1、第五章 金屬材料及加工工藝 5.1 金屬材料概述 5.2 金屬材料的性能(xngnng) 5.3 常用的黑色金屬 5.4 常用的有色金屬 5.5 金屬加工工藝 5.6 金屬連接 5.7 金屬的表面處理技術(shù) 共七十五頁5.1 金屬材料概述 在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中能接觸到的小到鍋、勺、刀、剪等生活用品，大到機(jī)器設(shè)備、交通工具、大型建筑物等，哪一樣都離不開金屬。所以，現(xiàn)在有人把金屬的生產(chǎn)和運(yùn)用作為衡量一個(gè)(y )國家工業(yè)水平的標(biāo)志。金屬在今天工業(yè)產(chǎn)品材料中占據(jù)著中心的地位。5.1.1 金屬材料分類金屬材料包括金屬和以金屬為主的合金。主要分為：黑色金屬：鐵(純鐵、鑄鐵)、鋼有色金屬：鋁、銅、鎂、鈦、金

2、、銀及其合金共七十五頁5.1.2 金屬及合金的概念 1、金屬的概念 在已知的100多種元素中，金屬元素約80余種。金屬在常溫條件下都多晶體。 晶體是指組成原子按一定規(guī)則排列(pili)。 金屬晶體結(jié)構(gòu)一般有三種： 體心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格共七十五頁2、結(jié)晶的概念 金屬及合金從液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)并形成晶體結(jié)構(gòu)的過程稱為結(jié)晶。結(jié)晶過程是由晶核的形成和成長這樣兩個(gè)同進(jìn)并行的環(huán)節(jié)組成的。 金屬液在達(dá)到(d do)結(jié)晶溫度時(shí)，首先形成一些極細(xì)小的微晶體（即晶核）。隨著時(shí)間的推移，液體中的原子不斷向晶核聚集，使晶核長大；與此同時(shí)液體中會(huì)不斷有新的晶核形成并長大，直到每個(gè)晶粒長大到相互接

3、觸，液體消失為止，得到了多晶體的金屬結(jié)構(gòu)。 在常溫下，晶粒越細(xì)小，金屬的強(qiáng)度、硬度(yngd)就越高，塑性、韌性也越好。反之則力學(xué)性能差。共七十五頁同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 大多數(shù)金屬結(jié)晶后晶格結(jié)構(gòu)的類型(lixng)保持不變，少數(shù)如鐵、錳、錫、鈦、鋁等，在固態(tài)范圍內(nèi)，因溫度的變化還會(huì)出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是鋼鐵一個(gè)重要特性，是能夠進(jìn)行熱處理來改變性能的基礎(chǔ)。 1538 1394 912（液態(tài)）Fe-Fe-Fe-Fe。 結(jié)晶(jijng) 晶格類型轉(zhuǎn)變 晶格類型轉(zhuǎn)變共七十五頁3、合金的概念 合金：是指由兩種或兩種以上金屬元素（或金屬與非金屬元素）組成的具有金屬特性的物質(zhì)。 組

4、元：是指組成合金的最基本而獨(dú)立的物質(zhì)。 二元合金 、三元合金 合金系：組元不變，當(dāng)組元比例發(fā)生變化，可配制出一系列不同成分、不同性能的合金，這一系列的合金構(gòu)成一個(gè)合金系統(tǒng)(xtng)，簡稱合金系。 鐵碳合金(hjn)分類：純鐵：Wc0.0218%碳鋼：0.0218%Wc2.11%。鑄鐵：2.11%Wc6.69%鈦合金 共七十五頁4、合金元素對(duì)鋼鐵性能的影響？ 合金元素：Mn(錳)、Si（硅）、Cr（鉻）、Ni（鎳）、Mo（鉬）、W（鎢）、V（釩）、Ti（鈦）、Nb（鈮）、Zr（鋯）、Re（稀土元素：錸） 錳（Mn）：在碳素鋼中加入0.70%以上時(shí)就算“錳鋼”，較一般(ybn)鋼量的鋼具有較高的

5、強(qiáng)度和硬度。含錳1114%的鋼有極高的耐磨性。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。 鉻（Cr）：能增加鋼的機(jī)械性能和耐磨性。一般又可增加鋼的硬度、彈性、抗磁力和抗強(qiáng)力，增加鋼的耐蝕性和耐熱性等。 硅（Si）：硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點(diǎn)和強(qiáng)度。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。硅量增加，會(huì)降低鋼的焊接性能。 共七十五頁5.1.3 金屬的造型特征 金屬材料除了來源豐富、價(jià)格也較便宜(biny)外，還具有許多優(yōu)良的造型特征，主要有： 1.具有特有的顏色，良好的反射能力，不透明性及金屬光澤。2.具有良好的延展性（塑性變形能力）由于金屬鍵沒有方向性，金屬表現(xiàn)

