内蒙古工业大学机械工程材料复习提纲PPT课件

.,1,有色金属及合金,铝及铝合金钛及钛合金铜及铜合金轴承和金,非铁合金,金属材料,铁合金,黑色金属材料：,有色金属材料：,铁碳合金,铁？合金,.,2,密度,轻金属：Al、Mg、Ti,金属材料的种类,密度5.0103Kg/m3,密度5.0103Kg/m3,重金属：Cu、Fe,贵金属：Au,Ag等,稀有金属：W,Mo,Ta,Nb,Zr,V等,稀土金属：Nd，Y,Ce等,放射性金属：Ra,U等,.,3,铝及铝合金,一、铝及铝合金的性能特点及分类编号,纯铝的性能,导电性好；导热性好（仅次于银和铜）,耐蚀性好,（形成致密的Al2O3保护膜）,密度小,（=2.7103Kg/m3）,熔点低,660,强度低,b=80MPa,塑性高,=80%,铝合金的性能,密度小,强度高,b=490-588MPa,b=800-1100MPa,比强度高,熔点？,合金化,.,4,纯度,铝及铝合金,纯铝的分类,高纯Al,工业高纯Al,工业纯Al,纯度,99.99699.93%,99.999.85%,99.098.0%,牌号,L01、L02、L03、L04,L0、L00,L1、L2、L3、L4、L5,纯度,配制铝基合金；制造导线、电缆和电容器,制造铝箔、包铝及铝合金原料,用于科研、电容器,.,5,铝及铝合金,铝合金常用合金元素,Si、Mg、Cu、Zn、Cr、Zr、RE,Mn;Cr;Mo;V;Si;Ni;W;Ti;Nb;Zr;Al;Co;B;RE,钢中常用的合金元素？,铝合金的分类,合金元素加工工艺,变形铝合金,铸造铝合金,碳钢,铸铁,铁碳合金,铝合金,元素数量,铝合金,二元铝合金,三元铝合金,四元铝合金,？元铝合金,.,6,铝及铝合金,铝合金的分类,元素种类,铝合金,牌号,.,7,铝及铝合金,二元系铝合金的分类示意图,变形铝合金,铸造铝合金,不可热处理强化的铝合金,可热处理强化的铝合金,与共晶温度对应的饱和溶解度极限,室温下的饱和溶解度极限,加热时，呈单相固溶体状态，合金塑性好，适合变形加工,铸造性能好,.,8,铝及铝合金,变形铝合金的分类,性能特点及用途,变形铝合金,防锈铝,硬铝,超硬铝,锻铝,不可热处理强化的铝合金,可热处理强化的铝合金,表13-1铝合金的分类及性能特点,牌号？,Al-Cu-Mg系,Al-Mn系,Al-Mg系,Al-Cu-Mn系,Al-Mg-Si系,Al-Mg-Si-Cu系,Al-Zn-Mg系,Al-Zn-Mg-Cu系,.,9,铝及铝合金,二、铝及铝合金的强化,纯铝,+不可热处理强化的铝合金,可热处理强化的铝合金,固溶处理,淬火,时效处理,+,回火,+,钢：,自然时效,人工时效,.,10,铝及铝合金,M中碳的偏聚M的分解A的转变碳化物的转变Fe3C的聚集长大和相再结晶,钢在回火时的转变,.,11,铝及铝合金,铝合金时效过程中的组织转变,1、形成Cu原子的富集区（GP区）,Al-Cu合金为例,2、Cu原子的富集区有序化（GP区：）,3、形成过度相,4、形成平衡相,GP区的结构与基体相同并与基体保持共格关系,GP区的形状与尺寸：薄片状；厚度为0.40.6nm；直径为9.0nm,GP区的强化机理：使基体晶格发生严重的畸变，阻碍位错运动,GP区：“的晶体结构：正方晶格；仍与母相保持共格关系,GP区的形状与尺寸：厚度为1.04.0nm；直径为10.040.0nm,GP区的强化机理：使基体晶格发生更加严重的畸变，对位错阻碍更大,正方晶格；形成的初期仍与母相保持共格关系（硬度曲线的达到峰值）；,正方晶格；与母相之间的共格关系被破坏,随着量的增多，尺寸的增大，完全共格关系变为局部的共格关系,.,12,Al-Cu合金在130时效曲线,GP区尺寸,时效时间/h,.,13,钛及钛合金,纯钛,在固态下有同素异构转变,密排六方晶格,体心立方晶格,性能与其纯度有关，纯度越高，硬度和强度越低,密度小,（=4.5103Kg/m3）,熔点高,1668,比强度高,热膨胀系数小,导热性差（约为Fe的1/6）,摩擦系数大（=0.422）,弹性模量低,.,14,钛及钛合金,根据杂质含量及机械性能,高纯钛TA0,工业纯钛,TA1,TA2,TA3,杂质越多,（海绵钛）,（镁热法钛）,（碘化法钛）,（纯度达99.5%）,（纯度达99.9%）,强度增加,550700MPa,250290MPa,强化途径：,形变强化,如40%冷形变：588784MPa,合金化,利用合金元素对Ti和Ti的稳定作用，改变相组成，调整合金性能,.,15,钛及钛合金,钛合金,钛合金,钛合金,+钛合金,TA4TA8,TB1TB2,TC1TC10,分类,热处理,退火、淬火、时效,.,16,铜及铜合金,纯铜（紫铜）的特性,熔点1083,密度=,8.9103Kg/m3）,导电性、导热性好；抗蚀能力高,面心立方（Fcc）结构，无磁性，无同素异构转变,塑性好（=50%），,强度低240MPa,铸造性能好,减摩性耐磨性好，高的弹性极限和疲劳极限；,.,17,铜及铜合金,纯铜的分类,氧含量和生产方法的不同,工业纯铜,韧铜,无氧铜,脱氧铜,氧含量0.020.1%,氧含量0.003%,TIT4,TUITU2,TUP,TUMn,Mn脱氧铜,P脱氧铜,纯度降低,强化途径：,合金化,强度低,铜合金,.,18,铜及铜合金,铜合金,以锌作为主要合金元素的铜合金,黄铜,青铜,以锡作为主要合金元素的铜合金（最早）,黄铜以外的铜合金（现在）,锡青铜铝青铜铍青铜,.,19,黄铜,(1)黄铜以zn为主要合金元素的铜合金称为黄铜。