第5节铸铁及有色金属

1、本节主要内容本节主要内容 分类分类 石墨化概念及其影响因素石墨化概念及其影响因素 灰口铸铁总的性能特点灰口铸铁总的性能特点 4.2.2 4.2.2 常用灰口铸铁常用灰口铸铁 各自的生产工艺各自的生产工艺 各自的性能特点各自的性能特点 牌号及主要用途牌号及主要用途 影响铸铁石墨化的 因素可分为内因和 外因两个方面，内 因是化学成分，外 因是冷却速度。 影响石墨化的因素 一、一、 灰铸铁灰铸铁 1.1.组织：钢基体组织：钢基体+ +片状石墨片状石墨 2.2.工艺：直接浇注（或经孕育处理）工艺：直接浇注（或经孕育处理） 3.3.成分：成分：C C：3.0%3.0%3.8% 3.8% Si Si： 1

2、.5%1.5%3.0% 3.0% 4.4.性能特点：铸造性能最好性能特点：铸造性能最好 力学性能最差（力学性能最差（有效承载面有效承载面 积只有积只有30-50%），）， 5.5.热处理：由于这种铸铁中热处理：由于这种铸铁中G G的破坏作用很大，的破坏作用很大， 一般不进行以提高强度为目的的热处理，一般不进行以提高强度为目的的热处理， 主要进行消除内应力退火，有时进行表主要进行消除内应力退火，有时进行表 面淬火面淬火 四四 、蠕墨铸铁、蠕墨铸铁 1.1.组织：钢基体组织：钢基体+ +蠕虫状石墨蠕虫状石墨 2.2.工艺：蠕化处理工艺：蠕化处理 3.3.成分：碳成分：碳=3.0%4.0%=3.0%

3、4.0%硅硅=2.0%3.0% =2.0%3.0% 4.4.性能特点：力学性能较好（耐热性突出），铸造性能稍差性能特点：力学性能较好（耐热性突出），铸造性能稍差 5.5.热处理：与灰铸铁类似热处理：与灰铸铁类似 6.6.牌号及应用牌号及应用 1.定义定义 : 除黑色金属除黑色金属 ( 钢、铁钢、铁 ) 以外的所有以外的所有 金属。金属。 2.性能特点性能特点:具有独特的性能。具有独特的性能。 3.分类分类 重金属重金属(密度密度3.5); Cu、Ni 等。等。 轻金属轻金属(密度密度3.5); Al、Mg 等。等。 贵重金属贵重金属; Au、Ag、Pt 等。等。 稀有金属稀有金属; W、Ti、

4、Ra、Nb 等。等。 半金属半金属; Si、Te、B 等。等。 纯铝的分类纯铝的分类 高纯铝高纯铝有有L01L01L05L05五种，数字越大，纯度越高；五种，数字越大，纯度越高； 99.93%-99.999% 工业纯铝工业纯铝有有L7L7L1L1七种，数字越小，纯度越高。七种，数字越小，纯度越高。 98.0%-99.7% 工业高纯铝工业高纯铝有有LG1LG1LG5LG5五种，数字越大，纯度越高；五种，数字越大，纯度越高； 99.85%-99.90%） 铝合金铝合金 的分类的分类 形变铝合金形变铝合金 铸造铝合金铸造铝合金也可也可热处理热处理 强化强化 不能热处理不能热处理 强化铝合金强化铝合金

5、 能热处理能热处理 强化铝合金强化铝合金 变形强化（加工硬化）：适合于纯铝和变形强化（加工硬化）：适合于纯铝和 不能热处理强不能热处理强 化铝合金；化铝合金； 时效强化（重点）时效强化（重点）：可热处理强化铝合金；：可热处理强化铝合金； 变质处理（细晶强化）：适合铸造铝合金。变质处理（细晶强化）：适合铸造铝合金。 四四 铝合金的强化方式铝合金的强化方式 1.概念概念: 在固溶处理后的合金随时间延在固溶处理后的合金随时间延 续而发生进一步强化的现象。续而发生进一步强化的现象。 2.背景资料背景资料: 1906年德国年德国 Duralumin首次发现。首次发现。 1910年德国年德国A Welme

6、r 发明并获专利。发明并获专利。 1916年用于制造飞机。年用于制造飞机。 1938年年 Guinier Preston 建立学说。建立学说。 3.时效强化的步骤：时效强化的步骤： 固溶处理（淬火）固溶处理（淬火） 时效时效 得到过饱和得到过饱和 的相的相 过饱和相中过饱和相中 析出强化相析出强化相 4.种类种类 自然时效自然时效 人工时效人工时效 形变铝合金依据其性能特点可分为四种：形变铝合金依据其性能特点可分为四种： 防锈铝合金防锈铝合金LFLF 硬铝合金硬铝合金 LY LY 超硬铝合金超硬铝合金 LC LC 锻造铝合金锻造铝合金 LD LD 其中防锈铝合金为不可热处理强化铝合金，其它三其