6、出良好的承受塑性變形的能力。 3.表面工藝性好 在金屬表面可進(jìn)行各種裝飾工藝獲得理想的質(zhì)感(zhgn)。 4.其它性能金屬還具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 上述特性明確地反映了金屬的本質(zhì)，因此，在工業(yè)產(chǎn)品材料中，常常把金屬視為特殊光澤、優(yōu)良導(dǎo)熱和良好塑性的造型材料。共七十五頁5.2金屬材料的性能 金屬材料的性能包含使用性能和工藝性能。 使用性能是指金屬材料在使用條件下所表現(xiàn)出來的性能，它包括物理性能、化學(xué)性能和機(jī)械（力學(xué)）性能等； 工藝性能是指金屬材料在制造過程中適應(yīng)加工的性能，如鑄造性能、鍛造(dunzo)性能、焊接性能、切削加工性能以及熱處理工藝性等5.2.1 金屬使用性能（物理性能） 金屬的物

7、理性能主要包括密度、熔點(diǎn)(rngdin)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和磁性等。 1. 密度：材料在絕對(duì)密實(shí)的狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量 一般將密度小于4.5g/cm3的金屬稱為輕金屬，大于4.5g/cm3的金屬稱為重金屬。共七十五頁2. 熔點(diǎn)：金屬和合金熔化時(shí)所需要的溫度稱為熔點(diǎn)。 純金屬都有固定的熔點(diǎn)，合金的熔點(diǎn)取決于它的化學(xué)成分。3.熱導(dǎo)率 導(dǎo)熱性 材料將熱量從一側(cè)表面?zhèn)鬟f到另一側(cè)表面的性質(zhì)稱為導(dǎo)熱性。4.熱膨脹系數(shù)-熱膨脹性 材料由于溫度上升或下降會(huì)出現(xiàn)膨脹或收縮。5.電阻率-導(dǎo)電性 電阻率是表示材料導(dǎo)電能力的性能指標(biāo)。6. 磁性 金屬材料在磁場中受到磁化的性能(xngnng)稱為磁性。5.2.

8、2 金屬使用性能（化學(xué)性能） 金屬的化學(xué)性能主要有；耐腐蝕性、抗氧化性 耐腐蝕性 金屬材料在常溫下抵抗氧氣、水蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力稱為耐腐蝕性 。2. 抗氧化性 金屬材料在加熱時(shí)阻止氧化作用的能力稱為抗氧化性。金屬的氧化性隨溫度的升高而增加 。共七十五頁5.2.3 金屬的機(jī)械性能 金屬材料的機(jī)械性能主要是指力學(xué)性能即受外力作用時(shí)所反映出來的性能。主要有強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度等。1.強(qiáng)度 強(qiáng)度是金屬材料抵抗外力荷載而不致失效的能力。2.塑性 塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。3.硬度 硬度是金屬材料抵抗更硬物體壓入其內(nèi)的能力。4.韌性(rn x

9、n) 金屬材料抵抗沖擊載荷的能力，叫做沖擊韌性(rn xn)。5.疲勞強(qiáng)度 疲勞強(qiáng)度是指材料經(jīng)受無數(shù)次應(yīng)力循環(huán)時(shí)的最大應(yīng)力。 金屬材料的各種機(jī)械性能并非相互孤立，而是有一定聯(lián)系的，通常提高金屬材料的強(qiáng)度、硬度則往往會(huì)降低其塑性、韌性。為了提高塑性、韌性，有時(shí)就會(huì)削弱其強(qiáng)度。載荷(zi h)的形式共七十五頁e：試樣保持彈性變形的最大應(yīng)力s屈服點(diǎn)：試樣出現(xiàn)屈服現(xiàn)象（即材料開始產(chǎn)生宏觀(hnggun)塑性變形）時(shí)的應(yīng)力b抗拉強(qiáng)度：試樣拉斷前所能承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度延伸率：試樣拉伸斷裂后，標(biāo)距段的總變形與原標(biāo)距長度之比值斷面收縮率：試樣拉伸斷裂后，斷面縮小的面積與原面積之比值力-伸長曲線(qxi

10、n)和拉伸式樣 拉伸試驗(yàn)機(jī)共七十五頁 硬度的測量主要(zhyo)有三種：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度洛氏硬度測量儀共七十五頁 工藝性能鑄造性鍛壓性焊接性切削加工性5.2.4 金屬的工藝性能 在選用(xunyng)金屬材料時(shí)，除了按設(shè)計(jì)要求考慮必要的使用性能外，還必須同時(shí)考慮其工藝性能。金屬材料的工藝性能是指其經(jīng)受各種加工方法的難易程度，實(shí)質(zhì)上是物理、化學(xué)、機(jī)械性能的綜合。按照工藝方法的不同，可分為鑄造性、鍛壓性、焊接性和切削加工性等。 1. 鑄造性 是指金屬材料的鑄造時(shí)的流動(dòng)性、收縮性和偏析傾向等。（動(dòng)畫） 2. 鍛壓性 是金屬能否用鍛壓方法(fngf)制成優(yōu)良鍛壓件的性能。 （動(dòng)畫） 3.

