材料成型与工艺

材料成型与工艺第1页，共74页，2023年，2月20日，星期一2.1金属材料概述在日常生活和工业生产中能接触到的小到锅、勺、刀、剪等生活用品，大到机器设备、交通工具、大型建筑物等，哪一样都离不开金属。所以，现在有人把金属的生产和运用作为衡量一个国家工业水平的标志。金属在今天工业产品材料中占据着中心的地位。2.1.1金属材料分类金属材料包括金属和以金属为主的合金。主要分为：黑色金属：铁(纯铁、铸铁)、钢有色金属：铝、铜、镁、钛、金、银及其合金第2页，共74页，2023年，2月20日，星期一2.1.2金属及合金的概念

1、金属的概念

在已知的100多种元素中，金属元素约80余种。金属在常温条件下都多晶体。

晶体是指组成原子按一定规则排列。金属晶体结构一般有三种：体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格第3页，共74页，2023年，2月20日，星期一2、结晶的概念金属及合金从液体状态转变为固体状态并形成晶体结构的过程称为结晶。结晶过程是由晶核的形成和成长这样两个同进并行的环节组成的。金属液在达到结晶温度时，首先形成一些极细小的微晶体（即晶核）。随着时间的推移，液体中的原子不断向晶核聚集，使晶核长大；与此同时液体中会不断有新的晶核形成并长大，直到每个晶粒长大到相互接触，液体消失为止，得到了多晶体的金属结构。

在常温下，晶粒越细小，金属的强度、硬度就越高，塑性、韧性也越好。反之则力学性能差。第4页，共74页，2023年，2月20日，星期一同素异构转变大多数金属结晶后晶格结构的类型保持不变，少数如铁、锰、锡、钛、铝等，在固态范围内，因温度的变化还会出现晶体结构的转变，称为同素异构转变。同素异构转变是钢铁一个重要特性，是能够进行热处理来改变性能的基础。1538℃

