《金属材料与热处理》课件8.项目八

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,2018/8/23,#,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,2018/8/23,#,金属材料与热处理,第八章,有色金属,项目导入,我们把铁及其合金称为黑色金属，把黑色金属以外的金属称为有色金属。有色金属中密度小于,3.5 g/cm,3,的（铝、镁等）称轻有色金属，密度大于,3.5 g/cm,3,的称重有色金属。它的产量比黑色金属少，但它具有许多特殊的性能，如导电性、导热性好，密度和熔点低，力学性 能和工艺性能好，是现代化工业、国防工业不可缺少的材料。,01,目录,CONTENT,铜及铜合金,铝及铝合金,滑动轴承合金,02,04,03,钛及钛合金,CONTENT,硬质合金,05,任务一,铜及铜合金,铜及铜合金具有良好的导电、导热、抗腐蚀性能，易加工成形。在电气、化工、机械、动力、交通等工业部门得到广泛的应用。,学习目标,会识别纯铜和铜合金。,能看懂铜合金牌号。,会应用铜合金。,任务描述,纯铜的性能。,铜合金的分类及应用。,铜合金的热处理。,一、纯铜,纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后呈紫色，故工业纯铜常称紫铜或电解铜。密度为,8.9 g/cm,3,，熔点,1083 ,。纯铜导电性很好，大量用于制造电线、电缆、电刷等,;,无磁性好，常用来制造防磁性干扰的磁学仪器、仪表。如罗盘、航空仪表，塑性极好，易于热压和冷压力加工，可制成管、棒、线、条、带、板等铜材。,工业纯铜分冶炼品及加工品两种，铜锭按杂质含量分为一号铜、二号铜、三号铜、四号铜。,二、铜合金的分类及应用,铜合金是以铜为基体，加入合金元素形成的合金，铜合金与纯铜比较，不仅强度高，而且具有优良的物理性能和化学性能，因此工业中广泛使用的是铜合金。 根据化学成分，铜合金分为黄铜、白铜、青铜,;,按主加元素（如,Sn,、,Al,、,Be,等）命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜。根据加工方法可分为压力加工铜合金和铸造铜合金。,二、铜合金的分类及应用,1.,黄铜,黄铜是以锌为主要添加元素的铜合金。按化学成分的不同分为普通黄铜和特殊黄铜。,（,1,）普通黄铜 普通黄铜又分为单相黄铜和双相黄铜两种。,单相黄铜,:,当锌含量小于,39%,时，锌全部溶于铜中形成,固溶体称为单相黄铜。,双相黄铜,:,当锌含量大于等于,39%,时，除了有,固溶体外，组织中还出现化合物,CnZn,为基体的,固溶体，即,+,的双相黄铜。,二、铜合金的分类及应用,锌含量在,32%,以下时，随锌含量的增加，黄铜的强度和塑性不断提高，当锌含量达到,30%,32%,时，黄铜的塑性最好,;,当锌含量超过,39%,以后，出现了,相，强度继续升高，但塑性迅速下降,;,当锌含量大于,45%,以后，强度急剧下降，无实用价值。,单相黄铜塑性很好，适于冷、热变形加工。双相黄铜强度高，热状态下塑性良好，适于热变形加工。,普通黄铜的牌号由“,H+,数字”表示。如,H90,表示平均铜的质量分数为,90%,的普通黄铜。,铸造黄铜的牌号表示方法,:ZCu+,主加元素的元素符号,+,主加元素的含量,+,其他加 入元素的元素符号及含量组成。如,:ZCuZn38,表示主加元素为,Zn,，含量为,38%,的铸造 黄铜。,二、铜合金的分类及应用,（,2,）特殊黄铜 在普通黄铜中加入其他合金元素所组成的合金，称特殊黄铜。特殊黄铜的牌号由,H+,主加元素的元素符号,+,铜含量的百分数,+,主加元素含量的百分数组成。如,:HPb591,表示铜的质量分数为,59%,，铅的质量分数为,15%,的铅黄铜。,常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。