11、焊接性 是指金屬材料易于用焊接方法連接起來，而且不需附加特殊措施即能獲得優(yōu)良焊接質(zhì)量的性能。 （動(dòng)畫） 4. 切削加工性 金屬材料是否易于被刀具切削的性能，稱為切削加工性。 （動(dòng)畫） 共七十五頁5.3.1 純鐵 純鐵有極好的鐵磁性，主要用于制造磁鐵或磁極的鐵心(ti xn)，通常不用純鐵來制造具有強(qiáng)度要求的結(jié)構(gòu)和外觀材料。 5.3 常用的黑色金屬 鋼鐵在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中獲得了廣泛的應(yīng)用，它的產(chǎn)量(chnling)大約占金屬材料總產(chǎn)量(chnling)的90%以上。鋼鐵根據(jù)含碳量可分為三大類：純鐵、鋼、鑄鐵。共七十五頁5.3.2 鋼（碳鋼） 鋼是含碳量在0.02%-2.11%之間的鐵碳合金。為了保證其

12、韌性和塑性，含碳量一般不超過(chogu)1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。 鋼的分類(fn li)：碳素鋼合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼易切削結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滲碳鋼軸承鋼合金工具鋼特殊性能鋼量刃具鋼模具鋼 不銹鋼耐熱鋼耐磨鋼鋼鑄造碳鋼 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼共七十五頁一、碳素鋼（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 主要用于一般工程結(jié)構(gòu)和普通機(jī)械零件。碳素結(jié)構(gòu)鋼通常(tngchng)熱軋成各種型材（如圓鋼.方鋼.工字鋼等），一般不經(jīng)熱而直接使用。 常用： Q195、Q215通常軋制成薄板、鋼筋供應(yīng)市場。也可用于制作鉚釘、螺釘、輕負(fù)荷的沖壓零件和焊接結(jié)構(gòu)件等。 Q235

13、、Q255強(qiáng)度稍高，可制作螺栓、螺母、銷子、吊鉤和不太重要的機(jī)械零件以及建筑結(jié)構(gòu)中的螺紋鋼、型鋼、鋼筋等。 注: Q235的含義是屈服點(diǎn)符號(hào)及數(shù)值。共七十五頁共七十五頁（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 主要用于機(jī)械零件，一般都要經(jīng)過熱處理后使用。常用： 08F鋼，含碳量分?jǐn)?shù)(fnsh)低，塑性好，強(qiáng)度低，軋成薄板，主要用于冷沖壓件如家電、汽車和儀表外殼； 20鋼，冷塑性變形和焊接性好可用于強(qiáng)度要求不高的零件及滲碳零件，例如機(jī)罩、焊接容器，小軸、螺母、墊圈及滲碳齒輪等； 45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)后可獲得良好的綜合力學(xué)性能，中碳鋼主要用于受力較大的機(jī)械零件，如齒輪、連桿、軸等 65鋼（65Mn）鋼具有較高的強(qiáng)度；可用于

14、制造各種彈簧、機(jī)車輪緣、低速車輪等。 說明：45鋼表示鋼中平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)是45，即含碳量為0.45%的鋼。共七十五頁共七十五頁(3)碳素工具鋼 適用于各種手用工具。此類鋼一般以退火(tu hu)狀態(tài)供應(yīng)市場。使用時(shí)再進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?。共七十五頁碳素工具鋼的牌?hào)(piho)、化學(xué)成分、性能和用途（摘自GB/T1298-86）說明：T8表示(biosh)碳素工具鋼中平均含碳量的千分?jǐn)?shù)是8，即含碳量為0.8%的鋼。共七十五頁（4）鑄鋼 主要用于制造形狀(xngzhun)復(fù)雜，力學(xué)性能要求高，而在工藝上又很難用鍛壓等方法成形的比較重要的機(jī)械零件，例如汽車的變速箱殼，機(jī)車車輛的車鉤和聯(lián)軸器等。工程用

15、鑄造碳鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能及應(yīng)用(yngyng)舉例共七十五頁二、合金鋼1、合金鋼牌號(hào)表示方法 合金鋼的牌號(hào)是由含碳量數(shù)字、合金元素符號(hào)及合金元素含量數(shù)字順序及漢語拼音字母組成的。如60Si2Mn、1Gr13、GCr15等。 （1）含碳量數(shù)字 當(dāng)含碳量數(shù)字為兩位數(shù)時(shí)，表示鋼中平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)；當(dāng)含碳量數(shù)字為一位數(shù)時(shí)，表示鋼中平均含碳量的千分?jǐn)?shù)。例如60Si2Mn鋼平均WC為萬分之六十即0.6%，1Gr13鋼平均WC為千分之一即0.1%。 （2）合金元素含量數(shù)字 表示該合金元素平均含量的百分?jǐn)?shù)。當(dāng)合金元素平均含量小于1.5%時(shí)不標(biāo)數(shù)字。例如60Si2Mn鋼平均WSi=2%、WMn1.5

