5常用金属材料教程课件

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,2014-01,机械制造基础（京玉海）,*,第5章 常用金属材料,湖北理工学院,工程材料的分类,2014-01,2,机械制造基础（京玉海）,钢的分类,2014-01,3,机械制造基础（京玉海）,钢中的常存元素,锰 是一种有益元素。,硅 也是一种有益元素。,硫 在一般钢中是有害杂质元素(有时也作为合金元素，如作为易切元素)，它在铁素体中几乎不能溶解，而是以低熔点夹杂物FeS的形态存在。,磷 一般也是钢中的有害元素(有时也作为合金元素，如作为耐腐蚀元素)，以单质形态存在。,2014-01,4,机械制造基础（京玉海）,合金元素：为了改善钢的力学性能或获得特殊性能、有目的加入的元素。,合金元素在钢中的作用,形成合金铁素体；,形成合金碳化物；,细化晶粒；,提高淬透性和红硬性；,但增加残余奥氏体的量。,2014-01,5,机械制造基础（京玉海）,常用碳素钢,2014-01,6,机械制造基础（京玉海）,低合金高强度钢,典型牌号：,Q390,、,Q460,等,典型用途：桥梁、船舶、车辆、压力容器等,注意,：不热处理直接使用,2014-01,7,机械制造基础（京玉海）,常用合金结构钢,2014-01,8,机械制造基础（京玉海）,调质钢,典型牌号：,40MnB,；,40Cr,、,40CrNiMo,；,38CrMoAl,典型用途：汽车半轴；通用或重载轴；镗床镗杆等,注意,：一般需热处理后使用,2014-01,9,机械制造基础（京玉海）,量具刃具钢,典型牌号：,9CrSi,、,Cr2,等,典型用途：丝锥、剪切刀片等,热处理：淬火，低温回火，冷处理,2014-01,10,机械制造基础（京玉海）,高速钢是一种红硬性、耐磨性较高的高合金工具钢，它的红硬性高达600，可以进行高速切削，故称为高速钢。,高速钢具有高的强度、硬度、耐磨性及淬透性。,主要用来制作各种高速切削刃具，如齿轮铣刀、钻头、拉刀等。,2014-01,11,机械制造基础（京玉海）,高速工具钢,典型牌号：,W18Cr4V,、,W6Mo5Cr4V2,等,典型用途：车刀、铣刀等刃具,热处理：淬火,+,多次高温回火,2014-01,12,机械制造基础（京玉海）,模具钢,2014-01,13,机械制造基础（京玉海）,特殊性能钢-不锈钢,不锈钢是不锈钢与耐酸钢的统称。,金属的腐蚀通常可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型，大多数金属的腐蚀属于电化学腐蚀。,提高钢耐蚀性的主要方法有：,形成钝化膜,提高电极电位,形成单相组织,2014-01,14,机械制造基础（京玉海）,分类：,M,不锈钢、,F,不锈钢、,A,不锈钢,典型牌号：,1,4Cr13,；,00Cr18Ni9,；,1Cr17Mo,等。,典型用途：食品、化工、原子能设备；一般刀具、医疗器械；重油燃烧器、家具构件、汽轮机部件等。,2014-01,15,机械制造基础（京玉海）,特殊性能钢-耐热钢,耐热钢是抗氧化钢和热强钢的总称。,在钢中加入铬、硅、铝等合金元素，使之优先氧化形成一层致密、完整、高熔点的氧化膜(Cr,2,O,3,、Fe,2,SiO,4,、Al,2,O,3,)，牢固覆盖于钢的表面，可将金属与外界的高温氧化性气体隔绝，从而避免进一步被氧化。,2014-01,16,机械制造基础（京玉海）,分类：,奥氏体耐热钢,、,马氏体耐热钢,（还有珠光体耐热钢）,典型牌号：,5Cr21Mn9Ni4N,；,0Cr25Ni20,、,1Cr11MoV,典型用途：内燃机排气阀、加热炉部件；透平机叶片；锅炉结构件等,热处理：固溶等,2014-01,17,机械制造基础（京玉海）,特殊性能钢-耐磨钢,典型牌号：,ZGMn13,典型用途：破碎机齿板、履带板、铁路道岔等,热处理：水韧处理,2014-01,18,机械制造基础（京玉海）,有色金属-铝及铝合金,纯铝熔点660 ，密度2.72g/cm,3,，有银白色光泽，有良好的导电性(仅次于银和铜)和导热性。