1394℃

912℃（液态）Fe←———→δ-Fe←————→γ-Fe←————→α-Fe。结晶晶格类型转变晶格类型转变第5页，共74页，2023年，2月20日，星期一3、合金的概念合金：是指由两种或两种以上金属元素（或金属与非金属元素）组成的具有金属特性的物质。组元：是指组成合金的最基本而独立的物质。二元合金、三元合金合金系：组元不变，当组元比例发生变化，可配制出一系列不同成分、不同性能的合金，这一系列的合金构成一个合金系统，简称合金系。铁碳合金分类：纯铁：Wc≤0.0218%碳钢：0.0218%<Wc≤2.11%。铸铁：2.11%<Wc≤6.69%钛合金第6页，共74页，2023年，2月20日，星期一4、合金元素对钢铁性能的影响？合金元素：Mn(锰)、Si（硅）、Cr（铬）、Ni（镍）、Mo（钼）、W（钨）、V（钒）、Ti（钛）、Nb（铌）、Zr（锆）、Re（稀土元素：铼）锰（Mn）：在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢具有较高的强度和硬度。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。铬（Cr）：能增加钢的机械性能和耐磨性。一般又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加钢的耐蚀性和耐热性等。硅（Si）：硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和强度。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。硅量增加，会降低钢的焊接性能。第7页，共74页，2023年，2月20日，星期一2.1.3金属的造型特征金属材料除了来源丰富、价格也较便宜外，还具有许多优良的造型特征，主要有：1.具有特有的颜色，良好的反射能力，不透明性及金属光泽。2.具有良好的延展性（塑性变形能力）——由于金属键没有方向性，金属表现出良好的承受塑性变形的能力。3.表面工艺性好——在金属表面可进行各种装饰工艺获得理想的质感。4.其它性能——金属还具有良好的导电性和导热性上述特性明确地反映了金属的本质，因此，在工业产品材料中，常常把金属视为特殊光泽、优良导热和良好塑性的造型材料。第8页，共74页，2023年，2月20日，星期一2.2金属材料的性能金属材料的性能包含使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，它包括物理性能、化学性能和机械（力学）性能等；工艺性能是指金属材料在制造过程中适应加工的性能，如铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能以及热处理工艺性等2.2.1金属使用性能（物理性能）金属的物理性能主要包括密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性和磁性等。1.密度：材料在绝对密实的状态下单位体积的质量一般将密度小于5g/cm3的金属称为轻金属，大于5g/cm3的金属称为重金属。第9页，共74页，2023年，2月20日，星期一2.熔点：金属和合金熔化时所需要的温度称为熔点。纯金属都有固定的熔点，合金的熔点取决于它的化学成分。3．热导率—导热性材料将热量从一侧表面传递到另一侧表面的性质称为导热性。4.热膨胀系数--热膨胀性材料由于温度上升或下降会出现膨胀或收缩。5、电阻率--导电性电阻率是表示材料导电能力的性能指标。6.磁性金属材料在磁场中受到磁化的性能称为磁性。2.2.2金属使用性能（化学性能）金属的化学性能主要有；耐腐蚀性、抗氧化性⒈耐腐蚀性金属材料在常温下抵抗氧气、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。2.抗氧化性金属材料在加热时阻止氧化作用的能力称为抗氧化性。金属的氧化性随温度的升高而增加。第10页，共74页，2023年，2月20日，星期一2.2.3金属的机械性能金属材料的机械性能主要是指力学性能即受外力作用时所反映出来的性能。主要有强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。1.强度强度是金属材料抵抗外力荷载而不致失效的能力。2.塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。3.硬度硬度是金属材料抵抗更硬物体压入其内的能力。4.韧性金属材料抵抗冲击载荷的能力，叫做冲击韧性。5.疲劳强度疲劳强度是指材料经受无数次应力循环时的最大应力。金属材料的各种机械性能并非相互孤立，而是有一定联系的，通常提高金属材料的强度、硬度则往往会降低其塑性、韧性。为了提高塑性、韧性，有时就会削弱其强度。第11页，共74页，2023年，2月20日，星期一σe：试样保持弹性变形的最大应力；σs屈服点：试样出现屈服现象（即材料开始产生宏观塑性变形）时的应力σb抗拉强度：试样拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度力-伸长曲线和拉伸式样拉伸试验机第12页，共74页，2023年，2月20日，星期一

硬度的测量主要有三种：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度洛氏硬度测量仪第13页，共74页，2023年，2月20日，星期一

工艺性能铸造性锻压性焊接性切削加工性2.2.4金属的工艺性能在选用金属材料时，除了按设计要求考虑必要的使用性能外，还必须同时考虑其工艺性能。金属材料的工艺性能是指其经受各种加工方法的难易程度，实质上是物理、化学、机械性能的综合。按照工艺方法的不同，可分为铸造性、锻压性、焊接性和切削加工性等。1.铸造性是指金属材料的铸造时的流动性、收缩性和偏析倾向等。2.锻压性是金属能否用锻压方法制成优良锻压件的性能。3.焊接性是指金属材料易于用焊接方法连接起来，而且不需附加特殊措施即能获得优良焊接质量的性能。4.切削加工性金属材料是否易于被刀具切削的性能，称为切削加工性。第14页，共74页，2023年，2月20日，星期一2.3.1纯铁纯铁有极好的铁磁性，主要用于制造磁铁或磁极的铁心，通常不用纯铁来制造具有强度要求的结构和外观材料。2.3常用的黑色金属钢铁在产品设计中获得了广泛的应用，它的产量大约占金属材料总产量的90%以上。钢铁根据含碳量可分为三大类：纯铁、钢、铸铁。第15页，共74页，2023年，2月20日，星期一2.3.2钢（碳钢）钢是含碳量在0.02%-2.11%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类：轴承钢碳素钢合金钢合金结构钢