在黄铜中加铝能提高黄铜的屈服强度和抗腐蚀性，稍降低塑性。含铝小于,4%,的黄铜具有良好的加工、铸造等综合性能。在黄铜中加,1%,的锡能显著改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力，因此称为“海军黄铜”。锡还能改善黄铜的切削加工性能。黄铜加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性，铅对黄铜的强度影响不大。锰黄铜具有良好的机械性能、热稳定性和抗蚀性,;,在锰黄铜中加铝，还可以改善它的性能，得到表面光洁的铸件。黄铜可分为铸造和压力加工两类产品。,二、铜合金的分类及应用,2.,青铜,青铜是历史上应用最早的一种合金，原指铜锡合金，因颜色呈青灰色，故称青铜。为了改善合金的工艺性能和力学性能，大部分青铜内还加入其他合金元素，如铅、锌、磷等。由于锡是一种稀缺元素，所以工业上还使用许多不含锡的无锡青铜，它们不仅价格便宜，还具有所需要的特种性能。无锡青铜主要有铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等。此外还有成份较为复杂的三元或四元青铜。现在除黄铜和白铜（铜镍合金）以外的铜合金均称为青铜。,青铜牌号由,Q+,主加元素的符号及含量,+,其他加入元素的含量组成，如,:QSn43:,表示锡的质量分数,4%,，锌的质量分数,3%,，其余为铜的锡青铜。,QAl7:,表示铝的质量分数,7%,，其余为铜的铝青铜。按主要添加元素种类的不同，青铜可分为锡青铜、铝青铜、硅青铜和铍青铜。,二、铜合金的分类及应用,（,1,）锡青铜 锡能溶于铜形成,固溶体，但比锌在铜中的溶解度小。锡青铜有较高的力学性能，较好的耐蚀性、减摩性和好的铸造性能,;,对过热气体的敏感性小，焊接性能好，无铁磁性，收缩系数小。锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中的抗蚀性都比黄铜高，广泛用于制造耐蚀零件。,锡对铸态青铜的影响有,:,锡质量分数较小时，随着锡质量分数的增加，青铜的强度和塑性增加，锡质量分数超过,5%,6%,时，塑性急剧下降，强度仍然高。锡质量分数大于,10%,时，塑性显著降低。锡质量分数大于,20%,时，强度显著降低，合金变得硬而脆，无使用价值。工业用的锡青铜，锡质量分数一般在,3%,14%,。,二、铜合金的分类及应用,（,2,）铝青铜 铝质量分数为,5%,12%,。铝青铜有比锡青铜高的力学性能和耐磨、耐蚀、耐寒、耐热、无铁磁性，有良好的流动性，无偏析倾向，可得到致密的铸件，常用来铸造承受重载、耐蚀和耐磨的零件。在铝青铜中加入铁、镍和锰等元素，可进一步改善合金的各种性能。,二、铜合金的分类及应用,（,3,）铍青铜 常用铍青铜的铍质量分数为,1.7%,2.5%,。淬火时效强度高，,R m,达,1250,1500 MPa,，硬度,350,400 HB,。弹性极限高（,700,780 MPa,），弹性稳定性好，弹性滞后小，耐蚀、耐磨、耐寒、耐疲劳，无磁性，冲击不发生火花，导电、导热性能好，所以，铍青铜的综合性能优良。铍青铜用作高级弹性元件（如弹簧、膜片，手表的游丝），特殊要求的耐磨元件，高速，高压下工作的轴承、衬套、齿轮等。主要用于弹性零件和有耐磨性要求的零件。,二、铜合金的分类及应用,（,4,）硅青铜 具有很高的力学性能和耐蚀性能。并具有良好的铸造性能和冷、热变形加工性能，常用来制造耐蚀和耐磨性零件。,二、铜合金的分类及应用,3.,白铜,以镍为主要添加元素的铜基合金呈银白色，称为白铜。铜镍二元合金称普通白铜，加锰、铁、锌和铝等元素的铜镍合金称为复杂白铜，纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、电阻和热电性。工业用白铜根据性能特点和用途不同，分为结构用白铜和电工用白铜两种，分别满足各种耐蚀和特殊的电、热性能。,白铜牌号由,B+,主加元素的符号及含量,+,其他加入元素的含量组成。