1、第四章 金屬材料,鑄鐵和有色金屬,鑄鐵是含碳量大于2.11%并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金。,第二節(jié) 鑄鐵,鑄鐵是歷史上使用得較早的材料，也是最便宜的金屬材料之一。同時(shí)它具有優(yōu)良的鑄造性、切削加工性、減摩性、吸振性、低的缺口敏感性、生產(chǎn)簡(jiǎn)便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最廣泛的材料之一。比如，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中，鑄鐵占80%。同鋼一樣，鑄鐵也是Fe、C元素為主的鐵基材料，但是它含碳量很高（碳含量大于2.11），達(dá)到亞共晶、共晶或過(guò)共晶成分，而且鑄鐵成型制成零件毛坯只能用鑄造方法，不能用鍛造或軋制方法。,鑄鐵應(yīng)用舉例,鑄鐵曲軸,機(jī)床床身,單缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體,4.2.1 鑄鐵分類,鑄鐵分類方法

2、較多，按鑄鐵的使用性能、斷口特點(diǎn)或成分特征，可將鑄鐵分為5類。,1、灰口鑄鐵,2、球墨鑄鐵,3、白口鑄鐵,4、可鍛鑄鐵,5、合金鑄鐵,斷口呈暗灰色，碳全部或大部分以片狀石墨形式存在,鐵液經(jīng)球化處理，石墨全部或大部分以球狀形式存在,斷口呈銀白色，碳除少量溶于鐵素體外，其余以滲碳體形式存在,白口鑄鐵通過(guò)石墨化或氧化脫碳的可鍛過(guò)處理，石墨呈團(tuán)絮狀。雖有較高的韌性，但不可鍛。,低合金、中合金（510%）和高合金,灰口鑄鐵,白口鑄鐵,球墨鑄鐵,鑄鐵的分類與牌號(hào)表示方法,4.2.2 鑄鐵的石墨化,石墨是碳的單質(zhì)之一，其強(qiáng)度、塑性、韌性幾乎為零。鑄鐵中的碳除少量固溶于基體中外，主要以化合態(tài)的滲碳體(Fe3C

3、)和游離態(tài)的石墨(G)兩種形式存在。,在前面介紹過(guò)Fe-Fe3C相圖，按這張相圖自液態(tài)冷卻下來(lái)的Fe-C合金固態(tài)一般為鐵素體及滲碳體兩相。實(shí)際上滲碳體只是一個(gè)亞穩(wěn)定相，石墨才是穩(wěn)定相。因此描述鐵碳合金組織轉(zhuǎn)變的相圖實(shí)際上有兩個(gè)，一個(gè)是Fe-Fe3C系相圖，另一個(gè)是Fe-G系相圖。把兩者迭合在一起，就得到一個(gè)雙重相圖。,Fe-Fe3C相圖,Fe-Fe3C和Fe-G雙重相圖,D,1、鑄鐵的石墨化,鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過(guò)程稱為石墨化。鑄鐵中的石墨可以在結(jié)晶過(guò)程中直接析出,也可以由滲碳體加熱時(shí)分解得到。,石墨化分三個(gè)階段,液相冷卻到CD后，開(kāi)始析出一次石墨（GI）,D,C,液相冷卻ECF線后，

4、開(kāi)始發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變,第一階段,LC,+G共晶,AE,1154C,第二階段,在共晶溫度和共析溫度之間（1154738C），碳在奧氏體中的溶解度降低，開(kāi)始析出二次石墨（GII）,+GII,AS,AE,1154738C,第三階段,+G共析,FP,738C,AS,在共析溫度時(shí)，發(fā)生共析轉(zhuǎn)變,鑄鐵的石墨化程度與其組織之間的關(guān)系（以共晶鑄鐵為例）,3、影響石墨化的因素,（1）化學(xué)成分的影響,碳和硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素,碳、硅含量過(guò)低，易出現(xiàn)白口組織，力學(xué)性能和鑄造性能變差。 碳、硅含量過(guò)高,會(huì)使石墨數(shù)量多且粗大，基體內(nèi)鐵素體量增多，降低鑄件的性能。,白口鑄鐵,灰口鑄鐵,碳、硅含量對(duì)鑄鐵石墨化的影響,麻口鑄