低合金结构钢易切削结构钢调质钢弹簧钢渗碳钢轴承钢合金工具钢特殊性能钢量刃具钢模具钢

不锈钢耐热钢耐磨钢钢铸造碳钢普通碳素结构钢碳素工具钢优质碳素结构钢第16页，共74页，2023年，2月20日，星期一一、碳素钢（1）普通碳素结构钢主要用于一般工程结构和普通机械零件。碳素结构钢通常热轧成各种型材（如圆钢.方钢.工字钢等），一般不经热而直接使用。

常用：Q195、Q215通常轧制成薄板、钢筋供应市场。也可用于制作铆钉、螺钉、轻负荷的冲压零件和焊接结构件等。Q235、Q255强度稍高，可制作螺栓、螺母、销子、吊钩和不太重要的机械零件以及建筑结构中的螺纹钢、型钢、钢筋等。注:Q235的含义是屈服点符号及数值。第17页，共74页，2023年，2月20日，星期一第18页，共74页，2023年，2月20日，星期一（2）优质碳素结构钢主要用于机械零件，一般都要经过热处理后使用。

常用：

08F钢，含碳量分数低，塑性好，强度低，轧成薄板，主要用于冷冲压件如家电、汽车和仪表外壳；

20钢，冷塑性变形和焊接性好可用于强度要求不高的零件及渗碳零件，例如机罩、焊接容器，小轴、螺母、垫圈及渗碳齿轮等；45钢，经调质后可获得良好的综合力学性能，中碳钢主要用于受力较大的机械零件，如齿轮、连杆、轴等

65钢（65Mn）钢具有较高的强度；可用于制造各种弹簧、机车轮缘、低速车轮等。说明：45钢表示钢中平均含碳量的万分数是45，即含碳量为0.45%的钢。第19页，共74页，2023年，2月20日，星期一第20页，共74页，2023年，2月20日，星期一

(3)碳素工具钢

适用于各种手用工具。此类钢一般以退火状态供应市场。使用时再进行适当的热处理。

第21页，共74页，2023年，2月20日，星期一碳素工具钢的牌号、化学成分、性能和用途（摘自GB/T1298-86）说明：T8表示碳素工具钢中平均含碳量的千分数是8，即含碳量为0.8%的钢。第22页，共74页，2023年，2月20日，星期一（4）铸钢

主要用于制造形状复杂，力学性能要求高，而在工艺上又很难用锻压等方法成形的比较重要的机械零件，例如汽车的变速箱壳，机车车辆的车钩和联轴器等。工程用铸造碳钢的牌号、化学成分、力学性能及应用举例（摘自GB/T11352-95）

第23页，共74页，2023年，2月20日，星期一二、合金钢1、合金钢牌号表示方法合金钢的牌号是由含碳量数字、合金元素符号及合金元素含量数字顺序及汉语拼音字母组成的。如60Si2Mn、1Gr13、GCr15等。（1）含碳量数字当含碳量数字为两位数时，表示钢中平均含碳量的万分数；当含碳量数字为一位数时，表示钢中平均含碳量的千分数。例如60Si2Mn钢平均WC为万分之六十即0.6%，1Gr13钢平均WC为千分之一即0.1%。（2）合金元素含量数字表示该合金元素平均含量的百分数。当合金元素平均含量小于1.5%时不标数字。例如60Si2Mn钢平均WSi=2%、WMn＜1.5%。（3）符号当采用汉语拼音字母表示产品名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表产品名称的汉语拼音中选取第一个字母，加在牌号首或尾部。如GCr15（G表示滚动轴承）、Y40Mn（Y表示易切削钢）。上面介绍的是一般情况。合金钢的牌号表示中还有一些特例，如有的钢不标含碳量数字（如Cr06）；有的钢含碳量数字为“0”或“00”（如0Cr19Ni9wC＜0.08%、00Cr12wC＜0.03%）、有的牌号中合金元素含量数字为千分数（如GCr15）等等。第24页，共74页，2023年，2月20日，星期一2、合金结构钢

