2.3.1.鋼的類別和編號(hào)3.1.鋼的類別和編號(hào)013.2.航空工業(yè)常用鋼材023.4.鈦和鈦合金043.5.銅和銅合金053.3.鋁和鋁合金03目錄013.1.鋼的類別和編號(hào)ONE鋼的分類通常鋼分為碳素鋼（簡(jiǎn)稱為碳鋼）和合金鋼兩大類。碳鋼是由生鐵冶煉獲得的合金，除了鐵、碳主要成分外，還含有少量的錳、硅、硫、磷等雜質(zhì)。為了改善鋼的機(jī)械性能或使其具有某些特殊的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上，有目的地加入某些合金元素，得到多元合金的鋼材叫合金鋼。常用的合金元素有錳（Mn含量大于0.8%）、硅（Si含量大于0.5%）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、鎢（W）、鉬（Mo）、釩（V）、鈦（Ti）、鈮（Nb）、稀土元素（Re）等。與碳鋼相比，合金鋼的性能有明顯地提高，其關(guān)鍵因素是合金元素對(duì)鋼的基本相、熱處理組織轉(zhuǎn)變、淬火和回火工藝影響非常大。另外，合金元素還能使鋼獲得某些特殊性能，比如，抗腐蝕、耐高溫等。鋼的分類方式很多，其中：鋼的分類1）按用途分類：可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼三大類。（1）結(jié)構(gòu)鋼：用來(lái)制造各種工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件。包括：滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼和滾動(dòng)軸承鋼等。（2）工具鋼：用來(lái)制造各種工具。包括：刃具鋼、模具鋼和量具鋼等。（3）特殊性能鋼：包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。2）按化學(xué)成分分類：可分為碳鋼和合金鋼。（1）碳鋼：按含碳量可分為低碳鋼（含碳量≤0.25%）、中碳鋼（0.25%＜含碳量≤0.6%)和高碳鋼（含碳量＞0.6%）。（2）合金鋼：按合金元素含量可分為低合金鋼（合金元素總含量≤5%）、中合金鋼（合金元素總含量在5%-10%）和高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。按鋼中所含主要合金元素種類不同，合金鋼又分為錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻錳鈦鋼等。鋼的分類3）按質(zhì)量分類：可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。按鋼中所含有害雜質(zhì)磷、硫的含量，普通鋼（含磷量≤0.045%、含硫量≤0.055%或磷、硫含量均≤0.050%）；優(yōu)質(zhì)鋼（磷、硫含量均≤0.040%）；高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（含磷量≤0.035%、含硫量≤0.030%）。4)按綜合分類：鋼材的編號(hào)我國(guó)的鋼號(hào)表示方法根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法》（GB221-79）中規(guī)定，采用漢語(yǔ)拼音字母、化學(xué)元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示。即：鋼號(hào)中化學(xué)元素采用國(guó)際化學(xué)符號(hào)表示，例如Si，Mn，Cr……等?；旌舷⊥猎赜谩癛E”（或“Xt”）表示。產(chǎn)品名稱、用途、冶煉和澆注方法等，一般采用漢語(yǔ)拼音的縮寫字母表示。鋼中主要化學(xué)元素含量（%）采用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（碳素結(jié)構(gòu)鋼）：含碳量小于0.38％，以小于0.25％的最為常用，即低碳鋼為主。這類鋼盡管硫、磷等有害雜質(zhì)的含量較高，但性能上仍能滿足一般工程結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)及一些機(jī)器零件的使用要求，且價(jià)格低廉，因此在工程中廣泛應(yīng)用。以典型牌號(hào)Q235為例：牌號(hào)：Q+數(shù)字表示，如：Q235－A（B、C、D）F。鋼材的編號(hào)Q—表示屈服點(diǎn)“屈”字的漢語(yǔ)拼音；1235數(shù)字—表示該鋼種在厚度小于16mm時(shí)的最低屈服點(diǎn)，即σs≥235MPa；2A—表示質(zhì)量等級(jí)。