16、%。 （3）符號(hào) 當(dāng)采用漢語拼音字母表示產(chǎn)品名稱、用途、特性和工藝方法時(shí)，一般從代表產(chǎn)品名稱的漢語拼音中選取第一個(gè)字母，加在牌號(hào)首或尾部。如GCr15（G表示滾動(dòng)軸承）、 Y40Mn （Y表示易切削鋼）。 上面介紹的是一般情況。合金鋼的牌號(hào)表示中還有一些特例(tl)，如有的鋼不標(biāo)含碳量數(shù)字（如Cr06）；有的鋼含碳量數(shù)字為“0”或“00”（如0Cr19Ni9 wC0.08% 、00Cr12 wC0.03% ）、有的牌號(hào)中合金元素含量數(shù)字為千分?jǐn)?shù)（如GCr15）等等。共七十五頁2、合金結(jié)構(gòu)鋼 (1)低合金結(jié)構(gòu)鋼 牌號(hào)表示(biosh)方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同，但屈服點(diǎn)數(shù)值高。常用的有Q295、Q34

17、5、Q390、Q420、Q460，其中Q345應(yīng)用最廣泛。 低合金結(jié)構(gòu)鋼是一類可焊接的低碳低合金工程結(jié)構(gòu)用鋼，具有較高的強(qiáng)度，良好(lingho)的塑性、韌性，良好(lingho)的焊接性、耐蝕性和冷成形性，適于冷彎和焊接，廣泛用于橋梁、車輛、船舶、鍋爐、高壓容器和輸油管等。共七十五頁(2)易切削結(jié)構(gòu)鋼 易切削結(jié)構(gòu)鋼具有小的切削抗力、對(duì)刀具的磨損小，切屑易碎、便于(biny)排除等特點(diǎn)， 主要用于成批大量生產(chǎn)的螺柱、螺母、螺釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件，也可用于輕型機(jī)械如自行車、縫紉機(jī)、計(jì)算機(jī)零件等。 易切削結(jié)構(gòu)鋼常用牌號(hào)有：Y12，Y12Pb、Y15、Y30、Y40Mn、Y45Ca等，鋼號(hào)中首位字母“Y”表示

18、鋼的類別為易切削結(jié)構(gòu)鋼，其后的數(shù)字為碳質(zhì)量的萬分之幾，末位(m wi)元素符號(hào)表示主要加入的合金元素（無此項(xiàng)符號(hào)的鋼表示為非合金易切削鋼）。共七十五頁（3）滲碳鋼 滲碳鋼通常是指需經(jīng)滲碳處理后使用的鋼材(gngci)，具有外硬內(nèi)韌的性能，用于承受沖擊的耐磨件。 常用合金(hjn)滲碳鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、熱處理、力學(xué)性能及用途共七十五頁（4）調(diào)質(zhì)鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼主要用于制造在多種載荷（如扭轉(zhuǎn)、彎曲、沖擊等）下工作，受力比較復(fù)雜，要求具有良好綜合力學(xué)性能的重要零件，一般(ybn)需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用。如汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床等上的齒輪、軸類件、連桿、高強(qiáng)度螺栓等。它是機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的主體。 共七十五頁常用合

19、金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)(piho)、化學(xué)成分、熱處理、力學(xué)性能及用途（摘自GB/T30771999） 共七十五頁（5）彈簧鋼 彈簧是起緩沖、減振和儲(chǔ)能等作用(zuyng)。彈簧一般是在交變應(yīng)力下工作，常見的破壞形式是疲勞破壞。共七十五頁常用合金(hjn)彈簧鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、熱處理、力學(xué)性能及用途（摘自GB/T12221984） 共七十五頁（6）軸承鋼 牌號(hào)前用字母(zm)“G”表示滾動(dòng)軸承鋼的類別，后附元素符號(hào)Cr和其平均含量的千分?jǐn)?shù)及其它元素符號(hào)。如GCr4、GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo，目前應(yīng)用最廣泛的是GCr15。 共七十五頁常用(chn yn)軸承鋼的