7、中防锈铝合金为不可热处理强化铝合金，其它三 种为可热处理强化铝合金。种为可热处理强化铝合金。 成分：成分： Al-MnAl-Mn系、系、Al-MgAl-Mg系系 性能：性能： 具有很高的塑性、较低或中等的强度、优良具有很高的塑性、较低或中等的强度、优良 的耐蚀性能和良好的焊接性能。防锈铝只能用的耐蚀性能和良好的焊接性能。防锈铝只能用 冷变形来强化，一般在退火态或冷作硬化态使冷变形来强化，一般在退火态或冷作硬化态使 用。用。 应应 用：用： 常用代号常用代号F2F2、LF3LF3等，等，广泛用于广泛用于民用和民用和航空航航空航 天工业中，如制造油箱、管道、铆钉、飞机行天工业中，如制造油箱、管道、

8、铆钉、飞机行 李架等。李架等。 飞机翼梁飞机翼梁( (腹板为硬铝合金腹板为硬铝合金) ) 压气机叶片压气机叶片 种类种类 代号代号 1.铸铸造造铝铝 硅硅合金合金(又称又称硅铝明硅铝明)( ZL101ZL111 ) : 良好的铸造性能，良好的铸造性能，密度较小，具有优良的耐蚀密度较小，具有优良的耐蚀 性、耐热性和焊接性；性、耐热性和焊接性；用于制造形状复杂但强用于制造形状复杂但强 度要求不高的铸件，如飞机、仪表壳体等；制造低、度要求不高的铸件，如飞机、仪表壳体等；制造低、 中强度的形状复杂的铸件，如电机壳中强度的形状复杂的铸件，如电机壳 体、气缸体、风机叶片、发动机活塞等。体、气缸体、风机叶片

9、、发动机活塞等。 活塞活塞( (裙部为铝硅合金裙部为铝硅合金) ) 2.铸铸造造铝铝 铜铜合金合金 ( ZL201ZL203 ) : 有高的强度、塑性及耐热性有高的强度、塑性及耐热性,但铸但铸 造性能和耐蚀性较差。主要用于制造造性能和耐蚀性较差。主要用于制造 较高温度下工作的要求高强度的零件，较高温度下工作的要求高强度的零件， 如内燃机气缸头、增压器导风叶轮等。如内燃机气缸头、增压器导风叶轮等。 汽缸头汽缸头 3.铸铸造造铝铝 镁镁合金合金 ( ZL301、ZL302 ) : 有高的强度和耐蚀性有高的强度和耐蚀性,密度小，但铸造密度小，但铸造 性能和耐热性较差。性能和耐热性较差。船舶零件、氨用

10、船舶零件、氨用 泵体泵体 鼓风机用密封件鼓风机用密封件(ZL102)(ZL102)及及 抗空架件抗空架件(ZL301)(ZL301) 船舶零件船舶零件 4.铸铸造造铝铝 锌锌合金合金 ( ZL401、ZL402 ) : 具有较好的铸造性，价格便宜，能自淬具有较好的铸造性，价格便宜，能自淬 火，但耐蚀性差，密度大。火，但耐蚀性差，密度大。主要用于制造形主要用于制造形 状复杂的汽车、拖拉机的发动机和仪器仪表状复杂的汽车、拖拉机的发动机和仪器仪表 零件。零件。 大型空压机活塞大型空压机活塞(ZL401)(ZL401) 汽车零件汽车零件 2.铜合金的分类铜合金的分类 黄铜黄铜 : Cu Zn 白铜白铜

11、 : Cu Ni 青铜青铜 : 除黄铜和白除黄铜和白 铜外的所有铜外的所有 铜合金。铜合金。 ( Z ) H 90 含铜量含铜量 WCu = 90% 黄铜黄铜 铸造铸造 v装饰黄铜装饰黄铜 - H90 v弹壳黄铜弹壳黄铜 - H70 ( H68 ) v日用黄铜日用黄铜 - H62 ( H59 ) 法兰阀法兰阀闸阀闸阀 冷凝器管冷凝器管 1.定义定义:在黄铜中加入在黄铜中加入Al、Fe、Si、Cr、 Ni、Sn、Mn 等元素所形成的合金。等元素所形成的合金。 2.牌号牌号: H Al 59 - 3 含铝量含铝量WAl = 3% 含铜量含铜量WCu = 59% 海军黄铜海军黄铜 - HSn62 -