如,:QMn3-12,表示镍的质量分数,3%,，锰的质量分数,12%,，其余为铜的锰白铜。,任务二,铝及铝合金,铝合金是仅次于钢铁材料用量的金属材料，是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中 已大量应用，尤其在航空工业中，铝合金的用量有着绝对优势。,学习目标,会识别铝合金牌号。,会选用铝合金。,任务描述,铝的特点。,铝合金的分类及应用。,铝合金的热处理。,一、纯铝及铝合金的性能特点,1.,铝,纯铝是一种轻金属，具有银白色的金属光泽，密度小（,2.72g/cm3,），熔点低（,660 ,），强度低（,Rm=80 MPa,），塑性高（,Z=80%,），铝合金的密度也很小，热处理后强度高（,Rm=490,588 MPa,），因此铝合金是重要的航空结构材料。铝及铝合金具有如下优良性能,:,（,1,）密度小（,2.72 g/cm3,），仅为铁的,1/3,，是一种轻金属。,（,2,）导电、导热性良好，仅次于银、铜。,（,3,）具有较好的抗大气腐蚀能力。,（,4,）具有较好的加工性，它的塑性好，可以冷、热变形加工，还可通过热处理强化，提高铝的强度。,（,5,）强度和硬度低，不能用来制造承载的机械零件。铝中常见的杂质是铁和硅，杂质越多，铝的导电性、耐蚀性及塑性越低。工业纯铝按杂质的含量分为一号铝、二号铝,二、铝合金,1.,铝合金牌号的编制,牌号第一位数字表示铝及铝合金的组别，,1,、,2,、,3,、,、,9,，,1,表示纯铝、,2,表示以,Cu,为主要合金元素的铝合金，,3,表示以,Mn,为主要合金元素的铝合金，,4,表示以,Si,为主要合金元素的铝合金，,5,表示以,Mg,为主要合金元素的铝合金，,6,表示以,Mn,和,Si,主要合金元素的铝合金，,7,表示以,Zn,为主要合金元素的铝合金，两种编号方法的第二位表示原始合金的改型情况。其中，国标四位数字体系牌号的第二位为阿拉伯数字，,0,表示原始合金,;,四位字符牌号的第二位为英文大写字母，,A,表示原始合金。两种编号方法的最后两位为阿拉伯数字，无特殊意义，仅用于区别同一组中的不同铝合金。如,5A06,表示,6,号,Al-Mg,系变形铝合金,;2A14,表示,14,号,Al-Cu,系变形铝合金。,二、铝合金,2.,铝合金的分类,根据铝合金的成分和工艺特点，将铝合金分类大致如下,:,变形铝合金,不可热处理强化铝合金,防锈铝,不可热处理强化铝合金,硬铝,超硬铝,锻铝,简单硅铝合金,特殊硅铝合金,铝镁铸造合金,铝铜铸造合金,铸造铝合金,铝锌铸造合金,铝合金,三、变形铝合金,变形铝合金是指需经过不同的压力加工方式生产成材的铝合金。这些变形铝合金是机械工业和航空工业中重要的结构材料。由于体积质量轻，比强度高，在航空工业中占有特殊的地位。,三、变形铝合金,变形铝合金分为两大类，一类是非热处理强化变形铝合金，另一类是热处理强化变形铝合金。,1.,非热处理强化铝合金,防锈铝合金（,LF,），它耐腐蚀，易加工成形和好焊接，强度较低，适宜制作耐腐蚀和受力不大的零部件及装饰材料。这类合金牌号用,LF,加序号表示，如,LF21,、,LF3,等。,三、变形铝合金,2.,热处理强化铝合金,热处理强化铝合金通过固溶处理和时效处理，大体可分为三种,:,（,1,）硬铝合金（,LY,） 以,Al-Cu-Mg,系合金为主，应用广泛，有强烈的时效强化能力，可制作飞机受力构件，牌号用,LY,加序号表示，如,LY12,、,LY6,等,;,（,2,）锻铝合金（,LD,） 以,Al-Mg-Si,系合金为主，冷热加工性好，耐磨蚀，低温性能好，适合制作飞机上的锻件，其牌号用,LD,加序号表示，如,LD12,、,LD6,等,;,（,3,）超硬铝合金（,LC,） 以,Al-Zn-Mg-Cu,系合金为主，是强度最高的铝合金，其牌号用,LC,加序号表示，如,LC4,、,LC6,等。此外，还有新发展的铝合金，如铝锂合金、快速凝固铝合金等。