20、牌號(hào)、化學(xué)成分、熱處理及用途（摘自GB18254-2000） 共七十五頁2、合金工具鋼 工具鋼用于制造各種工具，如量具、刃具、模具等。1量具刃具鋼 用于制造低速切削刃具（如木工工具、鉗工工具、鉆頭、銑刀、拉刀等）及測量工具（如卡尺、千分尺、塊規(guī)、樣板等）。量具刃具鋼要求具有高硬度（6265HRC）、高耐磨性、足夠(zgu)的強(qiáng)韌性、高的熱硬性（即刃具在高溫時(shí)仍能保持高的硬度）；為保證測量的準(zhǔn)確性，要求量具刃具鋼具有良好的尺寸穩(wěn)定性。 扳牙 絲錐(szhu) 量具共七十五頁常用量具刃具鋼的牌號(hào)(piho)、化學(xué)成分、熱處理、力學(xué)性能及用途(摘自GB1299-2000) 注：表中Cr06鋼的平均(

21、pngjn)wC1%，為與結(jié)構(gòu)鋼區(qū)別，不標(biāo)含碳量數(shù)字。其平均wCr=0.6%。 共七十五頁（2）模具(mj)鋼：用來制作模具(mj)的鋼，通常分為冷模、熱模、塑料模冷作(ln zu)模 注塑模 共七十五頁不銹鋼反應(yīng)鍋 酸堿噴射器 3、特殊(tsh)性能鋼（1）不銹鋼 不銹鋼是不銹鋼和耐酸鋼的統(tǒng)稱。應(yīng)能夠抵抗空氣、蒸汽、酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)的腐蝕。共七十五頁共七十五頁（2）耐熱鋼 在航空、鍋爐、汽輪機(jī)、動(dòng)力機(jī)械、化工、石油、工業(yè)用爐等部門中，許多零件是在高溫下使用的，要求鋼具備(jbi)高溫抗氧化性和高溫強(qiáng)度。 共七十五頁共七十五頁（3）耐磨鋼（高錳耐磨鋼） 耐磨鋼用于工作時(shí)受到劇烈的沖擊或較

22、大壓力作用、摩擦磨損嚴(yán)重的機(jī)械零件，如坦克或拖拉機(jī)履帶(ldi)板、球磨機(jī)滾筒襯板、破碎機(jī)牙板、挖掘機(jī)的鏟齒及鐵路上的道岔等，也可制用保險(xiǎn)箱鋼板、防彈板。 共七十五頁5.3.3 鑄鐵(zhti) 鑄鐵用于鍛造或鑄造。鑄鐵中至少含有2%的碳以及1%-3%的硅。 碳在鑄鐵中可能以滲碳體（Fe3C)或石墨(G)形式存在， 1、鑄鐵的分類 根據(jù)碳的存在形式，可分為三類： （1）白口鑄鐵：碳絕大部分以滲碳體的形式存在。因斷口呈銀白色。硬度高，脆性大，難以切削加工。 （2）灰口鑄鐵：碳主要以石墨的形式存在，斷口呈灰色，是工業(yè)上最常用的鑄鐵。根據(jù)其石墨（石墨的力學(xué)性能幾乎為零，可以把鑄鐵看成是布滿裂紋或空洞

23、的鋼）的存在形式不同，可分為四類： 灰鑄鐵:片狀石墨 球墨鑄鐵:球狀石墨 可鍛鑄鐵:團(tuán)絮狀石墨 蠕墨鑄鐵: 蠕蟲狀石墨 （3）麻口鑄鐵：碳一部分以石墨存在，另一部分以滲碳體存在，斷口呈黑白相間，脆性較大，很少使用。共七十五頁2、灰口鑄鐵的性能(xngnng) （1）力學(xué)性能 灰口鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性低于鋼。石墨的形狀、數(shù)量多少、尺寸大小、分布情況，對(duì)力學(xué)性能的影響就越大。但石墨的存在對(duì)灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度影響不大，灰口鑄鐵的抗壓強(qiáng)度與鋼相近。 （2）其他性能 良好的鑄造性能 ：流動(dòng)性好，凝固過程中析出比容較大的石墨，減小凝固收縮。 良好的減振性 石墨對(duì)鑄鐵件承受振動(dòng)能起緩沖作用，減弱晶粒間振

24、動(dòng)能的傳遞。 良好的耐磨性能 石墨本身也是一種良好的潤滑劑，脫落在摩擦面上的石墨可起潤滑作用。 良好的切削加工性能 在進(jìn)行切削加工時(shí)，石墨起著減摩、斷屑的作用；由于石墨脫落形成顯微凹穴，起儲(chǔ)油作用。共七十五頁灰鑄鐵中的片狀石墨(shm)各種( zhn)灰鑄鐵件 (3)灰鑄鐵 灰鑄鐵被廣泛地用來制作各種受壓應(yīng)力作用和要求消震的機(jī)床床身與機(jī)架、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的殼體與箱體、承受摩擦的缸體與導(dǎo)軌等。 牌號(hào)HT250：表示30mm試棒的最小抗拉強(qiáng)度值為250MPa的灰鑄鐵。 共七十五頁灰鑄鐵的牌號(hào)(piho)、力學(xué)性能及用途（摘自GB/T 94391988） 共七十五頁(4)球墨鑄鐵 經(jīng)過(jnggu)球化處