其中A、B為普通級(jí)，C、D表示硫、磷含量較低的優(yōu)等級(jí)別；3F—未完全脫氧沸騰鋼，（b-半鎮(zhèn)靜鋼，Z-已完全脫氧的鎮(zhèn)靜鋼，TZ-特殊鎮(zhèn)靜鋼）4舊標(biāo)準(zhǔn)：甲類鋼：A1、A2、A3、………A7滿足機(jī)械性能要求的。5乙類鋼：B1、B2、B3、………B7滿足化學(xué)性能要求的。6特類鋼：C2、C3、……C5滿足機(jī)械和化學(xué)性能要求的。7碳素結(jié)構(gòu)鋼通常用于制造型材、螺釘、鐵釘、鐵絲、建筑材料等。8鋼材的編號(hào)2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：硫、磷含量較低（＜0.035％），工程結(jié)構(gòu)的主要鋼材。其牌號(hào)用兩位數(shù)字表示，代表平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，如20鋼，表示平均含碳量為0.20％的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。對(duì)于沸騰鋼則在尾部增加符號(hào)“F”，如20F。常用牌號(hào)有：低碳鋼：08、10、15、20、25等，塑性好，易于拉拔、沖壓、鍛造和焊接；中碳鋼：30、35、40、45、50、55等，強(qiáng)度和硬度適中，淬火后硬度可顯著增加；高碳鋼：60、65、70、75等，經(jīng)淬火回火后，不僅強(qiáng)度硬度提高，而且彈性優(yōu)良。鋼材的編號(hào)3）碳素工具鋼：含碳量高達(dá)0.7％—1.35％，屬于共析和過(guò)共析鋼，淬火后有高的硬度和良好的耐磨性。碳素工具鋼較合金工具鋼價(jià)格便宜，但淬透性和紅硬性差。由于淬透性差，只能在水類淬火介質(zhì)中才能淬硬，且工件不能過(guò)大和復(fù)雜。因紅硬性差，淬火后工件的工作溫度應(yīng)小于250℃，否則硬度將迅速下降。因此，碳素工具鋼主要用于剪刀、斧頭、鋸子、銼刀等。碳素工具鋼的牌號(hào)為T＋數(shù)字（數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分?jǐn)?shù)）表示，如：T7、T8、T9、………、T14等。高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼的牌號(hào)為T＋數(shù)字＋A表示，如：T8A等。其它類型的牌號(hào)還有，如：易切削鋼：Y30，Y40Mn；鑄造碳鋼：ZG200—400，用于變速箱體、殼等，ZG230—450；一般閥體、軸承蓋。ZG270—500熱軋曲軸、連桿。鋼材的編號(hào)與鑄鋼類似的還有鑄鐵。如：灰鑄鐵HT150，主要應(yīng)用于床身、箱體、底座等；球墨鑄鐵（以鐵代鋼）QT400—18；可鍛鑄鐵（馬鐵；瑪鋼）KTH300—06；用于彎頭、三通管件、閥門，KTZ550—04；用于載荷較高的耐磨凸輪軸，齒輪等。此外還有添加合金成分的合金鑄鐵，以實(shí)現(xiàn)鑄鐵的耐蝕耐熱等特殊性能。鋼材的編號(hào)合金鋼合金鋼牌號(hào)的編號(hào)原則是：前面兩位數(shù)字表示合金鋼平均含碳量（單位是0.01%），后面加合金元素符號(hào)及其平均含量（單位是1%），當(dāng)合金元素含量小于1.5%時(shí)，表示平均含量的數(shù)字可以省略。若元素含量等于或大于1.5%、2.5%……時(shí)，則元素符號(hào)后的數(shù)字為含量的近似值，即為2、3……等。若是高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號(hào)末尾加“A”字。如：12CrNi3A；40CrNiMoA合金工具鋼若含碳量大于1%，則表示含碳量的數(shù)字可以省略，若含碳量小于1%，應(yīng)標(biāo)出含碳量，單位是0.1%。如：9SiCr；CrWMn鋼材的編號(hào)美國(guó)鋼材編號(hào)美國(guó)的一般碳鋼和合金鋼都用4個(gè)數(shù)字的系列符號(hào)來(lái)表示。前兩位數(shù)字表示鋼的類型，其中第二位數(shù)字通常給出主要合金元素的含量（單位為1%），最后兩位數(shù)字表示鋼的平均含碳量（單位為0.01%）。典型的鋼號(hào)如下：00××標(biāo)識(shí)符號(hào)表示碳素鋼或低合金鋼。01××標(biāo)識(shí)符號(hào)表示高強(qiáng)度鑄鋼。10××標(biāo)識(shí)符號(hào)表示碳素普通鋼。比如：SAE1010和SAE1030表示普通低碳鋼。后兩位數(shù)字10、30分別表示鋼的平均含碳量為0.10%和0.30%。