按照化学成分，普通黄铜普通黄铜是铜锌二元合金。其力学性能随cu的质量分数变化。复杂黄铜：为了获得更高的强度、抗蚀性和良好的铸造性能，在Cu-Zn合金中加入A1、Fe、si、Mn、Ni等元素，形成复杂黄铜，如铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜、硅黄铜、锰黄铜、铁黄铜及镍黄铜等。,.,20,(2)青铜：青铜原指铜锡合金，青铜也可分为压力加工青铜(以青铜加工产品的形式供应)和铸造青铜2类。(3)白铜以Ni为主要合金元素的铜合金称为白铜。编号：BNi的名义质量分数。B代表“白铜”。例如，B19表示含w(Ni)19的普通白铜。,.,21,镁及镁合金,1纯镁2镁合金,.,22,1纯镁,纯镁为银白色的金属，熔点651，沸点1105，密度为1.749kgm3，相当于铝的2/3，是最轻的工程金属。镁的电极电位较低，抗蚀性很差，在潮湿的空气和海水中，容易受到腐蚀。当温度升高时，镁能被剧烈氧化以至燃烧。镁的力学性能很低，尤其是塑性，比铝低得多，这主要是由于其晶型为密排六方结构的缘故。因此纯镁不能用来作结构材料。,.,23,2.镁合金,镁合金作为结构材料，日益引入注目，这与它具有下列基本特性密切相关。(1)密度低，比强度高，比刚度高。这样就可以用来减轻发动机和其他机器零件的质量(2)镁合金有较大的承受冲击载荷的能力，有可能利用镁合金来制造受猛烈碰撞的零件(2)镁合金具有优良的可切削加工性和可抛光性。镁合金按产品状态可分为铸造镁合金和变形镁合金。,.,24,轴承合金,滑动轴承是汽车、拖拉机、机床及其他机器中的重要部件。轴承合金是制造滑动轴承中的轴瓦和内衬的材料。轴承支撑着轴，当轴旋转时，轴瓦和轴发生强烈的摩擦，并承受轴颈传递的周期性载荷。因此，轴承合金应具有以下性能：,.,25,轴承合金应具有以下性能：,1)足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的单位压力；(2)足够的塑性和韧度，高的疲劳强度，以承受轴颈的周期性载荷，并抵抗冲击和振动(3)良好的磨合能力，使其与轴能较快地紧密配合；(4)高的耐磨性，与轴的摩擦系数小，并能保持润滑油，减轻磨损；(5)良好的耐蚀性、导热性，较小的膨胀系数，防止摩擦升温而发生咬合,.,26,锡基轴承合金铅基轴承合金铝基轴承合金,.,27,1常见的金属晶格类型有哪几种？它们的晶格常数和原子排列有什么特点？2为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示各向异性？3在实际金属中存在哪几种晶体缺陷？它们对金属的力学性能有何影响？4金属结晶的基本规律是什么？工业生产中采用哪些措施细化晶粒?举例说明。,.,28,多晶体的塑性变形与单晶体的塑性变形有何异同？为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越好？已知金属Pb、Fe、Cu的熔点分别为327、1534、1083，试估算这些金属的再结晶温度范围?在室温下的变形属于冷加工还是热加工？,.,29,1何谓铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体和变态莱氏体？分别写出它们的符号和性能特点。2默画Fe-Fe3C相图，并用相组成和组织组成物填写相图各区。3分析碳含量为wc0.20%，0.77%和wc1.20%的碳钢的平衡结晶过程及室温平衡组织，并根据组织分析它们b、HBS和的高低。4计算碳含量为wc0.20%的碳钢在室温时珠光体和铁素体的相对量。5某工厂仓库积压了许多碳钢（退火态），由于管理不善，钢材混杂，经金相分析后发现其中铁素体占（体积）60%，珠光体占（体积）40%，试计算确定该钢材的碳含量为多少？并写出其钢号。,.,30,6一块低碳钢，一块白口铁，它们的形状、大小一样，请说出有哪些简便方法把它们区分开来。7根据Fe-相图，说明下列现象的原因：（1）低碳钢具有较好的塑性，而高碳钢具有较好的耐磨性；（2）钢中碳含量一般不超过1.35%；（3）碳含量为0.45%的碳钢要加热到1200开始锻造，冷却到800停止锻造。8“高碳钢的质量比低碳钢好”，这种说法对吗？碳钢质量的好坏主要按照什么标准确定？为什么?9.说明下列材料牌号的含义：Q235A、Q275、20、45Mn、T8A、ZG200-400。,.,31,C曲线的应用,.,32,1根据高速钢的热处理特点，说明合金元素对高速钢性能的影响。2指出下列合金钢