5、鐵,碳、硅量控制范圍：2.54.0%C，1.03.0%Si。,Al、Cu、Ni、Co等元素對(duì)石墨化有促進(jìn)作用,S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素阻礙石墨化,磷可微弱促進(jìn)石墨化，但其含量高時(shí)易在晶界上形成硬而脆的磷共晶，降低鑄鐵的強(qiáng)度，只有耐磨鑄鐵中磷含量偏高 (達(dá)0.3%以上)。,（2）冷卻速度的影響,鑄件冷卻緩慢，有利于碳原子的充分?jǐn)U散，結(jié)晶將按Fe - G相圖進(jìn)行，因而促進(jìn)石墨化。,快冷時(shí)由于過(guò)冷度大，結(jié)晶將按 Fe-Fe3C相圖進(jìn)行, 不利于石墨化,鑄件壁厚和碳硅含量對(duì)鑄鐵組織的影響,4.2.3 鑄鐵的特點(diǎn)及分類,工業(yè)上使用的鑄鐵主要是灰口鑄鐵。 1、鑄鐵的組織特點(diǎn) 鋼的基體+G（石墨）

6、 基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。, 耐磨性能好。由于石墨本身有潤(rùn)滑作用。 消振性能好。由于石墨可以吸收振動(dòng)能量。 鑄造性能好。由于鑄鐵硅含量高, 成分接近于共晶. 切削性能好。由于石墨使車屑容易脆斷，不粘刀。,2、鑄鐵的性能特點(diǎn) 力學(xué)性能低。由于石墨相當(dāng)于鋼基體中的裂紋或空洞，破壞了基體的連續(xù)性，且易導(dǎo)致應(yīng)力集中。,鑄鐵與鑄鋼的強(qiáng)度比較,工業(yè)鑄鐵的成分范圍與組織,4.2.4 常用鑄鐵,一、灰鑄鐵,灰口鑄鐵是價(jià)格最便宜、應(yīng)用最廣泛的一種鑄鐵，在各類鑄鐵的總產(chǎn)量中，灰口鑄鐵占80%以上。,灰鑄鐵是指石墨呈片狀分布的灰口鑄鐵。,1、成分和牌號(hào),2.54.0%C，1.03.0%Si，0

7、.251.0%Mn，0.020.20%S，0.050.50%P,HT三位數(shù)字 HT為灰鐵漢語(yǔ)拼音的字首 后續(xù)的三位數(shù)表示直徑為30mm鑄件試樣的最低抗拉強(qiáng)度b（MPa）,灰鑄鐵齒輪箱,2、組織特點(diǎn),灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩慢冷卻時(shí)通過(guò)石墨化過(guò)程形成的，其基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。,鐵素體灰鑄鐵,鐵素體加珠光體灰鑄鐵,珠光體灰鑄鐵,（1）力學(xué)性能低 其抗拉強(qiáng)度和塑性韌性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋼。但是，灰口鑄鐵在受壓時(shí)石墨片破壞基體連續(xù)性的影響則大為減輕，其抗壓強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的2.54倍。所以常用灰口鑄鐵制造機(jī)床床身、底座等耐壓零部件。 （2）耐磨性與消震性好 由于鑄鐵中石墨有利于潤(rùn)滑及

8、貯油，所以耐磨性好。同樣，由于石墨的存在，灰口鑄鐵的消震性優(yōu)于鋼。 （3）工藝性能好 由于灰口鑄鐵含碳量高，接近于共晶成分，故熔點(diǎn)比較低，流動(dòng)性良好，收縮率小，因此適宜于鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜或薄壁鑄件。另外，由于石墨使切削加工時(shí)易于形成斷屑，所以灰口鑄鐵的可切削加工性優(yōu)于鋼。,灰口鑄鐵的性能與普通碳鋼相比，具有如下特點(diǎn)：,3、性能特點(diǎn),4、灰口鑄鐵的孕育處理,細(xì)化片狀石墨，提高力學(xué)性能,目的,細(xì)珠光體基體上分布著細(xì)小片狀石墨,組織,原因,在鑄造之前向鐵液中加入了孕育劑（或稱變質(zhì)劑硅鐵和硅鈣合金），結(jié)晶時(shí)石墨晶核數(shù)目增多，石墨片尺寸變小，更為均勻地分布在基體中。,結(jié)果,不僅強(qiáng)度有較大提高，而且塑性和韌性