（SAE—美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)）。2×××標(biāo)識(shí)符號(hào)表示鎳合金鋼系列。比如SAE2330表示含鎳合金元素3%，平均含碳量為0.30%的合金鋼。鋼材的編號(hào)美國(guó)鋼材編號(hào)3×××標(biāo)識(shí)符號(hào)表示鎳鉻合金鋼系列。比如SAE3310表示含鎳合金元素3.5%,平均含碳量為0.10%的合金鋼。4×××標(biāo)識(shí)符號(hào)表示鉬合金鋼系列。比如SAE4130表示含鉬合金元素1%，平均含碳量為0.30%的合金鋼。AISI4340表示含有鎳、鉻、鉬合金元素，平均含碳量0.40%合金鋼。5×××標(biāo)識(shí)符號(hào)表示鉻鋼合金鋼系列。6×××標(biāo)識(shí)符號(hào)表示鉻釩合金鋼系列。7×××標(biāo)識(shí)符號(hào)表示鎢鉻合金鋼系列。8×××標(biāo)識(shí)符號(hào)表示低鎳鉻合金鋼系列。9×××標(biāo)識(shí)符號(hào)表示硅錳合金系列。比如SAE9210表示含硅合金元素2%，平均含碳量為0.10%的合金鋼，93、94、97、98—鉻鎳鉬鋼。023.2.航空工業(yè)常用鋼材ONE3.2.航空工業(yè)常用鋼材在航空工業(yè)中廣泛使用合金結(jié)構(gòu)鋼制造飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零件。使用的合金鋼主要有：滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼和低合金超高強(qiáng)度鋼。另外還有不銹鋼和耐熱鋼等。滲碳鋼滲碳鋼是一類重要的結(jié)構(gòu)鋼。這類鋼的特點(diǎn)是，在合金結(jié)構(gòu)鋼表面進(jìn)行滲碳處理，以達(dá)到構(gòu)件內(nèi)部材料有較高的強(qiáng)度、韌性和抗疲勞強(qiáng)度，而表面又具有較高的硬度和耐磨性，多用來(lái)制造齒輪、傳動(dòng)軸、銷子等。12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA等都是在航空器上普遍使用的滲碳鋼。前者多用來(lái)做齒輪、小的傳動(dòng)軸、銷子等；后者多用來(lái)做大截面、高負(fù)荷、高抗磨及良好韌性要求的重要零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、齒輪等。調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼是合金結(jié)構(gòu)鋼中使用最廣泛的一類鋼材，也是在航空工業(yè)中使用最多的合金結(jié)構(gòu)鋼。常用的調(diào)質(zhì)鋼有：40CrNiMoA：這種鋼在調(diào)質(zhì)處理后，綜合機(jī)械性能好，在具有相當(dāng)高的強(qiáng)度同時(shí)，又具有良好的韌性。廣泛用于制造高負(fù)荷，大尺寸的軸零件。比如，發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪軸、曲軸、螺旋槳軸及直升機(jī)旋翼軸等。30CrMnSiA：這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，可獲得相當(dāng)高的強(qiáng)度，工藝性能好，價(jià)格便宜，在航空工業(yè)中使用較多。但它的淬透性不大，韌性也較小。廣泛用于制造飛機(jī)起落架、連接件、發(fā)動(dòng)機(jī)架、大梁、螺栓等。超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼一般是指強(qiáng)度極限大于1470Mpa的合金鋼。目前在航空工業(yè)中使用最廣泛的是低合金超高強(qiáng)度鋼。30CrMnSiNi2A鋼是航空工業(yè)中使用較為廣泛的低合金超高強(qiáng)度鋼，它是在30CrMnSiA調(diào)質(zhì)鋼中增加了1.4%-1.8%的Ni而制成。用于制造受力最大的重要飛機(jī)結(jié)構(gòu)件，如起落架、機(jī)翼大梁、重要連接件、螺栓等。這種鋼材的缺點(diǎn)是韌性相對(duì)較低，對(duì)應(yīng)力集中比較敏感。所以，用這種鋼材制成的零構(gòu)件，在幾何形狀上都應(yīng)采取光滑過(guò)度，絕對(duì)要避免尖角的出現(xiàn)；構(gòu)件表面質(zhì)量要高，不能有壓坑、沖眼等缺陷存在；經(jīng)磨削或校形后，應(yīng)在200℃-250℃進(jìn)行去應(yīng)力回火；在進(jìn)行表面處理時(shí)，一定要防止氫脆。