2Mn873.铸钢主要用于制造形状复杂、需要一定强度、塑性和韧性的零件件。铸铁是碳质量份数大于2.11%铁碳合金。铸铁中石墨形态、基体组织对铸铁的性能有很大的影响。铸铁分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁几类。可通过加入合金元素和热处理来改善其性能。4铝合金、铜合金有特殊的机械性能和理化性能常用铝合金有：LF5、LY11、LC4、ZL102等常用铜合金有：H80、H62、QSn6.5-0.1、QAl9-4、QBe2等锡基轴承合金：ZChSnSb11-63.铸钢主要用于制造形状复杂、需要一定强度、塑性和韧性的88第五章金属材料3有色合金课件89第五章金属材料3有色合金课件90表表5-3普通碳素结构钢的牌号、成分、性能与应用普通碳素结构钢的牌号、成分、性能与应用表5-3普通碳素结构钢的牌号、成分、性能与应用91第五章金属材料3有色合金课件92第五章金属材料3有色合金课件93第五章金属材料3有色合金课件94第五章金属材料3有色合金课件95第五章金属材料3有色合金课件96第五章金属材料3有色合金课件97第五章金属材料3有色合金课件98第五章金属材料3有色合金课件99第五章金属材料3有色合金课件100第五章金属材料3有色合金课件101第五章金属材料3有色合金课件102第五章金属材料3有色合金课件103第五章金属材料3有色合金课件104第五章金属材料3有色合金课件105第五章金属材料3有色合金课件106第五章金属材料3有色合金课件107第五章金属材料3有色合金课件108第五章金属材料3有色合金课件109第五章金属材料3有色合金课件110第五章金属材料3有色合金课件111第五章金属材料3有色合金课件112第五章金属材料3有色合金课件113第五章金属材料3有色合金课件114第五章金属材料3有色合金课件115第五章金属材料3有色合金课件116第五章金属材料3有色合金课件117第五章金属材料3有色合金课件118第五章金属材料3有色合金课件119第三章常用金属材料第三章常用金属材料n n钢n n有色金属n n粉末冶金第三章常用金属材料钢120第一节钢第一节钢碳素结构钢碳素结构钢n n碳素钢优质碳素结构钢n n碳素工具钢n n钢合金结构钢低合金结构钢n n合金结构钢n n合金钢合金工具钢n n特殊性能钢第一节钢碳素结121第五章金属材料3有色合金课件122第五章金属材料3有色合金课件123一、碳素钢一、碳素钢n n（一）碳及杂质对钢的性能的影响n n1、碳n n2、S：热脆性：热脆性0.020.05%n n3、P：冷脆性：冷脆性0.030.045%n n4、Si(0.5)Mn(0.8)一、碳素钢（一）碳及杂质对钢的性能的影响124第五章金属材料3有色合金课件125(二）碳素钢分类二）碳素钢分类n n1、碳素结构钢n n1）碳素结构钢碳素结构钢n nC0.060.38%，S0.045%、P0.05%n n成本低n n牌号：Qxxx如Q235AF(二）碳素钢分类1、碳素结构钢126n n2)优质碳素结构钢优质碳素结构钢n nC0.050.9S=0.035、P=0.035n n牌号：牌号：xx如：45含碳量的万分之45n n0825低碳钢，塑韧性好，焊接、冲压n n3055中碳钢，综合性能好，齿轮、轴n n6085高碳钢，强硬度高，弹性件2)优质碳素结构钢1271)1)C0.71.3，S0.03、P0.0352)2)硬度、耐磨性高，作刀具、模具3)3)牌号：Tx(xx)如：T7、T13A4)4)含碳量的千分之几5)5)A表示：表示：S0.02、P0.03高级优质高级优质T7、T8斧子镐，T9、T10、T11钻头丝锥车刀，T12、T13锉刀量具刮刀2、碳素工具钢、碳素工具钢C0.71.3，S0.03、P0.5、Mn0.8，或有意加入其它合金元素形成的钢，称为合金钢n n低、中、高合金钢的区分n n（一）合金结构钢合金结构钢n n优点：机械性能高、淬透性好n n牌号：两位数字牌号：两位数字+元素符号元素符号+两位数字两位数字n