9、也有改善。同時(shí)，由于孕育劑的加入，還可使鑄鐵對(duì)冷卻速度的敏感性顯著減少，使各部位都能得到均勻一致的組織。,舉例,HT250、HT300、HT350,經(jīng)孕育處理的灰鑄鐵稱為孕育鑄鐵，也稱變質(zhì)鑄鐵,5、灰口鑄鐵的熱處理,熱處理只改變鑄鐵的基體組織，不改變石墨的形態(tài)和分布狀態(tài)，但可以消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力、白口組織和提高鑄件表面的耐磨性。,消除內(nèi)應(yīng)力退火(又稱人工時(shí)效) 將鑄件緩慢加熱至500600C適當(dāng)保溫（每100mm截面保溫2h）后，隨爐緩冷至150200C出爐空冷，內(nèi)應(yīng)力可以消除90%。,灰鑄鐵常用的熱處理有：,消除白口組織退火（高溫退火） 將鑄件加熱至850950C保溫14h后，隨爐緩冷至400

10、500C出爐空冷，最終得到鐵素體或鐵素體加珠光體基體，從而消除白口、降低硬度。,表面淬火 針對(duì)某些表面硬度和耐磨性要求高的大型鑄件，在機(jī)加工后快速加熱對(duì)表面進(jìn)行淬火處理，淬火后表面組織為馬氏體加石墨。,6、用途 制造承受壓力和震動(dòng)的零件,如機(jī)床床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體。,灰口鑄件的分類、牌號(hào)、組織及用途,灰口鑄鐵的牌號(hào)、性能、組織及用途,二、 球墨鑄鐵,在澆注前向鐵水中加入球化劑和孕育劑進(jìn)行球化處理和孕育處理，則可獲得石墨呈球狀分布的鑄鐵，稱為球墨鑄鐵，簡(jiǎn)稱“球鐵”。,1、成分和牌號(hào),3.53.9%C 為了獲得共晶成分的鑄件 0.020.06%RE，0.030.06%Mg球化劑 S0.

11、06%硫與鎂、稀土具有很強(qiáng)的親和力 2.02.6%Si鎂和稀土是阻止石墨化的元素，需要加入硅鐵進(jìn)行孕育處理 P0.1%，0.61.0%Mn,牌號(hào)表示： QT數(shù)字?jǐn)?shù)字 QT為球鐵漢語(yǔ)拼音的字首 兩組的數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和最低延伸率,QT40017,2、組織特征,球墨鑄鐵的顯微組織由球形石墨和金屬基體兩部分組成。隨著成分和冷卻速度的不同，球鐵在鑄態(tài)下的金屬基體可分為鐵素體、鐵素體加珠光體、珠光體三種。,3、性能特點(diǎn),球狀石墨應(yīng)力集中小，對(duì)金屬基體的削弱小，基體強(qiáng)度利用率高。與灰口鑄鐵相比，具有較高的強(qiáng)度、硬度和塑性。,球狀石墨直徑越小，越分散，力學(xué)性能越好。,鐵素體球墨鑄鐵具有高的塑性和韌性