40CrMnSiMoVA鋼是在30CrMnSiNi2A鋼成分的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而制成，其強(qiáng)度和韌性都有所改進(jìn)。AISI4340鋼是研制比較成功的低合金高強(qiáng)度鋼，它不僅具有高強(qiáng)度和高延性，而且具有較高的抗疲勞、抗蠕變性能。超高強(qiáng)度鋼在4340鋼的基礎(chǔ)上加入1.6%的Si和少量的V，并略微提高C和Mo的含量，得到了300M鋼，其韌性比4340有較大的提高。不銹鋼能在一定的介質(zhì)（如水分、空氣、酸、堿、鹽等）中，不產(chǎn)生腐蝕或抗蝕性較好的鋼，稱為不銹鋼。在鋼中加入一定量的鉻（Cr）、鎳（Ni）等合金元素，可以提高鋼的抗腐蝕性能，制成不銹鋼。鋼中加入鉻元素可以明顯減小碳化物與鐵素體之間的電極電位差，若含鉻量達(dá)到一定值時(shí)，還可以使鋼在常溫下成為單相鐵素體組織，大大減少發(fā)生電化學(xué)腐蝕的可能性，提高碳鋼的抗電化學(xué)腐蝕的能力。另外，鉻還能在鋼表面形成起保護(hù)作用的氧化膜（Cr2O3），使鋼與周圍介質(zhì)隔離，阻止鋼進(jìn)一步氧化。在鋼中加入一定量的鎳元素，可以使鋼在常溫下成為單相奧氏體組織，避免形成微觀腐蝕電池，提高鋼的抗電化學(xué)腐蝕的能力。加入錳、氮元素也有類似的作用。耐熱鋼飛機(jī)上渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件，大部分都是在高溫和極其復(fù)雜的載荷條件下工作的。部件還要承受燃?xì)庵懈g性氣體的作用。在這樣條件下工作的鋼部件常常會(huì)發(fā)生以下的情況：1）金屬發(fā)生高溫腐蝕：在高溫下金屬極容易與周圍介質(zhì)直接進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成氧化皮，金屬又會(huì)在潮濕含有有害物質(zhì)的空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕。既有高溫氧化，又有電化學(xué)腐蝕，稱為高溫腐蝕。2）金屬在高溫下發(fā)生蠕變：蠕變是金屬在一定的溫度和應(yīng)力共同作用下，產(chǎn)生的隨時(shí)間逐漸增大的塑性變形。金屬的蠕變與溫度、載荷和時(shí)間有著密切的關(guān)系。溫度和載荷達(dá)到一定值，才可能發(fā)生蠕變，而且溫度越高、載荷越大，時(shí)間越長(zhǎng)，蠕變量越大。3）金屬會(huì)產(chǎn)生裂紋或斷裂。鎳基耐熱合金、鉬基合金和金屬陶瓷具有較高的熱穩(wěn)定性和熱強(qiáng)度，可用來(lái)制造在高溫下工作的零部件，也是航空工業(yè)中主要使用的耐熱材料。033.3.鋁和鋁合金ONE3.3.鋁和鋁合金鋁、鎂、鈦、銅、錫、鉛、鋅等金屬及其合金都屬于有色金屬。有色金屬分為輕有色金屬和重有色金屬。鋁、鎂、鈦及其合金屬于輕有色金屬；銅、錫、鉛等屬于重有色金屬。在航空工業(yè)中應(yīng)用最多的是輕有色金屬。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)總重中，輕有色金屬約占80%，其中鋁合金約占75%。輕有色金屬所以能夠在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用，主要的一個(gè)原因是它的強(qiáng)度、剛度雖然比不上結(jié)構(gòu)鋼，但它的比重小，使它的比強(qiáng)度（強(qiáng)度／比重）大，比剛度（彈性模量／比重）與結(jié)構(gòu)鋼接近。工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁是銀白色的金屬，它的比重約為26.5×10-3Mpa/m(2.7克重／厘米３)，僅為鋼鐵比重的三分之一。純鋁的熔點(diǎn)為660℃，結(jié)晶后具有面心立方晶格，沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純鋁的強(qiáng)度很低，塑性很高，可以進(jìn)行冷壓加工。導(dǎo)電和導(dǎo)熱性很強(qiáng)，熱膨脹性較大，在20℃時(shí)的線膨脹系數(shù)約為鐵的兩倍。純鋁還有良好的反輻射熱性能，受到輻射熱時(shí)，溫度升高慢，常用作渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的隔熱鋁箔。純鋁在大氣中具有良好的耐蝕性。這是因?yàn)榧冧X與氧有很強(qiáng)的親合力，與空氣中的氧作用，在鋁表面生成均勻而致密的Al2O3薄膜，將鋁和空氣隔絕起來(lái)。