,四、铸造铝合金,铸造铝合金应具有高的流动性，较小的收缩性，热裂、缩孔和疏松倾向小等良好的铸造性能。共晶合金或合金中有一定量共晶组织就具有优良的铸造性能。常用的铸造铝合金有铝硅系、铝铜系、铝镁系、铝稀土系和铝锌系合金。,铸造铝合金的代号,:,用“铸铝”的汉语拼音字首“,ZL”,及三位数字表示。第一位数字表示铝合金的类别，“,1”,表示铝,硅系，“,2”,表示铝,铜系，“,3”,表示铝,镁系，“,4”,表示铝,锌系，后两位数字表示合金顺序号,四、铸造铝合金,1.,铝硅合金,硅系铸造合金用途很广，其最基本的合金为,ZL102,二元铸造合金，具有共晶组织。含硅的共晶能提高强度和耐磨性，液态有良好的流动性，是铸造铝合金中流动性最好的。由于其共晶中硅晶体含量不高，不会使塑性降低太多。这种合金的比重轻，焊接性良好。共晶组织中硅晶体呈粗针状或片状，过共晶合金中还有少量初生硅，呈块状。这种共晶组织塑性较低，达不到实用要求，需要细化组织。,ZL102,合金的强度不算高，但流动性好，可生产形状复杂薄壁、受力不大的精密铸件。,ZL105,可制作在,250 ,以下工作的耐热零件。,ZL111,可铸造形状复杂的内燃机汽缸等。,四、铸造铝合金,2.,铝铜合金,铝铜铸造合金的主要强化相是,CuAl,2,，所以有较高的强度和热稳定性，适于铸造耐热铸件。但铜含量高了使合金的质量密度增大，耐蚀性降低，铸造性能变差。主要用来制造要求较高强度或高温下不受冲击的零件，常用代号有,ZL201,、,ZL202,、,ZL203,等。,3.,铝镁合金,铝镁铸造合金的优点是比重轻，强度和韧性较高，并具有优良的耐蚀性、切削性和抛光性。主要用于制造在腐蚀性介质中工作的零件，适用于造船、食品及化学工业。常用代号有,ZL301,和,ZL302,等。,4.,铝锌合金,这类合金铸造性能良好，经变质处理和时效处理后强度较高，价格便宜，但腐蚀性、耐热性差，主要用于制造结构形状复杂的汽车、仪表、飞机零件等，常用代号有,ZL401,和,ZL402,等。,五、铝合金的热处理,1.,固溶强化,无限互溶合金系的组元间具有相似的物理化学性质，原子尺寸差异小，固溶体晶格畸变程度较低，因而固溶强化效果不大。如铝锌、铝银合金系，固溶强化作用差，因此，,Al-Zn,、,Al-Ag,简单二元合金没有实用价值。固溶强化效果主要取决于基体金属与合金元素原子半径差别的大小，原子半径差别越大，强化效果越明显，采用溶解度超过,1%,的其他几个元素，如,Al-Mg,、,Al-Cu,、,Al-Mn,、,Al-Si,合金系有比较大的实用价值。用多元少量合金化来形成新的强化相或改变沉淀硬化特性，使固溶强化效果更大，如,Al-Cu-Mg,系，可形成,CuAl,2,（,相）、,Al,、,CuMg,（,S,相）等强化相，从而使合金获得显著强化。,五、铝合金的热处理,2.,时效处理,铝合金固溶强化效果有限，要想获得高强度，必须配以时效强化处理。淬火后的铝合金强度和硬度随时效时间增长而发生显著升高的现象，称为时效硬化现象。时效处理分为自然时效和人工时效。在室温下进行的时效，称为自然时效,;,在加热条件下进行的时效，称为人工时效。合金元素在铝中要有较大的极限溶解度，其溶解度随温度的降低而急剧减小，时效过程中形成均匀、弥散分布的共格或半共格过渡相，这种相在基体中能造成较强烈的应变场，提高对位错运动的阻力，从而提高合金的强度。可热处理强化铝合金,:Al-Cu-Mg,、,Al-Mg -Si,和,Al-Zn-Mg,系。,任务三,钛及钛合金,钛实现工业化生产只有,50,多年，但是凭借着其密度小、比强度高、耐蚀性强等优点，发展非常迅速，短时间内已经显示出它强大的应用前景，成了航空航天工业、能源工业、海上运输业、化学工业等不可缺少的材料。,学习目标,知道钛及钛合金的应用。,任务描述,纯钛的性能。,钛合金的分类及应用。,一、钛,钛是,20,世纪,50,年代发展起来的一种重要的结构金属，它抗蚀性优异，比强度较高，疲劳极限较好，锻造性好，可用普通方法锻造、成形和焊接。可制成板、棒、丝材。