12、 1 易切削黄铜易切削黄铜 - HPb59 - 1 4.黄铜的自裂与脱锌黄铜的自裂与脱锌: v自裂自裂 - 应力腐蚀应力腐蚀 : 黄铜黄铜在塑性变形后产在塑性变形后产 生较大应力生较大应力,在在潮湿空气潮湿空气中或在中或在微微 量氨量氨的气份中发生应力腐蚀。含的气份中发生应力腐蚀。含 锌量越高锌量越高, 应力腐蚀倾向越大。应力腐蚀倾向越大。 v脱锌脱锌 - 锌的电极电位远低于铜锌的电极电位远低于铜 , 所以在所以在 盐水中黄铜极易发生电化学腐蚀。盐水中黄铜极易发生电化学腐蚀。 5.黄铜的热处理黄铜的热处理 : 去应力退火去应力退火 : 在在200300左右退左右退 火火,提高塑性和弹性极提高塑

13、性和弹性极 限限,消除应力腐蚀。消除应力腐蚀。 再结晶退火再结晶退火 : 在在500700左右退左右退 火火,消除加工硬化消除加工硬化,恢复恢复 塑性。塑性。 Z Q Sn10 1 其它合金元其它合金元 素含量为素含量为1% 主加元素锡其含主加元素锡其含 量为量为WSn = 10% 青铜青铜 铸造铸造 锡青铜的性能和应用锡青铜的性能和应用 锡青铜的性能：良好的耐蚀性、减磨性、抗磁性和低锡青铜的性能：良好的耐蚀性、减磨性、抗磁性和低 温韧性，在大气、海水、蒸气、淡水及无机盐溶液中温韧性，在大气、海水、蒸气、淡水及无机盐溶液中 的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在亚硫酸钠、酸和氨水的耐蚀性比纯铜和黄铜好，

14、但在亚硫酸钠、酸和氨水 中的耐蚀性较差；锡青铜的铸造收缩率很小，可铸造中的耐蚀性较差；锡青铜的铸造收缩率很小，可铸造 形状复杂的零件。形状复杂的零件。 常用锡青铜：常用锡青铜：QSn4-3QSn4-3、QSn6.5-0.4QSn6.5-0.4、 ZCuSn10Pb1ZCuSn10Pb1等，等， 主要用于制造弹性元件、耐磨零件、抗磁及耐蚀零件，主要用于制造弹性元件、耐磨零件、抗磁及耐蚀零件， 如弹簧、轴承、齿轮、蜗轮、垫圈等。如弹簧、轴承、齿轮、蜗轮、垫圈等。 1.铝青铜铝青铜 : QAl7等；等；强度、硬度、耐磨性、耐热性、耐强度、硬度、耐磨性、耐热性、耐 蚀性都高于黄铜和锡青铜，是无锡青铜中

15、应用最广的一蚀性都高于黄铜和锡青铜，是无锡青铜中应用最广的一 种。主要用于制造齿轮、轴承、摩擦片、蜗轮、螺旋桨种。主要用于制造齿轮、轴承、摩擦片、蜗轮、螺旋桨 等。等。 2.铍青铜铍青铜 : QBe2等；等；铜合金中性能最好的一种，唯一可铜合金中性能最好的一种，唯一可 固溶强化的铜合金；具有很高的强度、弹性、耐磨性、固溶强化的铜合金；具有很高的强度、弹性、耐磨性、 耐蚀性及耐低温性，良好的导电、导热性，无磁性、受耐蚀性及耐低温性，良好的导电、导热性，无磁性、受 冲击时不产生火花，还具有良好的冷、热加工和铸造性冲击时不产生火花，还具有良好的冷、热加工和铸造性 能；用于制造重要的精密弹簧、膜片等弹性元件，高速、能；用于制造重要的精密弹簧、膜片等弹性元件，高速、 高温、高压下工作的轴承等耐磨零件，防爆工具等。高温、高压下工作的轴承等耐磨零件，防爆工具等。 一一. 定义定义 : 工件体工件体 轴轴 轴瓦轴瓦 二二.性能要求性能要求 : 各类型轴瓦各类型轴瓦 n1. 足够的强度和硬度，以承足够的强度和硬度，以承 受轴颈较大的单位压力。受轴颈较大的单位压力。 n2. 足够的塑性和韧性，高的足够的塑性和韧性，高的 疲劳强度，以承受轴颈的周疲劳强度，以承受轴颈的周 期性载荷，并抵抗冲击和振期性载荷，并抵抗冲击和振 动。动。 n3. 良好的磨合能力，使其与良好的磨合能力，使其与 轴能较快地紧密配合