(1)低合金结构钢牌号表示方法与碳素结构钢相同，但屈服点数值高。常用的有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460，其中Q345应用最广泛。

低合金结构钢是一类可焊接的低碳低合金工程结构用钢，具有较高的强度，良好的塑性、韧性，良好的焊接性、耐蚀性和冷成形性，适于冷弯和焊接，广泛用于桥梁、车辆、船舶、锅炉、高压容器和输油管等。第25页，共74页，2023年，2月20日，星期一(2)易切削结构钢

易切削结构钢具有小的切削抗力、对刀具的磨损小，切屑易碎、便于排除等特点，主要用于成批大量生产的螺柱、螺母、螺钉等标准件，也可用于轻型机械如自行车、缝纫机、计算机零件等。易切削结构钢常用牌号有：Y12，Y12Pb、Y15、Y30、Y40Mn、Y45Ca等，钢号中首位字母“Y”表示钢的类别为易切削结构钢，其后的数字为碳质量的万分之几，末位元素符号表示主要加入的合金元素（无此项符号的钢表示为非合金易切削钢）。第26页，共74页，2023年，2月20日，星期一（3）渗碳钢

渗碳钢通常是指需经渗碳处理后使用的钢材，具有外硬内韧的性能，用于承受冲击的耐磨件。

常用合金渗碳钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途（摘自GB/T3077—1999）第27页，共74页，2023年，2月20日，星期一（4）调质钢

合金调质钢主要用于制造在多种载荷（如扭转、弯曲、冲击等）下工作，受力比较复杂，要求具有良好综合力学性能的重要零件，一般需经调质处理后使用。如汽车、拖拉机、机床等上的齿轮、轴类件、连杆、高强度螺栓等。它是机械结构用钢的主体。第28页，共74页，2023年，2月20日，星期一常用合金调质钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途（摘自GB/T3077—1999）第29页，共74页，2023年，2月20日，星期一（5）弹簧钢

弹簧是起缓冲、减振和储能等作用。弹簧一般是在交变应力下工作，常见的破坏形式是疲劳破坏。第30页，共74页，2023年，2月20日，星期一常用合金弹簧钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途（摘自GB/T1222—1984）

第31页，共74页，2023年，2月20日，星期一（6）轴承钢牌号前用字母“G”表示滚动轴承钢的类别，后附元素符号Cr和其平均含量的千分数及其它元素符号。如GCr4、GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo，目前应用最广泛的是GCr15。

第32页，共74页，2023年，2月20日，星期一常用轴承钢的牌号、化学成分、热处理及用途（摘自GB18254-2000）第33页，共74页，2023年，2月20日，星期一2、合金工具钢工具钢用于制造各种工具，如量具、刃具、模具等。1．量具刃具钢用于制造低速切削刃具（如木工工具、钳工工具、钻头、铣刀、拉刀等）及测量工具（如卡尺、千分尺、块规、样板等）。量具刃具钢要求具有高硬度（62～65HRC）、高耐磨性、足够的强韧性、高的热硬性（即刃具在高温时仍能保持高的硬度）；为保证测量的准确性，要求量具刃具钢具有良好的尺寸稳定性。

扳牙丝锥量具第34页，共74页，2023年，2月20日，星期一常用量具刃具钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途(摘自GB1299-2000)

注：表中Cr06钢的平均wC＞1%，为与结构钢区别，不标含碳量数字。其平均wCr=0.6%。第35页，共74页，2023年，2月20日，星期一（2）模具钢：用来制作模具的钢，通常分为冷模、热模、塑料模冷作模