純鋁在航空工業(yè)中主要用途是：冶煉鋁合金，作鋁合金表面的包復(fù)材料，制作鉚釘、鋁箔，代替銅做導(dǎo)電材料。純鋁牌號(hào)為1×××。如1050A（純度達(dá)99.50%）。鋁合金分類為了提高純鋁的強(qiáng)度，在純鋁中加入鎂、錳、銅、鋅、硅等合金元素，制成鋁合金。鋁合金按其成分和工藝特點(diǎn)可分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。具有良好的塑性，適于變形加工的鋁合金，稱為變形鋁合金。液態(tài)時(shí)流動(dòng)性較好，適于鑄造成形的鋁合金，稱為鑄造鋁合金。變形鋁合金又分為不能熱處理強(qiáng)化的和能熱處理強(qiáng)化的兩種。在加熱和冷卻過(guò)程中，固溶體不發(fā)生成分的改變，不能通過(guò)熱處理的手段來(lái)強(qiáng)化，稱為不能熱處理強(qiáng)化的變形鋁合金。在加熱和冷卻過(guò)程中，發(fā)生組織變化，會(huì)折出強(qiáng)化相，可以通過(guò)熱處理的手段進(jìn)行強(qiáng)化，稱為能熱處理強(qiáng)化的變形鋁合金。鋁合金的一般分類如下：不能熱處理強(qiáng)化的鋁合金：鋁—錳合金、鋁—鎂合金鋁合金分類鋁合金鋁合金的熱處理退火變形鋁合金的退火主要是再結(jié)晶退火。通常是加熱到350-450℃之間，保溫后，在空氣中冷卻。目的是恢復(fù)塑性，便于繼續(xù)加工。飛機(jī)蒙皮鈑金件、導(dǎo)管等形狀復(fù)雜件，往往要經(jīng)過(guò)幾次冷壓加工成型。冷壓加工后，由于加工硬化、塑性降低、強(qiáng)度提高，難以繼續(xù)加工成形，就要進(jìn)行再結(jié)晶退火。所以，再結(jié)晶退火也稱為中間退火。對(duì)于不能用熱處理強(qiáng)化的鋁合金，冷變形加工后，要在保持加工硬化效果的基礎(chǔ)上，消除內(nèi)應(yīng)力，可以進(jìn)行“去應(yīng)力退火”。“去應(yīng)力退火”的加熱溫度在再結(jié)晶退火的溫度之下，通常是180-300℃，保溫后，在空氣中冷卻。目的是消除內(nèi)應(yīng)力，適當(dāng)增加塑性。鋁合金的熱處理淬火鋁合金淬火的目的是得到過(guò)飽和的固溶體，提高強(qiáng)度和硬度。所以鋁合金的淬火也稱為固溶處理。常溫下，鋁合金組織是由和兩種基本相組成，隨著溫度的升高，合金元素在固溶體中的溶解度加大，加熱到一定的溫度（臨界溫度以上），相全部溶解到固溶體中，這時(shí)，再將鋁合金從高溫迅速（水冷）冷卻到室溫，合金元素來(lái)不及從相中析出，于是就形成了過(guò)飽和的固溶體。這種固溶體強(qiáng)度比退火狀態(tài)略高一些，而塑性仍然很好。所以淬火狀態(tài)的鋁合金仍可以進(jìn)行冷變形加工。但這種過(guò)飽合的固溶體是不穩(wěn)定的，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定，并使鋁合金強(qiáng)度大大提高，這種現(xiàn)象叫做“時(shí)效”。鋁合金的熱處理時(shí)效處理鋁合金淬火后得到的過(guò)飽和固溶體是不穩(wěn)定的組織，總是趨向于將過(guò)飽和的部分以一定形式析出，生成金屬化合物。在一定溫度下，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，析出過(guò)程會(huì)使鋁合金的強(qiáng)度、硬度得到明顯地提高。這種淬火后的鋁合金，在一定溫度下，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，強(qiáng)度和硬度得到提高的現(xiàn)象，稱為鋁合金的時(shí)效。由此可見，鋁合金的熱處理強(qiáng)化是通過(guò)固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化達(dá)到的，而且時(shí)效強(qiáng)化的效果最為顯著。鋁合金的時(shí)效分為自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種。自然時(shí)效就是把淬火后的鋁合金，放在室溫下進(jìn)行時(shí)效（時(shí)效溫度約為20℃）。這種時(shí)效進(jìn)行較慢，要經(jīng)4-5天后，強(qiáng)度可接近最高值。自然時(shí)效在開頭的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，鋁合金的強(qiáng)度無(wú)明顯增加，稱為“孕育期”。