应用于航空、医疗、化工等方面，如排气管，防火墙以及要求塑性好、能抗蚀的零件。,二、钛合金,钛合金是以钛为基加入其他合金元素组成的合金。钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域，世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。,二、钛合金,1.,性能特点,（,1,）比强度高（抗拉强度,/,密度） 一些高强度钛合金的抗拉强度超过了许多合金结构钢，而密度仅为钢的,60%,，因此钛合金的比强度远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。,（,2,）中温强度好 使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度，可在,450,500 ,的温度下长期工作。钛合金的工作温度可达,500 ,，铝合金则在,200 ,以下。,（,3,）耐蚀性好 在大气中钛表面立即形成一层均匀致密的氧化膜，有抵抗多种介质侵蚀的能力。通常钛合金在氧化性和中性介质中具有良好的耐蚀性，在海水、湿氯气和氯化物溶液中的耐蚀性能更为优异。但在还原性介质，如盐酸等溶液中，钛的耐蚀性能较差。,二、钛合金,（,4,）低温性能好 钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。间隙元素极低的钛合金，如,TA7,在,-253 ,下还能保持一定的塑性。,（,5,）弹性模量低 钛合金的弹性模量约为钢的,1/2,，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削加工时表面的回弹量很大，约为不锈钢的,2,3,倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。,（,6,）热导率小 钛的导热系数约为镍的,1/4,，铁的,1/5,，铝的,1/14,，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降,50%,。,（,7,）无铁磁性,二、钛合金,2.,分类,钛是同素异构体，熔点为,1668 ,，在低于,882 ,时呈密排六方晶格结构，称为,钛,;,在,882 ,以上呈体心立方晶格结构，称为,钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。钛合金根据相的组成可分为三类,:,钛合金，,+,钛合金和,钛合金。我国分别以,TA,、,TC,、,TB,表示。,二、钛合金,（,1,）,钛合金,钛合金含一定量的稳定,相的元素，平衡状态下主要由,相组成。,合金比重小，热强性好、具有良好的焊接性和优异的耐蚀性，缺点是室温强度低，通常用作耐热材料和耐蚀材料。,（,2,）,+,钛合金,+,钛合金含一定量的稳定,相和,相的元素，平衡状态下合金的组织为,相和,相。,+,钛合金具有良好的综合性能，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，并可热处理强化，但是焊接性能较差。,（,3,）,钛合金,钛合金含有大量稳定,相的元素，可将高温,相全部保留到室温。,合金的塑性加工性能好，合金浓度适当时，通过热处理可得到常温下的力学性能，是发展高强度钛合金的基础。缺点是组织性能不够稳定，冶炼工艺复杂。,钛合金主要有,TB1,和,TB2,两个牌号。,二、钛合金,3.,热处理,常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。消除应力退火的目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。完全退火的目的是为了获得好的韧性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。