注塑模

第36页，共74页，2023年，2月20日，星期一不锈钢反应锅

酸碱喷射器3、特殊性能钢（1）不锈钢

不锈钢是不锈钢和耐酸钢的统称。应能够抵抗空气、蒸汽、酸、碱、盐等腐蚀性介质的腐蚀。第37页，共74页，2023年，2月20日，星期一第38页，共74页，2023年，2月20日，星期一（2）耐热钢在航空、锅炉、汽轮机、动力机械、化工、石油、工业用炉等部门中，许多零件是在高温下使用的，要求钢具备高温抗氧化性和高温强度。第39页，共74页，2023年，2月20日，星期一第40页，共74页，2023年，2月20日，星期一（3）耐磨钢（高锰耐磨钢）耐磨钢用于工作时受到剧烈的冲击或较大压力作用、摩擦磨损严重的机械零件，如坦克或拖拉机履带板、球磨机滚筒衬板、破碎机牙板、挖掘机的铲齿及铁路上的道岔等，也可制用保险箱钢板、防弹板。第41页，共74页，2023年，2月20日，星期一2.3.3铸铁铸铁用于锻造或铸造。铸铁中至少含有2%的碳以及1%-3%的硅。碳在铸铁中可能以渗碳体（Fe3C)或石墨(G)形式存在，

1、铸铁的分类根据碳的存在形式，可分为三类：（1）白口铸铁：碳绝大部分以渗碳体的形式存在。因断口呈银白色。硬度高，脆性大，难以切削加工。（2）灰口铸铁：碳主要以石墨的形式存在，断口呈灰色，是工业上最常用的铸铁。根据其石墨（石墨的力学性能几乎为零，可以把铸铁看成是布满裂纹或空洞的钢）的存在形式不同，可分为四类：

灰铸铁:片状石墨球墨铸铁:球状石墨

可锻铸铁:团絮状石墨蠕墨铸铁:蠕虫状石墨（3）麻口铸铁：碳一部分以石墨存在，另一部分以渗碳体存在，断口呈黑白相间，脆性较大，很少使用。第42页，共74页，2023年，2月20日，星期一2、灰口铸铁的性能

（1）力学性能灰口铸铁的抗拉强度、塑性和韧性低于钢。石墨的形状、数量多少、尺寸大小、分布情况，对力学性能的影响就越大。但石墨的存在对灰铸铁的抗压强度影响不大，灰口铸铁的抗压强度与钢相近。

（2）其他性能良好的铸造性能：流动性好，凝固过程中析出比容较大的石墨，减小凝固收缩。良好的减振性石墨对铸铁件承受振动能起缓冲作用，减弱晶粒间振动能的传递。良好的耐磨性能石墨本身也是一种良好的润滑剂，脱落在摩擦面上的石墨可起润滑作用。良好的切削加工性能在进行切削加工时，石墨起着减摩、断屑的作用；由于石墨脱落形成显微凹穴，起储油作用。第43页，共74页，2023年，2月20日，星期一灰铸铁中的片状石墨各种灰铸铁件(3)灰铸铁灰铸铁被广泛地用来制作各种受压应力作用和要求消震的机床床身与机架、结构复杂的壳体与箱体、承受摩擦的缸体与导轨等。牌号HT250：表示φ30mm试棒的最小抗拉强度值为250MPa的灰铸铁。第44页，共74页，2023年，2月20日，星期一灰铸铁的牌号、力学性能及用途（摘自GB/T9439－1988）