12、，但強(qiáng)度和硬度較低。,珠光體球墨鑄鐵強(qiáng)度較高，但塑性和韌性較低。,強(qiáng)度是碳鋼的7090%，可以替代碳鋼和合金鋼制造一受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性和耐磨性要求高的零件。,屈強(qiáng)比(0.2 /b)高, 約為0.70.8, 而鋼一般只有0.30.5。,承受震動(dòng)、載荷大的零件，如曲軸、傳動(dòng)齒輪等。,4、用途,球墨鑄件的分類、牌號(hào)、組織及用途,三、 可鍛鑄鐵,可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間石墨化退火而獲得的一種高強(qiáng)度鑄鐵，又叫瑪鋼。白口鑄鐵中的滲碳體在退火過(guò)程中分解出團(tuán)絮狀石墨，所以明顯減輕了石墨對(duì)基體的割裂。與灰口鑄鐵相比，可鍛鑄鐵的強(qiáng)度和韌性有明顯提高。,KTH、Z或B數(shù)字?jǐn)?shù)字 牌號(hào)中的“KT”表示“可鐵”二字

13、漢語(yǔ)拼音的大寫字頭； “H”表示“黑心”，“Z”表示珠光體基體， “B”表示白心 ； 牌號(hào)后面的兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和最低延伸率。,KTH35010,KTZ55004,KTB40005,1、牌號(hào)表示：,通常是將白口鑄件加熱到900980溫度，一般保溫6080小時(shí)，爐冷使其中滲碳體分解讓“第一階段石墨化”充分進(jìn)行形成團(tuán)絮狀石墨。 待爐冷至770650再長(zhǎng)時(shí)間保溫讓“第二階段石墨化”充分進(jìn)行，這樣處理后獲得“黑心可鍛鑄鐵”。,可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線,可鍛鑄鐵的石墨是通過(guò)白口鑄件退火形成的。,若取消第二階段的770650長(zhǎng)時(shí)間保溫，只讓第一階段石墨化充分進(jìn)行爐冷后便獲得珠光體基體或珠光體

14、與少量鐵素體共存的基體加團(tuán)絮狀石墨的“白心可鍛鑄鐵”。,2、熱處理,可鍛鑄鐵的顯微組織,3、用途 用于制造形狀復(fù)雜且承受振動(dòng)載荷的薄壁小型件，如汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、管接頭、低壓閥門等。,可鍛鑄鐵的分類、牌號(hào)、組織及用途,四、 蠕墨鑄鐵,蠕墨鑄鐵是液態(tài)鐵水經(jīng)蠕化處理和孕育處理得到的,蠕化劑為稀土硅鐵鎂合金、稀土硅鐵合金、稀土硅鐵鈣合金等,蠕墨鑄鐵的組織：基體（F、F+P、P）+ 蠕蟲狀G,鐵素體基體,珠光體基體,蠕墨鑄鐵常用于制造承受熱循環(huán)載荷的零件和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)度要求高的鑄件。如鋼錠模、玻璃模具、柴油機(jī)汽缸、汽缸蓋、排氣閥、液壓閥的閥體、耐壓泵的泵體等。,第三節(jié) 有色金屬,在工業(yè)生產(chǎn)中，通

15、常把鐵及其合金稱為黑色金屬，把其他非鐵金屬及其合金稱為有色金屬。,與鋼鐵等黑色金屬材料相比，有色金屬具有許多優(yōu)良的特性，如特殊的電、磁、熱性能，耐蝕性能及高的比強(qiáng)度(強(qiáng)度與密度之比)等，是現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。,轎車材料組成,鋁、鎂、鈦等具有相對(duì)密度小，比強(qiáng)度高的特點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、船舶等行業(yè)。,銀、銅、鋁等具有優(yōu)良導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的材料，廣泛應(yīng)用于電器工業(yè)和儀表工業(yè)。,鈾、鎢、鉬、鐳、釷、鈹?shù)仁窃幽芄I(yè)所必需的材料,浙江三門核電站2號(hào)機(jī)組,大亞灣核電站,貴金屬（合金） 輕金屬（合金） 貴金屬（合金） 稀有金屬（合金）,有色金屬（合金）,變