固溶处理和时效的目的是为了提高其强度，,钛合金和稳定的,钛合金不能进行强化热处理，在生产中只进行退火。,+,钛合金和含有少量,相的亚稳,钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。,此外，为了满足工件的特殊要求，工业上还采用双重退火、等温退火、,热处理、形变热处理等金属热处理工艺。,二、钛合金,4.,应用,钛合金的强度高、密度小，力学性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢、氧、氮、碳等杂质。钛的工业化生产是,1948,年开始的。航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约,8%,的增长速度发展。,钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。上世纪,60,年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及钛合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。,任务四,滑动轴承合金,滑动轴承与滚动轴承不同，滑动轴承由轴承体和轴瓦构成，具有更大的承压面积、工作平稳、无噪声以及装拆方便等优点。滑动轴承广泛应用于动力设备之上。,学习目标,会合理使用轴承合金。,任务描述,轴承合金的特点。,轴承合金应用。,一、对轴承合金性能的要求,轴承合金是用来制造滑动轴承的材料。滑动轴承由轴承体和轴瓦构成，轴瓦直接支撑着转动轴。与滚动轴承比较，具有更大的承压面积、工作平稳、无噪声以及装拆方便等优点，广泛应用于磨床、汽车发动机、拖拉机等。轴承支撑着轴，当轴旋转时，轴瓦和轴发生强烈的摩擦，并承受轴颈传给的周期性载荷。因此轴承合金应具有以下性能,:,（,1,）足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的压力。,（,2,）高的耐磨性和小的摩擦系数，以减小轴颈的磨损。,（,3,）足够的塑性和韧性，较高的抗疲劳强度，以承受轴颈的交变载荷，抵抗冲击和振动。,（,4,）良好的导热性和耐蚀性。以利于热量的散失和抵抗润滑油的腐蚀。,（,5,）良好的磨合性，使其与轴颈能较快地紧密配合。,（,6,）制造简便，价格低廉。,二、轴承合金的组织,1.,在软的基体上分布着硬质点,这类轴承合金中，颗粒状的硬质点一般为化合物，其体积约占,15%,30%,分布在软的基体上。当轴承工作时，软的组织磨凹后，硬的质点突出于表面以承受载荷， 并抵抗自身的磨损。凹下去后，利于润滑油的储存，除可减少轴颈与轴承的摩擦外，还使轴 和轴承间形成一层连续的油膜，保证有低的摩擦系数。同时软的基体有较好的磨合性与抗冲击和震动的能力，能够保证机构的安全运行。但这类组织难以承受高的载荷。属于这类组织的有铅基和锡基轴承合金，一般称之为巴氏合金。,二、轴承合金的组织,2.,在硬的基体上分布着软质点,当轴承处于高转速，高载荷的工作条件下，通常采用硬基体上分布着软质点的组织，也具有低的摩擦系数，但其磨合性较差。属于这类组织的轴承合金有铝基轴承合金和铜基轴承合金。,三、常用轴承合金,常用轴承合金有锡基、铅基、铜基、铝基等。,1.,锡基轴承合金,锡基轴承合金是以锡为基，加入锑、铜等元素组成的合金，最常用的锡基轴承合金为,ZSnSb11Cu6,，显微组织中暗色基体为锑溶入锡的,固溶体，硬度大约为,24,30 HBS,，是软基体,;,白色方块为硬质点，它是以化合物,SnSb,为基的,固溶体，硬度约为,110 HBS,，以及白色针及星状的,Cu,3,Sn,、,Cu,6,Sn,5,等化合物。,三、常用轴承合金,锡基轴承合金具有适中的硬度、小的摩擦系数，较好的塑性及韧性、优良的导热性和耐蚀性等，这种合金常用于重要的轴承，如高速蒸汽机、汽轮机、汽车等的高 速轴上。