第45页，共74页，2023年，2月20日，星期一(4)球墨铸铁

经过球化处理的铸铁液，浇注后石墨结晶球状，获得球墨铸铁，球墨铸铁的力学性能优于灰铸铁，与钢相近，可用它代替铸钢和锻钢制造各种载荷较大、受力较复杂和耐磨损的零件。

牌号QT700-2：表示最低抗拉强度为700MPa、最低断后伸长率δ为2％的球墨铸铁。第46页，共74页，2023年，2月20日，星期一第47页，共74页，2023年，2月20日，星期一（5）可锻铸铁可锻铸铁由于石墨呈团絮状，大大减弱了对基体的割裂作用，与灰铸铁相比，具有较高的力学性能，尤其具有较高的塑性和韧性，因此被称为“可锻”铸铁，但实际上可锻铸铁并不能锻造。牌号KTH350-10：表示最低抗拉强度为350MPa、最低断后伸长率为10％的黑心可锻铸铁，即铁素体可锻铸铁；KTZ650-02：表示最低抗拉强度为650MPa、最低断后伸长率为2％的珠光体可锻铸铁。黑心可锻铸铁的强度、硬度低，塑性、韧性好，用于载荷不大、承受较高冲击、振动的零件。珠光体基体可锻铸铁因具有高的强度、硬度，用于载荷较高、耐磨损并有一定韧性要求的重要零件。第48页，共74页，2023年，2月20日，星期一可锻铸铁的牌号、力学性能及用途（摘自GB9440－1988）第49页，共74页，2023年，2月20日，星期一（6）蠕墨铸铁铸铁液经蠕化处理后可得到具有蠕虫状石墨的蠕墨铸铁。蠕虫状石墨的形态介于片状与球状之间，所以蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。牌号RuT300：表示最低抗拉强度为300MPa的蠕墨铸铁。蠕墨铸铁主要用于承受热循环载荷、结构复杂、要求组织致密、强度高的铸件，如大马力柴油机的汽缸盖、汽缸套、进（排）气管、钢锭模、阀体等铸件。

第50页，共74页，2023年，2月20日，星期一蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途（摘自JB4403－1987）

说明：合金铸铁：在铸铁中加入一定量的合金元素，使之具有某些特殊性能，提高其适应性和扩大其使用范围，这种铸铁称为合金铸铁。常见的如耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。第51页，共74页，2023年，2月20日，星期一2.4常用的有色金属工业上把钢铁材料以外的其他金属及其合金统称为有色金属材料，有色金属的种类很多。虽然有色金属材料与黑色金属材料相比产量低、价格高，但由于其具有某些特殊性能，在机械制造、化工、电器、航空、航天、冶金以及国防等领域得到广泛应用。有色金属分类：重金属(密度＞3.5);Cu、Ni等轻金属(密度＜3.5);Al、Mg等贵重金属;Au、Ag、Pt等稀有金属;W、Ti、Ra、Nb等半金属;Si、Te、B等第52页，共74页，2023年，2月20日，星期一2.4.1铝及铝合金铝及铝合金是工业造型材料中用量最大的有色金属。纯铝的比重小（2.7g/cm3）,质轻，导电性好，耐蚀性强，强度高，因此在航空、电气和机械工种中应用很广。

1、铝的分类（1）纯铝纯铝分为高纯铝和工业纯铝两类。高纯铝主要用于科学研究及制造电容器。工业纯铝可制作电线、电缆和器皿等。（2）铝合金铝合金是以铝为基加入其他合金元素（铜、硅、镁、锌、锰等）而组成的合金，铝合金质轻，强度高，比强度值接近或超过钢，具有优良的导电，导热性和抗浊性，易加工，耐冲压，并且可阳极氧化成各种颜色。铝合金铸造铝合金变形铝合金苹果电脑第53页，共74页，2023年，2月20日，星期一2、铝的代号牌号表示法

代号：用“铝”和“合金类别”的汉语拼音字首及合金顺序号表示。纯铝用L，铝合金用（LF防锈铝、LY硬铝、LC超硬铝、LD锻铝）。其后的数字表示序号，序号数字愈大，纯度愈低。

例如LF21表示为21号防锈铝合金；LY11表示为11号硬铝合金。

第54页，共74页，2023年，2月20日，星期一牌号：采用国际四位数字体系和四位字符体系表示。

第一位数字表示铝及其合金的组别，用1、2、3，……9依次表示纯铝以及以铜、锰、硅、镁、镁和硅、锌、其他合金元素为主要合金元素的铝合金及备用组；

第二位数字或字母表示原始纯铝或铝合金的改型情况。当数字为0或字母A时，表示原始纯铝和原始合金；如数字为1-9或B-Y表示改型情况，即该合金在原始合金的基础上允许有一定的偏差；