,纯铝在空气中易氧化，形成一层致密的氧化膜，因此具有良好的抗大气腐蚀性能，但不能耐酸、碱、盐的腐蚀。,纯铝有极好的塑性和较低的强度(纯度为99.99%时，,b,=45MPa、,=50%)，良好的低温性能(到,-,235时，塑性和韧性也不降低)。,2014-01,19,机械制造基础（京玉海）,铝合金分类,变形铝合金,铸造铝合金,可热处理强化铝合金,不可热处理强化铝合金,2014-01,20,机械制造基础（京玉海）,变形铝合金牌号按GB/T 164741996规定,采用4位数字、字母来表示。,如2A11表示以铜为主要合金元素的变形铝合金。,实际上，工业上将变形铝分成四类：防锈铝(LF)、硬铝(LY)、超硬铝(LC)、锻铝(LD)。,2014-01,21,机械制造基础（京玉海）,铝及铝合金牌号,典型牌号,主要合金元素,典型用途,旧牌号,1A99,无,LG5，高纯铝,2A11,Cu,铆钉，航空销轴,LY11，硬铝合金,3A21,Mn,航空油箱,LF21，防锈铝合金,4A11,Si,航空模锻件,LD11，锻造铝合金,5A05,Mg,航空油管,LF5，防锈铝合金,6A02,Si、Mg,航空结构件,LD2，锻造铝合金,7A04,Zn,飞机大梁,LC4，超硬铝合金,8A06,其它(Fe、Si),L6，纯铝,2014-01,22,机械制造基础（京玉海）,防锈铝合金(加Mn或Mg),典型牌号：5A05(LF5),典型用途：航空油管、油箱,退火后为单相固溶体，耐蚀性/焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。,产品不热处理。,汽化器(热交换管为LF21),2014-01,23,机械制造基础（京玉海）,锻造铝合金(加CuMgSi),可锻性好，力学性能高。,典型牌号：6A02，2A50,热处理：固溶后时效,用于形状复杂的锻件和模锻件，如喷气发动机压气机叶轮或叶片、导风轮和铆钉等。,2014-01,24,机械制造基础（京玉海）,硬铝合金,(加,Cu-Mg,),可进行时效强化，也可进行变形强化。强度、硬度高，加工性能好。,典型牌号：,2A11(LY11),典型用途：飞机翼梁腹板等,热处理：固溶后时效,飞机翼梁(腹板为硬铝合金),2014-01,25,机械制造基础（京玉海）,超硬铝合金(加,Zn-Mg-Cu),典型牌号：,7A04(LC4),时效强化效果超过硬铝合金。热态塑性好，但耐蚀性差。,主要用于制作工作温度较低、受力较大的结构件：如飞机大梁、起落架等。,热处理：固溶后时效,飞机主起落架,2014-01,26,机械制造基础（京玉海）,常见铸铝代号(牌号)、成分、性能及用途,铸造铝合金,2014-01,27,机械制造基础（京玉海）,2014-01,28,机械制造基础（京玉海）,有色金属-铜及铜合金,铜是重有色金属，其全世界产量仅次于铁和铝。,纯铜熔点1083，密度8.96g/cm,3,，面心立方结构，无同素异晶转变，无磁性。有优良的导电性(仅次于银)和导热性。表面因氧化呈紫色，故称紫铜。,纯铜在大气、淡水中有良好的耐蚀性，在海水中耐蚀性较差。,纯铜强度不高(,b,=250MPa)，硬度较低(50HBS)，塑性很好(,50%)。冷变形后，强度可达500 MPa，硬度可达200HBS，但,降到5%以下(退火可消除铜的加工硬化)。,2014-01,29,机械制造基础（京玉海）,铜合金是在纯铜中加入Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr等合金元素所制成的。,分类,按化学成分分：黄铜、青铜、白铜,按生产方式分：变形铜合金、铸造铜合金,主要合金元素,黄铜：Zn,青铜：除Zn、Ni以外的元素,白铜：Ni,2014-01,30,机械制造基础（京玉海）,黄铜：以锌为主要合金元素的铜合金。,普通黄铜是由铜与锌组成的二元合金。它的色泽美观，对海水和大气腐蚀有很好的抗力。,特殊黄铜是在普通黄铜的基础上加入Al、Si、Pb、Sn、Mn、Fe、Ni等合金元素形成特殊黄铜，相应称为铝黄铜、硅黄铜、铅黄铜等。,2014-01,31,机械制造基础（京玉海）,2014-01,32,机械制造基础（京玉海）,常用牌号：,H80,、,H 68,；,H62,；,HPb63-3,。