生產(chǎn)上常利用孕育期對(duì)鋁合金進(jìn)行各種冷變形加工，或?qū)Υ慊鸬淖冃芜M(jìn)行校正。人工時(shí)效就是將淬火后的鋁合金，再加熱到一定的溫度進(jìn)行時(shí)效。人工時(shí)效進(jìn)程較快，時(shí)效溫度越高，時(shí)效過(guò)程進(jìn)行的越快，但最后鋁合金達(dá)到的強(qiáng)度值越低。鋁合金的熱處理時(shí)效處理若將淬火后的鋁合金放在較低溫度（例如50℃）下，過(guò)飽和固溶體中的合金元素原子活動(dòng)能力極小，所以，時(shí)效進(jìn)行的極慢，鋁合金的強(qiáng)度隨時(shí)間增加幾乎不發(fā)生變化。生產(chǎn)上利用這一特性，進(jìn)行冷凍儲(chǔ)藏。即把大批鈑料、成品（如鉚釘）等淬火后，放在冷箱中冷凍，需要時(shí)再取出來(lái)進(jìn)行冷變形加工，而不必在加工前臨時(shí)進(jìn)行淬火。如果從冷藏中取出的零件，因故沒有在孕育期內(nèi)完成加工，零件在室溫下，已經(jīng)開始了自然時(shí)效，那么將其放回冷藏室之前，必須進(jìn)行回歸處理?；貧w處理就是將已時(shí)效硬化的零件，重新加熱到200-270℃，短時(shí)間保溫，然后在水中急冷。經(jīng)回歸處理后的鋁合金件與新淬火的鋁合金件一樣，在室溫下，仍能進(jìn)行正常的自然時(shí)效。但每次回歸處理后，其強(qiáng)度都有所下降，所以，一般回歸處理次數(shù)以3—4次為限。鋁合金的熱處理鋁合金熱處理狀態(tài)代號(hào)鋁合金熱處理方式很多，常見的熱處理狀態(tài)代號(hào)見表2.1。表2.1鋁合金熱處理狀態(tài)代號(hào)狀態(tài)代號(hào)名稱狀態(tài)代號(hào)熱處理狀態(tài)F自由加工狀態(tài)T3固溶、冷作、自然時(shí)效O退火狀態(tài)T4固溶、自然時(shí)效H加工硬化狀態(tài)T6固溶、人工時(shí)效W固溶熱處理狀態(tài)T7固溶、過(guò)時(shí)效T熱處理狀態(tài)（不同于F、O、H狀態(tài)）T8固溶、冷作、人工時(shí)效常見TXX狀態(tài)狀態(tài)代號(hào)說(shuō)明與應(yīng)用T73固溶及時(shí)效以達(dá)到規(guī)定的力學(xué)性能和抗應(yīng)力腐蝕性能T74與T73狀態(tài)定義相同?？估瓘?qiáng)度大于T73，小于T76。T76與T73狀態(tài)定義相同?？估瓘?qiáng)度大于T73、T74，抗應(yīng)力腐蝕性能低于T73、T74，但抗剝落腐蝕性能仍較好。變形鋁合金按照性能和用途不同，變形鋁合金可分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金和鍛鋁合金四類。表2.2給出國(guó)際變形鋁合金的標(biāo)記法。其中，鋁錳合金（3000系列）和鋁鎂合金（5000系列）是防銹鋁合金，鋁銅合金（2000系列）是硬鋁合金，鋁鋅合金（7000系列）是超硬鋁合金，而鋁鎂硅合金（6000系列）是鍛鋁合金。表2.2國(guó)際變形鋁合金的標(biāo)記法合金系四位數(shù)字標(biāo)記合金系四位數(shù)字標(biāo)記＞99.00%鋁1′′′鋁鎂硅6′′′鋁銅2′′′鋁鋅7′′′鋁錳3′′′其他8′′′鋁硅4′′′備用9′′′鋁鎂5′′′

變形鋁合金防銹鋁合金（3×××、5×××系列）鋁錳合金和鋁鎂合金具有很高的抗蝕性，稱為防銹鋁合金。它們都屬于不能熱處理強(qiáng)化的鋁合金，為了提高強(qiáng)度，應(yīng)采用加工硬化。常用的鋁錳防銹鋁合金是21號(hào)防銹鋁，牌號(hào)3A21，其抗蝕性很高，接近純鋁；強(qiáng)度不高，塑性好，焊接性能好，切削加工性能差。在飛機(jī)上主要用來(lái)制造油箱、油管、鉚釘?shù)?。常用的鋁鎂防銹鋁合金是5A02、5A06和5B05。它具有較高的抗蝕性，良好的塑性和焊接性，這些都與3A21接近。由于鎂的固溶強(qiáng)化效果比較明顯，所以它的強(qiáng)度比3A21高，而且比重小、抗疲勞性能好，因而在飛機(jī)上用來(lái)制造油箱、油管、鉚釘和中等強(qiáng)度的冷壓、焊接結(jié)構(gòu)件。變形鋁合金硬鋁（2×××系列）硬鋁基本上是鋁銅鎂合金。銅和鎂是硬鋁中主要的合金元素。硬鋁合金是一種比重較小而強(qiáng)度較高的合金，它的比重=27×10-3Mpa/m（2.8克重／厘米3），而強(qiáng)度在淬火時(shí)效后可達(dá)到b=460Mpa（47公斤／毫米2），而且韌性和抗疲勞性能較好，特別是自然時(shí)效狀態(tài)比人工時(shí)效狀態(tài)抗疲勞性能更好，斷裂韌性更高。它又具有良好的塑性，可以進(jìn)行壓力加工。