缺点是抗疲劳强度较差，同时锡的熔点较低，工作温度也较低，一般不超过,150 ,。,锡基轴承合金的编号方法为,Zch+,基体元素和主加元素的元素符号,+,主加元素与辅加元素元素的含量。如,ZchSnSb11-6,为锡基轴承合金，主加元素锑的质量分数为,11%,，辅加元素铜的质量分数为,6%,，其余为锡。,三、常用轴承合金,2.,铅基轴承合金,铅基轴承合金是以铅锑为基础，加入锡、铜等元素组成的轴承合金。合金组织由锑溶于铅的,固溶体和铅溶入,SnSb,化合物的,固溶体所组成的共晶体，硬度为,7,8 HBS;,硬质点是加入铅溶入,SnSb,化合物的,相以及加入铜形成的,Cu2Sb,。,铅基轴承合金的强度、硬度、韧性均低于锡基轴承合金，且摩擦系数较大，但价格便宜，只用于中等负荷的轴承，如汽车、拖拉机的曲轴、连杆轴承及电动机上的轴承等。通常将制成双金属轴承。铅基轴承合金的牌号与锡基轴承合金相同。如,ZPbSb16-16-2,铅为基体元素，锑为主加元素，质量分数为,16%,，辅加元素锡的质量分数为,16%,，铜的质量分数为,2%,，其余为铅。,三、常用轴承合金,3.,铝基轴承合金,铝基轴承合金是上世纪,60,年代发展起来的一种新型减磨材料，它的优点是比重小，导热性好，疲劳强度高，耐蚀性好以及化学稳定性好，并且资源丰富，价格低廉，缺点是它的膨胀系数大，运转时容易与轴咬合。目前采用的铝基轴承合金有铝锑镁轴承合金和高锡铝基轴承合金。,铝锑镁轴承合金以铝为基，加入锑和镁元素。这种合金用,08,钢作衬背，一起轧制成双合金带，因此改变了轴瓦的整个浇注工艺，并提高了轴瓦的承载能力。它具有较高的抗疲劳性能和耐磨性，但是承载能力不大，滑动速度还不够大，主要大量应用在低速柴油机的轴承上。,高锡铝基轴承合金以铝为基，加入锡和铜。这种合金也用,08,钢为衬背，轧制成双合金带，就良好的耐热性、耐磨性、及高的疲劳强度，可替代巴氏合金，铜基轴承合金和铝锑镁合金，目前已在汽车、拖拉机、内燃机车上广泛使用。,三、常用轴承合金,4.,铜基轴承合金,以铜为基体，加入适量的锡、铅、锌等元素组成的合金。铜基轴承合金有锡青铜、铅青铜等。,（,1,）锡青铜,ZCuSn10P1,的组织是由软的基体（,固溶体）及硬质点（,相及化合物）所构成。它的组织中有较多的分散的缩孔，有利于储存润滑油。这种合金能承受较大的载荷，广泛用于中等速度及重载荷的轴承，例如电动机、泵、金属切削机床及汽车转向等的轴承。锡青铜轴承合金可直接制成轴瓦。常用的有,ZCuSn10P1,与,ZCuSn5Pb5Zn5,等。,三、常用轴承合金,（,2,）铅青铜 铜与铅在固态下互不溶解。铅青铜的显微组织是由硬的基体（铜）上均布着大量软的质点（铅）所构成。该合金与巴氏合金相比，具有高的疲劳强度和承载能力，良好的耐磨性、高的导热性（约为锡基巴氏合金的,6,倍）和低的摩擦系数，能在较高温度（如,250 ,）下工作，故适宜制造高速、高压下工作的轴承，如航空发动机、高速柴油机及其他高速机器的主轴承。铅青铜本身强度较低（,R,m,=60 MPa,），因此常浇注在钢管或薄钢板上制成所谓双金属轴承。,常用的是,ZCuPb30,。,任务五,硬质合金,制造刀具的不仅仅只有高速工具钢，硬质合金凭借良好的性能同样成为制造刀具的上佳选择。硬质合金是通过粉末冶金的方法制得，已经广泛应用于工业制造的各个领域。,学习目标,会合理选择切削加工中使用的硬质合金刀具。,任务描述,硬质合金性能特点。,硬质合金的分类及应用。,一、粉末冶金,不经过熔炼和铸造而直接用几种金属粉末或金属与非金属粉末做原料，通过配料、压制成形、烧结而制成的具有一定强度、多孔性的材料，称为粉末冶金材料。这种工艺过程为粉末冶金法。,粉末冶金材料种类较多，应用也很广泛，常用的粉末冶金材料有减摩材料、结构材料、摩 擦材料、硬质合金、难熔金属材料（如钨丝等）、过滤材料（如水、空气、液体燃料和润滑油的过滤等）、磁性材料、耐热材料等。