25、理的鑄鐵液，澆注后石墨結(jié)晶球狀，獲得球墨鑄鐵，球墨鑄鐵的力學(xué)性能優(yōu)于灰鑄鐵，與鋼相近，可用它代替鑄鋼和鍛鋼制造各種載荷較大、受力較復(fù)雜和耐磨損的零件。 牌號(hào)QT700-2：表示最低抗拉強(qiáng)度為700MPa、最低斷后伸長率為2的球墨鑄鐵。 共七十五頁共七十五頁（5）可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵由于石墨呈團(tuán)絮狀，大大(d d)減弱了對(duì)基體的割裂作用，與灰鑄鐵相比，具有較高的力學(xué)性能，尤其具有較高的塑性和韌性，因此被稱為“可鍛”鑄鐵，但實(shí)際上可鍛鑄鐵并不能鍛造。 牌號(hào)KTH 350-10：表示最低抗拉強(qiáng)度 為350MPa、最低斷后伸長率 為10的黑心可鍛鑄鐵，即鐵素體可鍛鑄鐵；KTZ650-02：表示最低抗拉強(qiáng)

26、度 為650 MPa、最低斷后伸長率為2的珠光體可鍛鑄鐵。 黑心可鍛鑄鐵的強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好，用于載荷不大、承受較高沖擊、振動(dòng)的零件。珠光體基體可鍛鑄鐵因具有高的強(qiáng)度、硬度，用于載荷較高、耐磨損并有一定韌性要求的重要零件。共七十五頁可鍛鑄鐵的牌號(hào)(piho)、力學(xué)性能及用途（摘自GB 94401988） 共七十五頁（6）蠕墨鑄鐵 鑄鐵液經(jīng)蠕化處理后可得到具有蠕蟲(r chn)狀石墨的蠕墨鑄鐵。蠕蟲(r chn)狀石墨的形態(tài)介于片狀與球狀之間，所以蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。 牌號(hào)RuT300：表示最低抗拉強(qiáng)度為300MPa的蠕墨鑄鐵。 蠕墨鑄鐵主要用于承受熱循環(huán)載荷、結(jié)

27、構(gòu)復(fù)雜、要求組織致密、強(qiáng)度高的鑄件，如大馬力柴油機(jī)的汽缸蓋、汽缸套、進(jìn)（排）氣管、鋼錠模、閥體等鑄件。 共七十五頁蠕墨鑄鐵(zhti)的牌號(hào)、力學(xué)性能及用途（摘自JB44031987） 說明：合金鑄鐵：在鑄鐵中加入一定量的合金元素，使之具有某些(mu xi)特殊性能，提高其適應(yīng)性和擴(kuò)大其使用范圍，這種鑄鐵稱為合金鑄鐵。常見的如耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵、耐蝕鑄鐵等。 共七十五頁5.4 常用的有色金屬 工業(yè)上把鋼鐵材料以外的其他金屬及其合金統(tǒng)稱為有色金屬材料，有色金屬的種類很多。雖然有色金屬材料與黑色金屬材料相比產(chǎn)量低、價(jià)格高，但由于其具有(jyu)某些特殊性能，在機(jī)械制造、化工、電器、航空、航天、冶金

28、以及國防等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 有色金屬分類 ：重金屬(密度4.5); Cu、Ni 等 輕金屬(密度4.5); Al、Mg 等 貴重金屬; Au、Ag、Pt 等 稀有金屬; W、Ti、Ra、Nb 等 半金屬; Si、Te、B 等 共七十五頁2.4.1 鋁及鋁合金 鋁及鋁合金是工業(yè)造型材料中用量最大的有色金屬。純鋁的比重?。?.7g/cm3）,質(zhì)輕，導(dǎo)電性好，耐蝕性強(qiáng)，強(qiáng)度高，因此在航空、電氣和機(jī)械工種中應(yīng)用很廣。 1、鋁的分類 （1）純鋁 純鋁分為高純鋁和工業(yè)純鋁兩類。高純鋁主要用于科學(xué)研究及制造電容器。工業(yè)純鋁可制作電線、電纜和器皿等。 （2）鋁合金 鋁合金是以鋁為基加入其他合金元素（銅、硅、