另外，淬火后，有一個(gè)時(shí)效孕育期，給變形加工帶來(lái)一些便利。所以，硬鋁合金是在航空工業(yè)中使用的最早、最廣泛、最重要的一類合金。硬鋁合金在使用中有一些問(wèn)題必須注意：（1）抗蝕性能差，對(duì)應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕都比較敏感。因此，使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行防腐保護(hù)。（2）熔焊性能差。熔焊時(shí)有形成結(jié)晶裂縫的傾向。所以，飛機(jī)上硬鋁零件的連接大都采用鉚接。變形鋁合金硬鋁（2×××系列）（3）淬火溫度范圍很窄。誤差大約在5—10℃范圍內(nèi)。低于要求溫度，得到的固溶體飽和度不足，不能發(fā)揮最佳的時(shí)效效果；超過(guò)要求溫度，則會(huì)產(chǎn)生晶界熔化，因此，控制溫度比較困難。（4）淬火處理時(shí)，在要求的溫度下保溫?zé)嵬负?，從爐中到淬火介質(zhì)的轉(zhuǎn)移時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)（一般不超過(guò)15秒），以求得到細(xì)化的晶粒，否則，會(huì)降低材料抗晶間腐蝕的能力。變形鋁合金飛機(jī)結(jié)構(gòu)常用的硬鋁合金（1）2024硬鋁：含有較多的銅鎂合金元素，具有較高的強(qiáng)度和硬度。熱處理方法是淬火后在室溫下經(jīng)4—5天自然時(shí)效，可得到較高的抗拉強(qiáng)度和韌性；淬火后，人工時(shí)效可得到較高的屈服強(qiáng)度和耐蝕性能。淬火后，在室溫下有1.5小時(shí)孕育期，可在這段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行變形加工。國(guó)內(nèi)使用較多的是2A12硬鋁合金，它在成分和性能方面與美國(guó)常用硬鋁2024相近。通常用來(lái)制造蒙皮、大梁、隔框、翼肋等主要受力構(gòu)件。（2）2017硬鋁：含有中等數(shù)量的銅鎂合金元素，硬度、強(qiáng)度比2024低，但塑性高，易于進(jìn)行冷壓成型。熱處理方法是淬火后在室溫下自然時(shí)效。孕育期約為2小時(shí)。我國(guó)的2017A硬鋁合金在成分和性能方面與美國(guó)的2017、英國(guó)的DTD150A相近。通常用來(lái)制造中等強(qiáng)度，形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，如蒙皮、桁條、操縱拉桿和鉚釘?shù)?。變形鋁合金飛機(jī)結(jié)構(gòu)常用的硬鋁合金（3）超硬鋁（7075）：為了進(jìn)一步提高鋁合金的強(qiáng)度，在硬鋁基礎(chǔ)上加入4-8%的金屬鋅Zn，形成的鋁鋅鎂銅合金叫超硬鋁合金。它屬于高強(qiáng)度變形鋁合金。我國(guó)7A09超硬鋁合金在成分和性能方面與美國(guó)常用的超硬鋁7075相當(dāng)。7075超硬鋁合金在T6熱處理狀態(tài)具有最高強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度b可達(dá)580Mpa，但斷裂韌性較低，抗應(yīng)力腐蝕能力差，缺口敏感性也較大。在T73熱處理狀態(tài)下，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均比T6狀態(tài)低，但具有耐應(yīng)力腐蝕的性能和比較高的斷裂韌性。為了防止腐蝕，7075材料的零件表面應(yīng)有保護(hù)層。變形鋁合金飛機(jī)結(jié)構(gòu)常用的硬鋁合金與2024硬鋁合金相比，7075超硬鋁的強(qiáng)度極限和屈服極限都比較高，但它的斷裂韌性和抗疲勞性能并沒有隨著強(qiáng)度性能改善而成比例的提高，缺口敏感性也較大。所以在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，以承受拉應(yīng)力為主，要求有較好抗疲勞性能的機(jī)翼下翼面的長(zhǎng)桁、蒙皮和機(jī)身蒙皮一般都采用2024材料制成。雖然強(qiáng)度低了一些，但疲勞性能卻得到提高。7075強(qiáng)度高，而且屈服極限高，可以提高結(jié)構(gòu)件承壓失穩(wěn)的能力。所以，承受載荷較大，又要求有較高失穩(wěn)應(yīng)力的構(gòu)件多用7075材料。7075合金可以用來(lái)制造飛機(jī)上重要受力構(gòu)件，比如，機(jī)翼大梁、機(jī)翼上翼面的蒙皮、桁條，機(jī)身的桁條、隔框、翼肋、主要接頭等。