,二、硬质合金,硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（,WC,、,TiC,）为主要成分，以钴（,Co,）或镍（,Ni,）为粘结剂通过粉末冶金的方法制得的一种冶金制品。主要用于制造高速切削刃具，以及某些不受冲击、振动的高耐磨零件（如冷作模具、量具等）。,二、硬质合金,1.,性能特点,（,1,）硬度高、热硬性高、耐磨性好 常温下，硬质合金的硬度高（,86,93HRA,，相当于,69,81 HRC,）,;,硬质合金的热硬性高（温度可达,900,1000 ,，保持,60 HRC,）,;,耐磨 性好，比高速钢要高,15,20,倍。由于这些特点，硬质合金刀具比高速钢切削速度高,4,7,倍。,（,2,）抗压强度高 硬质合金的抗压强度可达,6000 MPa,，比高速工具钢的抗压强度要高,;,但是硬质合金的抗弯强度却只有高速工具钢的,1/3,1/2;,硬质合金的韧性仅为淬火钢韧 性的,30%,50%,。,（,3,）硬质合金在大气、酸、碱等腐蚀介质中具有良好的耐蚀性和抗氧化性。,（,4,）线膨胀系数小。,二、硬质合金,2.,常用的硬质合金,常用的硬质合金按照成分和性能可以分为以下三类,:,（,1,）钨钴类硬质合金 钴类硬质合金主要成分是碳化钨（,WC,）和粘结剂钴（,Co,）。其牌号是由“,YG”,（“硬、钴”两字汉语拼音字首）和平均含钴量的百分数组成。例如，,YG8,，表示平均,w,Co,=8%,，其余为碳化钨的钨钴类硬质合金。,二、硬质合金,（,2,）钨钴钛类硬质合金 钨钴钛类硬质合金主要成分是碳化钨（,WC,）、碳化钛（,TiC,）及钴。其牌号由“,YT”,（“硬、钛”两字汉语拼音字首）和碳化钛平均含量组成。例如，,YT15,，表示平均,w,TiC,=15%,，其余为碳化钨和钴含量的钨钴钛类硬质合金。,硬质合金中，碳化物含量越多，钴含量越少，则合金的硬度、热硬性及耐磨性越高，合金的强度和韧性越低。含钴量相同时，,YT,类硬质合金由于碳化钛的加入，合金具有较高的硬度和耐磨性，同时，合金的表面会形成一层氧化薄膜，切削不易粘刀，具有较高的热硬性,;,但其强度和韧性比,YG,类硬质合金低。因此，,YG,类硬质合金刀具适合加工脆性材料（如铸铁），而,YT,类硬质合金刀具适合加工塑性材料（如钢等）。,二、硬质合金,（,3,）钨钛钽（铌）类硬质合金 钨钛钽（铌）类硬质合金主要成分是碳化钨（,WC,）、（,TiC,）、碳化钽（,TaC,）或碳化铌（,NbC,）及钴。这类硬质合金又称通用硬质合金或万能硬质合金。其牌号由“,YW”,（“硬”、“万”两字汉语拼音字首）加顺序号组成，如,YW1,。这类硬质合金主要用来切削各种难于加工的钢材，例如不锈钢、耐热钢、高锰钢。,二、硬质合金,3.,硬质合金的应用,（,1,）切削工具 硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。,（,2,）地质矿山工具 地质矿山工具同样是硬质合金的一大用途。我国地矿用硬质合金约占硬质合金生产总量的,25%,，主要用于冲击凿岩用钎头，地质勘探用钻头、矿山油田用潜孔钻、牙轮钻以及截煤机截齿、建材工业冲击钻等。,二、硬质合金,（,3,）模具 用作各类模具的硬质合金约占硬质合金生产总量的,8%,，有拉丝模、冷镦模、冷挤压模、热挤压模、热锻模、成形冲模以及拉拔管芯棒，如长芯棒、球状蕊棒、浮动蕊棒等，近十几年轧制线材用各类硬质合金轧辊用量增速很快，我国轧辊用硬质合金已占硬质合金生产总量的,3%,。,二、硬质合金,（,4,）结构零件 硬质合金用来作结构零件的制品很多，如旋转密封环、压缩机活塞、车床夹头、磨床心轴、轴承轴颈等。,（,5,）耐磨零件 用硬质合金制成的耐磨零件有喷嘴、导轨、柱塞、球、轮胎防滑钉、铲雪机板等举不胜举。,（,6,）耐高压高温用腔体 最重要的用途就是生产合成金刚石用的顶锤、压缸等制品，顶锤、压缸用硬质合金已占我国硬质合金生产总量的,9%,。,（,7,）其他用途 硬质合金用途越来越广，近几年已在民用领域不断扩展，如表链、表壳、高级箱包的拉链头、硬质合金商标等。,谢谢,