29、鎂、鋅、錳等）而組成的合金，鋁合金質(zhì)輕，強(qiáng)度高，比強(qiáng)度值接近或超過鋼，具有優(yōu)良的導(dǎo)電，導(dǎo)熱性和抗?jié)嵝?，易加工，耐沖壓(chngy)，并且可陽極氧化成各種顏色。鋁合金鑄造鋁合金 變形鋁合金 蘋果電腦共七十五頁2、鋁的代號(hào)(diho)牌號(hào)表示法 代號(hào)(diho)：用“鋁”和“合金類別”的漢語拼音字首及合金順序號(hào)表示。純鋁用L，鋁合金用（LF防銹鋁、LY硬鋁、LC超硬鋁、LD鍛鋁）。其后的數(shù)字表示序號(hào)，序號(hào)數(shù)字愈大，純度愈低。 例如：LF21表示為21號(hào)防銹鋁合金；LY11表示為11號(hào)硬鋁合金。 共七十五頁 牌號(hào)：采用國際四位數(shù)字體系和四位字符體系表示。 第一位數(shù)字表示鋁及其合金的組別，用1、2、3

30、，9依次(yc)表示純鋁以及以銅、錳、硅、鎂、鎂和硅、鋅、其他合金元素為主要合金元素的鋁合金及備用組； 第二位數(shù)字或字母表示原始純鋁或鋁合金的改型情況。當(dāng)數(shù)字為0或字母A時(shí)，表示原始純鋁和原始合金；如數(shù)字為1-9或B-Y表示改型情況，即該合金在原始合金的基礎(chǔ)上允許有一定的偏差； 第三、第四位數(shù)字表示同一組中的不同鋁合金，純鋁則表示鋁的最低質(zhì)量分?jǐn)?shù)中小數(shù)點(diǎn)后面的兩位數(shù)字。 例如：代號(hào)L1=牌號(hào)1070表示純度為99.70%的變形工業(yè)純鋁；2A11表示主要合金元素為銅的11號(hào)原始變形鋁合金。共七十五頁3、變形鋁合金 按其成分和性能特征分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁。 1防銹鋁（LF） 防銹鋁主要有

31、Al-Mg或Al-Mn系，這類鋁合金不能熱處理強(qiáng)化，只能通過冷變形強(qiáng)化。常用的代號(hào)有LF5、LF11、LF21等。其性能特點(diǎn)是耐蝕性好，而且塑性和焊接性能良好(lingho)，但強(qiáng)度不高。這類合金主要用于沖壓方法制成的中、輕載荷焊接件和耐蝕件，如油箱、導(dǎo)管和生活器具等。2硬鋁（LY） 硬鋁主要為Al-Cu-Mg系合金。這類合金可以通過固溶熱處理和時(shí)效處理來獲得高強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度b可達(dá)450MPa。常用代號(hào)有LY1、LY2、LY12等。其性能特點(diǎn)是強(qiáng)度、硬度高，但耐蝕性低于純鋁，特別是不耐海水腐蝕。這類合金主要用于制造密度要求(yoqi)小的中等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件，在航空工業(yè)上應(yīng)用較多，如飛機(jī)上的骨架零件

32、、螺旋槳葉片等。共七十五頁3超硬鋁（LC） 超硬鋁為Al-Cu-Mg-Zn系合金(hjn)，它是在硬鋁合金(hjn)的基礎(chǔ)上加入鋅元素而制成的。鋅能溶于固溶體起固溶強(qiáng)化作用，還能與銅、鎂等元素共同形成多種復(fù)雜的強(qiáng)化相，經(jīng)固溶熱處理、人工時(shí)效后強(qiáng)度高于硬鋁合金(hjn)。例如LC4的抗拉強(qiáng)度b高達(dá)600MPa。常用的代號(hào)有LC4、LC6等。超硬鋁合金的耐蝕性較差，多用于制造飛機(jī)上受力較大，要求強(qiáng)度高的部件，如飛機(jī)的大梁、桁架、翼肋、起落架等。硬鋁和超硬鋁的耐腐蝕性不如純鋁，常采用壓延法在其表面包覆鋁，以提高耐腐蝕性。4鍛鋁（LD） 鍛鋁大多為Al-Cu-Mg-Si系合金。這類合金在加熱狀態(tài)下具有

33、優(yōu)良的鍛造性，故稱鍛鋁。鍛鋁可以通過熱處理強(qiáng)化，其力學(xué)性能與硬鋁相近。主要用于制造要求密度小、中等強(qiáng)度、形狀比較復(fù)雜的鍛件，如離心式壓氣機(jī)的葉輪、飛機(jī)操縱系統(tǒng)中的搖臂等。共七十五頁變形(bin xng)鋁合金牌號(hào)、性能、應(yīng)用 共七十五頁4、鑄造鋁合金 鑄造鋁合金的代號(hào)用“ZL”（鑄鋁的拼音字首）加三位數(shù)字表示。在三位數(shù)字中，第一位數(shù)字表示合金(hjn)類別：1Al-Si系，2Al-Cu系，3Al-Mg系，4Al-Zn系，第二、第三位表示順序號(hào)。 牌號(hào)：用 Z+基本元素（鋁元素）符號(hào)+主要添加合金元素符號(hào)+主要添加合金元素的百分含量表示。優(yōu)質(zhì)合金在牌號(hào)后面標(biāo)注“A”，壓鑄合金在牌號(hào)前面冠以字母“