n如：30Mn2，12Cr2Ni4A，38CrMoAl二、合金钢Si0.5、Mn0.8，或有意加入其它合金元1291、低合金结构钢、低合金结构钢n nC0.25%，加入少量合金元素，强度提高，结构轻，n n如16Mn（长江大桥）、15MnTi、15MnV1、低合金结构钢C0.25%，加入少量合金元素，强度提高1302、优质合金结构钢、优质合金结构钢 优质碳素结构钢的基础上加入合金元素优质碳素结构钢的基础上加入合金元素1 1）渗碳钢：）渗碳钢：C0.25C0.25，15Cr15Cr、20Cr20Cr、MnTiMnTi、12CrNi212CrNi22 2）合金调质钢）合金调质钢C0.3C0.30.60.6，高强度、高韧性的复杂，高强度、高韧性的复杂机械零件，机械零件，40Cr40Cr、40MnB40MnB、35CrMo35CrMo、38CrMoAl38CrMoAl3)3)合金弹簧钢合金弹簧钢C0.55C0.550.820.82，60Si2Mn60Si2Mn、50CrVA50CrVA（高级优质钢，（高级优质钢，S S 0.020.02PP 0.030)0.030)2、优质合金结构钢优质碳素结构钢的基础上加入合金元素131(二）合金工具钢二）合金工具钢n n牌号：一位数字一位数字+元素符号元素符号+数字数字n n第一位数字表示含碳量的千分之几，超过千分之十，不再标出；此外，高速钢等不标含碳量1、低合金工具钢：9SiCr、9Cr2、Cr06、CrWMnN(二）合金工具钢牌号：一位数字+元素符号+数字132(二）合金工具钢二）合金工具钢2、高速钢：W18Cr4V、W9Cr4V、W6Mo5Cr4V23、冷变形模具钢：Cr12C12MoCr12MoV4、热变形模具钢：5CrMnMo5CrNiMo5、压铸模具钢：3Cr2W8VA(二）合金工具钢2、高速钢：W18Cr4V、W9Cr4V133（三）特殊性能钢（三）特殊性能钢1、不锈钢：1）铬不锈钢：1Cr132Cr131Cr172)铬镍不锈钢：0Cr19Ni91Cr18Ni9Ti2、耐热钢：20Cr2Mo1V1Cr13Mo3、耐磨钢：50Mn2ZGMn13（三）特殊性能钢1、不锈钢：134牌号牌号碳素结构钢碳素结构钢Q235优质碳素结构优质碳素结构钢钢084085碳素工具钢碳素工具钢T8T13T8A合金结构钢合金结构钢16Mn12CrNi240Cr60Si2Mn合金工具钢合金工具钢9SiCrWCrWMnNW18Cr4V牌号碳素结构钢Q235优质碳素结构钢0840135第二节常用有色金属材料第二节常用有色金属材料n n一、铝及铝合金一、铝及铝合金n n（一）纯铝（一）纯铝n n（二）变形铝合金（二）变形铝合金n n加入加入CuMgMnCuMgMn等合金元素，强硬度较高等合金元素，强硬度较高n n1 1）防锈铝合金：）防锈铝合金：LFxxLFxxn n2)2)硬铝合金：硬铝合金：LYxLYxn n3)3)超硬铝：超硬铝：LCxLCxn n4)4)锻铝锻铝第二节常用有色金属材料一、铝及铝合金136二二、铜及铜合金、铜及铜合金n n（一）纯铜n n（二）铜合金n n1、黄铜：以锌为主加元素黄铜：以锌为主加元素n n1)普通黄铜：铜锌二元合金，价格低，牌号Hxx，如H62n n2)特殊黄铜二、铜及铜合金（一）纯铜137第五章金属材料3有色合金课件138二二、铜及铜合金、铜及铜合金牌号：H+主加元素符号+铜含量+主加元素含量，如，HPb59-12、青铜：铜锌及铜镍以外的铜合金青铜：铜锌及铜镍以外的铜合金牌号：Q+主加元素符号+主加元素含量如QSn6.5-0.1P0.1%1)锡青铜2）特殊青铜二、铜及铜合金牌号：H+主加元素符号+铜含量+主加元素含量139第五章金属材料3有色合金课件140第五章金属材料3有色合金课件141合金结构钢的分类：合金结构钢的分类：低合金高强度钢、低合金高强度钢、合金渗碳钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹合金调质钢、合金弹簧钢簧钢、轴承钢、超高强度钢、轴承钢、超高强度钢（一）低合金高强度结构钢（一）低合金高强度结构钢1 1应用：在大气和海洋中工作的的大型焊接结构件，如建筑应用：在大气和海洋中工作的的大型焊接结构件，如建筑结构、桥梁、车辆结构、桥梁、车辆 、船舶、船舶 、输油输气管道、压力容器等。