16、形有色金屬（合金） 鑄造有色金屬（合金） 軸承有色金屬（合金） 印刷有色金屬（合金） 硬質(zhì)有色金屬（合金）,按成形方法或用途分,1、有色金屬及合金分類,散熱器, 鑄造有色純金屬的牌號(hào)為 Z +該金屬元素符號(hào)+ 純度百分含量數(shù)字(或用一短橫加順序號(hào)) 如ZAl99.5和ZTi-1。,鑄造有色金屬及其合金牌號(hào)表示方法統(tǒng)一如下:, 鑄造有色合金的牌號(hào)為 Z+基體元素符號(hào)+主要合金元素符號(hào)及其名義百分含量數(shù)字+其他合金元素符號(hào)及其百分含量數(shù)字 如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。 混合稀土元素符號(hào)用RE表示，優(yōu)質(zhì)合金在牌號(hào)后標(biāo)注字母“A”。,變形有色金屬及其合金牌號(hào)表示

17、方法不統(tǒng)一,2、有色金屬及合金牌號(hào),第一節(jié) 鋁及鋁合金,純鋁具有銀白色金屬光澤，密度小(2.72g/cm3 )，熔點(diǎn)低(660.4)。 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)良導(dǎo)電性僅次于銀、銅和金，導(dǎo)熱性比鐵幾乎大三倍。 耐腐蝕表面形成一層牢固致密的氧化膜，可以阻止進(jìn)一步氧化，從而使它在大氣和淡水中具有良好的抗蝕性。 具有面心立方晶格，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無(wú)磁性。 易于鑄造、易于切削和加工成形，應(yīng)用范圍廣泛。,一、鋁及鋁合金性能特點(diǎn),1、純鋁,鋁合金既具有高強(qiáng)度又保持純鋁的優(yōu)良特性 。 鋁合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外還有Cr、Ni、Ti、Zr 等輔加元素。,2、鋁合金,鋁合金型材,鋁合金

18、門窗,二、鋁合金的分類,鋁合金一般具有有限固溶型共晶相圖。,鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。,變形鋁合金又分為可熱處理強(qiáng)化和不可熱處理強(qiáng)化兩類,變形鋁合金是將鋁合金鑄錠通過(guò)壓力加工（軋制、擠壓、模鍛等）制成半成品或模鍛件，所以要求有良好的塑性變形能力。,鑄造鋁合金則是將熔融的合金直接澆鑄成形狀復(fù)雜的甚至是薄壁的成型件，所以要求合金具有良好的鑄造流動(dòng)性。,三、鋁合金的熱處理,并淬火后獲得過(guò)飽和的單相固溶體組織的處理。 時(shí)效是指將過(guò)飽和的固溶體加熱到固溶線以下某溫度保溫，以析出彌散強(qiáng)化相的熱處理。,可熱處理強(qiáng)化變形鋁合金的熱處理方法：固溶處理 + 時(shí)效。 固溶處理是指將合金加熱到固溶線以上

19、，保溫,在室溫下進(jìn)行的時(shí)效稱自然時(shí)效；在加熱條件下進(jìn)行的時(shí)效稱人工時(shí)效。 時(shí)效強(qiáng)化效果與加熱溫度和保溫時(shí)間有關(guān)。 溫度一定時(shí)，隨時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)，時(shí)效曲線上出現(xiàn)峰,值，超過(guò)峰值時(shí)間，析出相聚集長(zhǎng)大，強(qiáng)度下降，為過(guò)時(shí)效。隨時(shí)效溫度提高，峰值強(qiáng)度下降，出現(xiàn)峰值的時(shí)間提前。,四、鋁合金的牌號(hào)、性能及用途,1、變形鋁合金 變形鋁及鋁合金牌號(hào)表示方法 根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定 ，變形鋁及鋁合金可直接引用國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)或采用國(guó)標(biāo)規(guī)定的四位字符牌號(hào)。,GB 3190-82中的舊牌號(hào)仍可繼續(xù)使用，表示方法為: 防銹鋁合金：LF+序號(hào) 硬鋁合金： LY +序號(hào) 超硬鋁合金：LC +序號(hào) 鍛鋁合金： LD +序號(hào), 常用變