鍛造鋁合金1鍛造鋁合金是鋁-鎂-硅系列鋁合金，可以通過(guò)熱處理進(jìn)行強(qiáng)化。主要特點(diǎn)是加熱時(shí)，有良好的塑性，便于進(jìn)行鍛造成型。它的硬度與硬鋁相近，具有良好的耐腐蝕性。2鍛造鋁合金熱處理方法是淬火后在室溫下自然時(shí)效，得到的合金具有很好的耐腐蝕性能。如果淬火后進(jìn)行人工時(shí)效，可提高合金的強(qiáng)度，但會(huì)使合金產(chǎn)生晶間腐蝕的傾向。3我國(guó)常用的鍛造鋁合金是6A02，它在成分和性能上與美國(guó)的6151鍛鋁合金相當(dāng)。4鍛造合金在飛機(jī)上多用來(lái)制造對(duì)加工塑性和耐蝕性較高的鍛件，如發(fā)動(dòng)機(jī)一些零件、直升機(jī)槳葉、搖臂、框架和接頭等。鑄造鋁合金按照化學(xué)成分不同，鑄造鋁合金可分為Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系四大類。其中前三種應(yīng)用比較廣泛。鑄造鋁合金代號(hào)是ZL加三位數(shù)字。第一位數(shù)字1、2、3、4分別代表Al-Si、Al-Cu、Al-Mg和Al-Zn，后兩位數(shù)字是合金的順序號(hào)。比如ZL102代表順序號(hào)為2的Al-Si系鑄造鋁合金。鑄造鋁合金的特點(diǎn)是鑄造性能好，可進(jìn)行各種成型鑄造。它的優(yōu)點(diǎn)是比重小，比強(qiáng)度較高，有較高的抗蝕性和耐熱性。不足之處是容易吸收氣體形成氣孔，組織較粗大，一般的說(shuō)，塑性、韌性不如變形鋁合金。這種合金主要用來(lái)制造形狀復(fù)雜、受力較小的零件，如油泵等附件殼體和儀表零件、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣和附件殼體等。043.4.鈦和鈦合金ONE純鈦純鈦是銀白色金屬，比重=44×10-3Mpa/m（4.5克重／厘米3），只有鋼的57%左右。純鈦抗蝕能力很強(qiáng)，在550℃以下，鈦表面形成致密氧化膜，能阻止內(nèi)部金屬進(jìn)一步氧化。它的抗海水及其蒸汽腐蝕的能力很強(qiáng)，甚至超過(guò)不銹鋼，對(duì)硝酸、稀硫酸、堿溶液都能抗蝕，但卻易受氫氟酸、濃硫酸的腐蝕，尤其是氫氟酸對(duì)鈦有強(qiáng)烈的損壞作用。純鈦的強(qiáng)度不高，塑性好，但雜質(zhì)氧、氮、氫、碳、硅、鐵等會(huì)使鈦的強(qiáng)度大大提高，而塑性有所降低。其中氫的影響最嚴(yán)重，含量超過(guò)0.015%，便引起顯著的氫脆。所謂氫脆，就是進(jìn)入鈦的氫原子會(huì)在缺陷處聚集，并形成氫分子或金屬氫化物，其體積逐漸增大，造成很大壓力，使鈦發(fā)生脆斷。進(jìn)入鈦中的氫可能是由于酸洗、電解或腐蝕反應(yīng)所產(chǎn)生的氫造成的，也可以是因?yàn)榻饘倥c氫接觸所引起的。鈦中的氫可以通過(guò)在真空加熱進(jìn)行排除。純鈦鈦的工藝性能差，難以進(jìn)行切削加工，在熱加工中，又容易吸收氧、氫、氮等雜質(zhì)，使強(qiáng)度增加，塑性降低，壓力加工困難，并易出現(xiàn)裂紋，所以鈦的生產(chǎn)成本較高。鈦合金鈦合金的比重較小，而強(qiáng)度幾乎接近合金鋼，抗蝕性又不低于不銹鋼。在400℃以下，機(jī)械性能變化很小，耐熱性大大超過(guò)鋁合金。航空工業(yè)中使用較多的鈦合金是TC4合金。這類合金屬于鈦鋁釩系合金，它具有較好的綜合機(jī)械性能，在400℃下組織穩(wěn)定，有較高的熱強(qiáng)度。合金的熱塑性良好，適用于鍛造和鍛壓成型，可用多種方法焊接，接頭強(qiáng)度可達(dá)基體強(qiáng)度的90%，在航空工業(yè)中主要用來(lái)制造在400℃以下工作的部件，如壓氣機(jī)盤、葉片及飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件，如隔熱板等。為了提高TC4的耐熱性和強(qiáng)度，在TC4基礎(chǔ)上，又加入了錫、銅、鐵等元素，形成了一種新的鈦合金TC10。這種合金的強(qiáng)度、耐熱性都比TC4高，淬透性也比TC4要大，可用來(lái)制造在450℃以下工作的零件。053.5.銅和銅合金ONE純銅工業(yè)純銅呈紫紅色，一般稱為紫銅或電解銅。純銅密度8.96，熔點(diǎn)為1083℃，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性﹑導(dǎo)熱性﹑延展性和耐蝕性。主要用于制作發(fā)電機(jī)﹑母線﹑電纜﹑開關(guān)裝置﹑變壓器等電工器材和熱交換器﹑管道﹑太陽(yáng)能加熱裝置的平板集熱器等導(dǎo)熱器材。常溫