、输油输气管道、压力容器等。2性能：好的塑性韧性及焊接性能性能：好的塑性韧性及焊接性能，强度高，可抵抗大气腐，强度高，可抵抗大气腐蚀。蚀。3成分：低碳、含成分：低碳、含Mn、Ti、V、Nb、RE元素元素4牌号：牌号：Q+数字数字（Q345，Q390，Q420，Q460）屈服强度屈服强度合金结构钢的分类：（一）低合金高强度结构钢屈服强度142（二）、合金渗碳钢：低碳钢基础上加合金元素二）、合金渗碳钢：低碳钢基础上加合金元素1 1应用：汽车、重型机床齿轮、活塞销，内燃机的凸轮轴等应用：汽车、重型机床齿轮、活塞销，内燃机的凸轮轴等2 2 性能：性能：“表硬心韧表硬心韧”3 3 成成分分：WcWc：0.120.120.25%0.25%，常常加加元元素素Cr Cr,Ni,Ni,Mn,Mn,B,B，微微量量元元素素V,Ti,W,MoV,Ti,W,Mo4 4 分类和牌号分类和牌号 分类：低淬透性合金渗碳钢分类：低淬透性合金渗碳钢 20Mn2 20Mn20Mn2 20Mn 中淬透性合金渗碳钢中淬透性合金渗碳钢 20CrMnTi 20 CrMn 20MnTiB20CrMnTi 20 CrMn 20MnTiB 高淬透性合金渗碳钢高淬透性合金渗碳钢 18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA 常用牌号：常用牌号：20CrMnTi 20CrMn 20MnTiB20CrMnTi 20CrMn 20MnTiB等等5 5最终热处理：渗碳最终热处理：渗碳+淬火淬火+低温回火低温回火6组织：表面高碳回火马氏体组织：表面高碳回火马氏体+碳化物碳化物+少量残余奥氏体少量残余奥氏体 ，心部：铁素体心部：铁素体+低碳回火马氏体低碳回火马氏体（二）、合金渗碳钢：低碳钢基础上加合金元素4分类和牌号143（三三）合合金金调调质质钢钢：(需需要要经经过过调调质质处处理理使使用用的的中中碳碳合合金金钢钢。)1应应用用：精精密密机机床床主主轴轴、火火车车发发动动机机曲曲轴轴、连连杆杆螺螺栓栓、汽汽车车后桥半轴等。后桥半轴等。2性能要求：良好的综合性能（即高强度、好的塑性韧性）性能要求：良好的综合性能（即高强度、好的塑性韧性）3成分：中碳（成分：中碳（Wc：0.250.50%，多数，多数0.4%）,合金元素：合金元素：Mn,Cr,Si,Ni,B,Mo,W等。等。4分类和牌号分类和牌号低淬透性合金调质钢低淬透性合金调质钢40Cr40MnB中淬透性合金调质钢中淬透性合金调质钢35CrMo38CrSi高淬透性合金调质钢高淬透性合金调质钢38CrMoAlA40CrNiMoA常用牌号：常用牌号：40Cr40MnB35CrMo5热处理：调质处理热处理：调质处理（三）合金调质钢：(需要经过调质处理使用的中碳合金钢。144（四）（四）合金弹簧钢合金弹簧钢1 1 应用：用于制造汽车、拖拉机和火车的板弹簧或螺旋弹簧。应用：用于制造汽车、拖拉机和火车的板弹簧或螺旋弹簧。2 2 性性能能：具具有有高高的的弹弹性性极极限限以以及及屈屈服服强强度度，还还具具有有高高的的疲疲劳劳强度和足够的塑性韧性。强度和足够的塑性韧性。3 3 成成分分：Wc Wc 0.450.450.70%0.70%，多多数数0.6%0.6%，合合金金元元素素及及作作用用：Si,Mn,Cr,VSi,Mn,Cr,V，Nb,Mo,W Nb,Mo,W 4 4 常用牌号：常用牌号：60Si2Mn60Si2Mn，50CrVA50CrVA5 5 最终热处理：淬火最终热处理：淬火+中温回火中温回火（五）轴承钢（用于制造滚动轴承）（五）轴承钢（用于制造滚动轴承）两大类：高碳铬轴承钢两大类：高碳铬轴承钢GCr15、GCr15SiMn高碳无铬轴承钢高碳无铬轴承钢GMnMoVREGSiMnMoV（四）合金弹簧钢（五）轴承钢（用于制造滚动轴承）145