20、形鋁合金 防銹鋁合金 主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。 Mn和Mg主要作用是,衛(wèi)星天線（LF2）,提高抗蝕能力和塑性，并起固溶強(qiáng)化作用。 防銹鋁合金鍛造退火后組織為單相固溶體，抗蝕性、焊接性能好，易于變形加工，但切削性能差。 不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，常利用加工硬化提高其強(qiáng)度。,汽化器(熱交換管為L(zhǎng)F21),常用的Al-Mn系合金有 LF21（ 3A21 ），其抗蝕性和強(qiáng)度高于純鋁，用于制造油罐、油箱、管道、鉚釘?shù)刃枰獜澢?、沖壓加工的零件。 常用的Al-Mg系合金有 LF5（ 5A05 ），其密度比純,鋁小，強(qiáng)度比Al-Mn合金高，在航空工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，如制造管道、容器、鉚釘及承受中等載荷的

21、零件。, 硬鋁合金 主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。 可進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化，也可進(jìn)行變形強(qiáng)化。 強(qiáng)度、硬度高，加工性能好，耐蝕性低于防銹鋁。,常用硬鋁合金如LY11 (2A11)、 LY12 (2A12)等，用于制造沖壓件、模鍛件和鉚接件，如螺旋槳、梁、鉚釘?shù)?, 超硬鋁合金 屬Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。 時(shí)效強(qiáng)化效果超過(guò)硬鋁合金. 熱態(tài)塑性好，但耐蝕性差。常用合金有 LC4 (7A04 )、LC9 (7A09 )等，主要用于工作溫度較低、受力較大的結(jié)構(gòu)件, 如飛機(jī)大梁、起落架等.,飛機(jī)主起落架, 鍛鋁合金 Al-Cu-Mg-Si系合金 可鍛性好，力學(xué)性能高，用

22、于形狀復(fù)雜的鍛件和模鍛件，如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉輪、導(dǎo)風(fēng)輪等.,壓氣機(jī)葉片,Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐熱鍛鋁合金 常用牌號(hào)有LD7 (2A70)、LD8(2A80)、LD9(2A90)等 。用于制造150 225下工作的零件，如壓氣機(jī)葉片、超音速飛機(jī)蒙皮等。,美F-117隱身戰(zhàn)斗機(jī)(所用材料大部分是鋁合金),高比強(qiáng)鋁合金機(jī)翼,2、鑄造鋁合金 包括： Al- Si系： 代號(hào)為ZL1+兩位數(shù)字順序號(hào) Al-Cu系：代號(hào)為ZL2+兩位數(shù)字順序號(hào) Al-Mg系：代號(hào)為ZL3+兩位數(shù)字順序號(hào) Al-Zn系： 代號(hào)為ZL4+兩位數(shù)字順序號(hào) Al-Si系鑄造鋁合金,又稱硅鋁明。其中ZL102(ZAlSi

23、12)是含12%Si的鋁硅二元合金，稱為簡(jiǎn)單硅鋁明.,在普通鑄造條件下， ZL102組織幾乎全部為共晶體，由粗針狀的硅晶體和固溶體組成，強(qiáng)度和塑性都較差。生產(chǎn)上通常用鈉鹽變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，得到細(xì)小均勻的共晶體加一次固溶體組織，以提高性能。,加入其他合金元素的鋁硅鑄造合金稱復(fù)雜(或特殊)硅鋁明。 Al-Si系鑄造鋁合金的鑄造性能好，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性和焊接性能。,活塞(裙部為鋁硅合金),用于制造飛機(jī)、儀表、電動(dòng)機(jī)殼體、汽缸體、風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等。, Al-Cu系鑄造鋁合金 這類合金的耐熱性好，強(qiáng)度較高；但密度大，鑄造性能、耐蝕性能差，強(qiáng)度低于Al-Si系合金。,汽缸頭,常用代號(hào)有ZL