,典型产品：弹壳、冷凝器管；散热器；齿轮等。,冷凝器管,2014-01,33,机械制造基础（京玉海）,铸造黄铜的牌号表示方法为：ZCu+主加元素的化学符号及平均质量分数+其他元素的化学符号及平均质量分数。,如ZCuZn38表示,w,Zn=38%，余量为铜的铸造普通黄铜。,2014-01,34,机械制造基础（京玉海）,青铜原指人类历史上应用最早的一种Cu-Sn合金。但逐渐地把除锌、Ni以外的其他元素的铜基合金，也称为青铜。,有锡青铜和特殊青铜两种。特殊青铜按加入元素而称作X青铜。,2014-01,35,机械制造基础（京玉海）,2014-01,36,机械制造基础（京玉海）,典型牌号：,QSn4-3,；,QAl7,；,QBe2,等。,典型产品：,弹簧、轴承；航海罗盘等。,大型水力发电设备中的抗磨环,2014-01,37,机械制造基础（京玉海）,白铜：,以,Ni,为主要合金元素的铜合金。还可加,Zn,、,Mn,、,Al,等。,命名：,B(,其它元素,)+,镍含量,(-,其它元素含量,),典型牌号：,B5,；,BMn40-1.5,(,康铜,),典型产品：蒸汽,/,海水环境使用的仪表零件、热交换器；热电偶等。,2014-01,38,机械制造基础（京玉海）,有色金属-钛及其合金*,熔点高(1668)、密度小(4.51g/cm,3,)、有同素异构转变：钛(HCP)、钛(BCC)。,强度高(1400Mpa)、良好的低温和高温性能、加工工艺性能良好。,纯钛主要用于,350,以下工作、强度要求不高的零件，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等。,2014-01,39,机械制造基础（京玉海）,钛合金主要加,Al,、也可加,Sn,、,B,、,Mo,、,Cr,、,V,等。,有,钛合金、,钛合金和,+,钛合金三类，对应的牌号分别以,TA,、,TB,、,TC,开头。,典型牌号：,TA5,；,TB3,；,TC4,等。,典型产品：飞机压气机叶片；,压气机轴、眼镜；,火箭发动机外壳等。,2014-01,40,机械制造基础（京玉海）,有色金属-轴承合金,轴承合金是用来制造滑动轴承中的轴瓦及内衬的合金。,轴承合金的性能要求,一定的强度和疲劳抗力，以承受较高的交变载荷；,足够的塑性和韧性，以抵抗冲击和震动并保证与轴的良好配合；,较小的摩擦系数和良好的磨合能力，并能储油；,良好的导热性、抗蚀性和低的膨胀系数，以防温升和轴的咬合；,具有良好的工艺性，容易制造且价格低廉。,2014-01,41,机械制造基础（京玉海）,较小的摩擦系数和良好的磨合能力，并能储油；,良好的导热性、抗蚀性和低的膨胀系数，以防温升和轴的咬合；,具有良好的工艺性，容易制造且价格低廉。,2014-01,42,机械制造基础（京玉海）,所以，轴承合金要么是软基体上分布硬质点，要么是硬基体上分布软质点。其中硬质点承力，软凹面储油润滑。,轴承合金的种类,锡基轴承合金(又称锡基巴氏合金),Sn-Sb-Cu合金，软组织为Sb在Sn中的,固溶体，硬质点是SnSb基固溶体。如ZSnSb11Cu，做高速重要轴承。,铅基轴承合金(又称铅基巴氏合金),Pb-Sb-Sn-Cu合金，软组织是,+共晶体，硬质点是-SnSb方块和Cu,2,Sb针状质点。如ZPbSb16Sn16Cu2，做低速低载轴承。,其他轴承合金,铜基(ZCuSn10Pb1)、铝基(ZAlSn6Cu1Ni1)轴承合金。,2014-01,43,机械制造基础（京玉海）,粉末冶金是用金属粉末或金属与非金属粉末的混合物做原料，经压制成形后烧结，以获得金属零件的方法。,常用粉末冶金材料有硬质合金和烧结减摩材料两类，前者主要制作切削刀具(如车刀)和模具，后者主要制作含油轴承、摩擦材料(如刹车块)等。,2014-01,44,机械制造基础（京玉海）,典型粉冶金工艺：混合-压制-烧结-后处理(如浸油)。,烧结工艺主要参数,温度：被烧结材料熔点的,70-90%,；,时间：几分钟到若干小时；,气氛：无氧环境，如真空、惰性气氛或中性气氛。,2014-01,45,机械制造基础（京玉海）,