34、YL”。 例如：ZAlSi12表示W(wǎng)Si=12%，余量為鋁的鑄造鋁合金。共七十五頁共七十五頁部分(b fen)鑄造鋁合金的牌號(hào)、代號(hào)、主要特點(diǎn)及用途舉例共七十五頁2.4.2 銅及銅合金 銅及銅合金是歷史上應(yīng)用(yngyng)最早的有色金屬，目前作為工業(yè)造型材料使用的主要有工業(yè)純銅、黃銅、青銅等。 1、純銅 純銅又稱紫銅，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性優(yōu)良，抗大氣腐蝕性能良好。塑性好，容易進(jìn)行冷、熱塑性加工，強(qiáng)度和硬度較低，通過冷變形可使之強(qiáng)化。 代號(hào) ：代號(hào)中的“T”為銅的漢語拼音字首，其后的數(shù)字表示序號(hào)，序號(hào)愈大，純度愈低。T1、T2、T3的銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為wCu=99.95、wCu=99.90、wCu=9

35、9.70，其余為雜質(zhì)。 純銅主要用于制造電線、電纜、電子元件和配制合金。純銅和銅合金的低溫力學(xué)性能很好，所以是制造冷凍設(shè)備的主要材料，一般(ybn)不宜用于制造受力的結(jié)構(gòu)零件。共七十五頁2、銅合金 是以銅為基體，加入合金元素形成的合金。銅合金與純銅比較，不僅強(qiáng)度高，而且具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能(xngnng)，故工業(yè)中廣泛應(yīng)用的是銅合金。（1）銅合金的分類 根據(jù)化學(xué)成分，銅合金分為黃銅、白銅、青銅三類； 黃銅：是指以銅為基，以鋅為主加元素的銅合金； 白銅：是指以銅為基，以鎳為主加元素的銅合金； 青銅：是指除黃銅和白銅以外的銅合金，主要有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。 根據(jù)加工方法可分為壓力加工銅合

36、金和鑄造銅合金。共七十五頁（2）黃銅 是指以銅為基，以鋅為主加元素的銅合金； 普通黃銅 是銅鋅二元合金。牌號(hào)：用“H+數(shù)字表示”。H為“黃”字漢語拼音字母字首，數(shù)字表示銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。例如H68表示平均WCu=68%，其余為鋅的普通黃銅。 常見的普通黃銅： H70、H68等：塑性好，適于制造(zhzo)形狀復(fù)雜、耐腐蝕的沖壓件，如彈殼、散熱器外殼、導(dǎo)管、雷管等。 H62、H59等：熱加工性能好，適合進(jìn)行熱變形加工，有較高強(qiáng)度，可制造一般機(jī)器零件，如鉚釘、墊圈、螺釘、螺帽等。 H80等：含銅量高的黃銅，色澤金黃，并且具有良好的耐蝕性，可有作裝飾品、電鍍、散熱器管等。 鑄造黃銅 牌號(hào)用“Z+銅和合金

37、元素符號(hào)、合金元素平均質(zhì)量百分?jǐn)?shù)”表示。例如，ZCuZn38表示平均wZn=38%，其余為銅的鑄造普通黃銅；ZCuZn16Si4表示平均wZn=16%、wSi=4%，其余為銅的鑄造硅黃銅。共七十五頁共七十五頁（2）白銅 白銅是以鎳為主要添加元素的銅基合金，呈銀白色，有金屬光澤，故名白銅。銅鎳之間彼此可無限固溶，從而形成連續(xù)固溶體。當(dāng)把鎳熔入紅銅里，含量超過16以上時(shí)，產(chǎn)生的合金色澤就變得潔白如銀，鎳含量越高，顏色越白。白銅中鎳的含量一般為25%。 純銅加鎳能顯著提高強(qiáng)度、耐蝕性、硬度、電阻和熱電性，并降低電阻率溫度系數(shù)。因此白銅較其他銅合金的機(jī)械性能、物理性能都異常良好，延展性好、硬度高、色澤美觀、耐腐蝕、富有深沖性能，被廣泛使用于造船、石油化工、電器、儀表、醫(yī)療器械、日用品、工藝品等領(lǐng)域，并還是重要的電阻及熱電偶合金。白銅的缺點(diǎn)是主要添加元素鎳屬于稀缺的戰(zhàn)略物資，價(jià)格比較(bjio)昂貴。共七十五頁普通白銅：銅鎳二元合金，在普通白銅中，牌號(hào)：用字母B表示加鎳的含量，如：B5表示鎳含量為約5%，其余(qy)為銅含量。型號(hào)有B0.6、B19、B