24、201 (ZAlCu5Mn)、ZL203 (ZAlCu4)等。主要用于制造在較高溫度下工作的高強(qiáng)零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸頭、汽車活塞等。, Al-Mg系鑄造鋁合金 這類合金的耐蝕性好，強(qiáng)度高，密度??；但鑄造性能差,耐熱性低。,常用代號(hào)為ZL301(ZAlMg10)、 ZL303(ZAlMg5Si1)等. 主要用于制造外形簡(jiǎn)單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)下工作的零件，如艦船配件、氨用泵體等。,鼓風(fēng)機(jī)密封件等(ZL102、301), Al-Zn系鑄造鋁合金 這類合金的鑄造性能好，強(qiáng)度較高，可自然時(shí)效強(qiáng)化；但密度大，耐蝕性較差。,大型空壓機(jī)活塞(ZL401),常用代號(hào)為ZL401(ZAlZn11Si7)、

25、ZL402(ZAlZn6Mg)等. 主要用于制造形狀復(fù)雜受力較小的汽車、飛機(jī)、儀器零件。,第二節(jié) 銅及銅合金,一、銅及銅合金性能特點(diǎn) 純銅呈紫紅色，故又稱紫銅，具有面心立方晶格，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無(wú)磁性。 純銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，在大氣、淡水和冷凝水中有良好的耐蝕性。塑性好。,熱軋銅合金,銅合金常加元素為Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了強(qiáng)度，又保持了純銅特性. 銅合金分為黃銅、青銅、白銅三大類。,二、黃銅 以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。 黃銅按化學(xué)成分可分為普通黃銅和特殊黃銅。 按工藝可分為加工黃銅和鑄造黃銅。,1、普通黃銅 銅與鋅的二元合金稱為

26、普通黃銅。 加工普通黃銅的牌號(hào)為：H (黃) + 表示銅平均百分含量的數(shù)字，如H68。,從銅鋅合金相圖可以看出黃銅有 和+ 兩種組織,分別稱單相黃銅和兩相黃銅。,普通黃銅的顯微組織,單相黃銅塑性好。 常用牌號(hào)有H80、H70、 H 68。 適于制造冷變形零件，如彈殼、冷凝器管等。 兩相黃銅熱塑性好, 強(qiáng)度高. 常用牌號(hào)有H59、H62。 適于制造受力件，如墊圈、彈簧、導(dǎo)管、散熱器等。,2、特殊黃銅 在普通黃銅的基礎(chǔ)上加入Al、 Fe、Si、Mn、Pb、 Sn、Ni等元素形成特殊黃銅。 加工特殊黃銅的牌號(hào)為： H(黃)+主加元素符號(hào)(Zn除外)+銅平均百分含量+主加元素平均百分含量, 如HPb5

27、9-1. 特殊黃銅強(qiáng)度、耐蝕性比普通黃銅好，鑄造性能改善。,常用牌號(hào)有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等。 主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齒輪、螺旋槳、軸承、襯套及閥體等。,三、青銅 除黃銅和白銅外的其他銅合金統(tǒng)稱為青銅。 加工青銅的牌號(hào)為：Q +主加元素符號(hào)及其平均百分含量+其他元素平均百分含量 如QSn4-3(含4%Sn、3%Zn). 常用青銅有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等。,青銅制品,1、錫青銅 是以錫為主加元素的銅合金，錫含量一般為314%。 錫青銅鑄造流動(dòng)性差，鑄件密度低，易滲漏，

28、但體積收縮率在有色金屬中最小 。 錫青銅耐蝕性良好，在大氣、海水及無(wú)機(jī)鹽溶液中的耐蝕性比純銅和黃銅好，但在硫酸、鹽酸和氨水中的耐蝕性較差。,常用牌號(hào)有QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。,主要用于耐蝕承載件,如彈簧、軸承、齒輪軸、蝸輪、墊圈等。,2、鋁青銅 以鋁為主加元素的銅合金，鋁含量為511%。 強(qiáng)度、硬度、耐,大型水力發(fā)電設(shè)備中的抗磨環(huán),磨性、耐熱性及耐蝕性高于黃銅和錫青銅，鑄造性能好，但焊接性能差。 常用牌號(hào)有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。 主要用于制造船舶、飛機(jī)及儀器中的高強(qiáng)、耐磨、耐蝕件，如齒輪、軸承、蝸輪、軸套、螺旋槳等。,3、鈹

29、青銅 以鈹為主加元素的銅合金，鈹含量為1.72.5%。 具有高的強(qiáng)度、彈性極限、耐磨性、耐蝕性，良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、冷熱加工及鑄造性能，但價(jià)格較貴.,鈹青銅制品,常用牌號(hào)有QBe2、QBe1.7、QBe1.9等 。 用于重要的彈性件、耐磨件，如精密彈簧、膜片，高速、高壓軸承及防爆工具、航海羅盤等重要機(jī)件.,普通白銅是Cu-Ni二元合金，具有較高的耐蝕性和抗腐蝕疲勞性能及優(yōu)良的冷熱加工性能。 普通白銅牌號(hào)：B+鎳的平均百分含量，如B5。 常用牌號(hào)有B5、B19等 。用于在蒸汽和海水環(huán)境下工作的精密機(jī)械,儀表零件及冷凝器,蒸餾器,熱交換器等.,白銅件,四、白銅 以鎳為主要合金元素的銅合金稱白銅。

30、分普通白銅和特殊白銅。,特殊白銅是在普通白銅基礎(chǔ)上添加Zn、Mn、Al等元素形成的，分別稱鋅白銅、錳白銅、鋁白銅等。 其耐蝕性、強(qiáng)度和塑性高，成本低。 常用牌號(hào)如BMn40-1.5(康銅)、BMn43-0.5(考銅)。 用于制造精密機(jī)械、儀表零件及 醫(yī)療器械等。,第三節(jié) 鈦及鈦合金,一、工業(yè)純鈦 純鈦密度小，熔點(diǎn)高。882.5發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變-Ti-Ti, 由體心立方-Ti轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕?Ti. 純鈦比強(qiáng)度高，塑性、低溫韌性和耐蝕性好。,美F-22戰(zhàn)機(jī)約36%重量的零件用鈦合金制造,純鈦主要用于 350以下工作、強(qiáng)度要求不高的零件，如石油化工用熱交換器、反應(yīng)器，海水凈化裝置及艦船零部件。,二、

31、鈦合金 純鈦加入合金元素形成鈦合金。鈦合金幾乎都含有鋁。鋁能提高鈦合金的強(qiáng)度、比強(qiáng)度和再結(jié)晶溫度.,按退火組織，鈦合金可分為型鈦合金、型鈦合金和+型鈦合金三類，它們的牌號(hào)分別用TA、TB、TC加順序號(hào)表示 。如TA5、TB2、TC4等。其中TA0TA3為工業(yè)純鈦。,鈦合金泵,1、型鈦合金 主加元素為鋁，還有錫、硼等。 不能熱處理強(qiáng)化，通常在退火狀態(tài)下使用,組織為單相固溶體. 強(qiáng)度低于另兩類鈦合金，但高溫強(qiáng)度、低溫韌性及耐蝕性優(yōu)越.,常用牌號(hào)有TA5、TA7等 主要用于制造500以下工作的零件，如飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、導(dǎo)彈的燃料罐、超音速飛機(jī)的蝸輪機(jī)匣及飛船上的高壓低溫容器等。,-Ti合金組織,2、型鈦合金 加入的合金元素有鉬、鉻、釩、鋁等。 經(jīng)淬火加時(shí)效處理后，組織為相基體上分布著細(xì)小的相粒子。 這類合金強(qiáng)度高，但冶煉工藝復(fù)雜，難于焊接,應(yīng)用受到限制。,型鈦合金有TB2、TB3、TB4三個(gè)牌號(hào)。 主要用于350以下工作的結(jié)構(gòu)件和緊固件,如飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、軸、彈簧、輪盤等。,3、+型鈦合金 加入的合金元素有鋁、釩、 鉬 鉻等。 可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，強(qiáng)度高，塑性好，具有良好的熱強(qiáng)性、耐蝕性和低溫韌性。,鈦合金列管式換熱器,+型鈦合金共有九