第三、第四位数字表示同一组中的不同铝合金，纯铝则表示铝的最低质量分数中小数点后面的两位数字。

例如：代号L1=牌号1070表示纯度为99.70%的变形工业纯铝；2A11表示主要合金元素为铜的11号原始变形铝合金。第55页，共74页，2023年，2月20日，星期一3、变形铝合金

按其成分和性能特征分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。1．防锈铝（LF）

防锈铝主要有Al-Mg或Al-Mn系，这类铝合金不能热处理强化，只能通过冷变形强化。常用的代号有LF5、LF11、LF21等。其性能特点是耐蚀性好，而且塑性和焊接性能良好，但强度不高。这类合金主要用于冲压方法制成的中、轻载荷焊接件和耐蚀件，如油箱、导管和生活器具等。2．硬铝（LY）

硬铝主要为Al-Cu-Mg系合金。这类合金可以通过固溶热处理和时效处理来获得高强度，抗拉强度σb可达450MPa。常用代号有LY1、LY2、LY12等。其性能特点是强度、硬度高，但耐蚀性低于纯铝，特别是不耐海水腐蚀。这类合金主要用于制造密度要求小的中等强度结构件，在航空工业上应用较多，如飞机上的骨架零件、螺旋桨叶片等。第56页，共74页，2023年，2月20日，星期一3．超硬铝（LC）

超硬铝为Al-Cu-Mg-Zn系合金，它是在硬铝合金的基础上加入锌元素而制成的。锌能溶于固溶体起固溶强化作用，还能与铜、镁等元素共同形成多种复杂的强化相，经固溶热处理、人工时效后强度高于硬铝合金。例如LC4的抗拉强度σb高达600MPa。常用的代号有LC4、LC6等。超硬铝合金的耐蚀性较差，多用于制造飞机上受力较大，要求强度高的部件，如飞机的大梁、桁架、翼肋、起落架等。硬铝和超硬铝的耐腐蚀性不如纯铝，常采用压延法在其表面包覆铝，以提高耐腐蚀性。

4．锻铝（LD）锻铝大多为Al-Cu-Mg-Si系合金。这类合金在加热状态下具有优良的锻造性，故称锻铝。锻铝可以通过热处理强化，其力学性能与硬铝相近。主要用于制造要求密度小、中等强度、形状比较复杂的锻件，如离心式压气机的叶轮、飞机操纵系统中的摇臂等。第57页，共74页，2023年，2月20日，星期一变形铝合金牌号、性能、应用

第58页，共74页，2023年，2月20日，星期一4、铸造铝合金铸造铝合金的代号用“ZL”（铸铝的拼音字首）加三位数字表示。在三位数字中，第一位数字表示合金类别：1——Al-Si系，2——Al-Cu系，3——Al-Mg系，4——Al-Zn系，第二、第三位表示顺序号。牌号：用Z+基本元素（铝元素）符号+主要添加合金元素符号+主要添加合金元素的百分含量表示。优质合金在牌号后面标注“A”，压铸合金在牌号前面冠以字母“YL”。例如：ZAlSi12表示WSi=12%，余量为铝的铸造铝合金。第59页，共74页，2023年，2月20日，星期一第60页，共74页，2023年，2月20日，星期一部分铸造铝合金的牌号、代号、主要特点及用途举例（摘自GB/T1173-1995、GB/T15115-94）第61页，共74页，2023年，2月20日，星期一2.4.2铜及铜合金

铜及铜合金是历史上应用最早的有色金属，目前作为工业造型材料使用的主要有工业纯铜、黄铜、青铜等。1、纯铜纯铜又称紫铜，导电性、导热性优良，抗大气腐蚀性能良好。塑性好，容易进行冷、热塑性加工，强度和硬度较低，通过冷变形可使之强化。代号：代号中的“T”为铜的汉语拼音字首，其后的数字表示序号，序号愈大，纯度愈低。T1、T2、T3的铜质量分数分别为wCu=99.95％、wCu=99.90％、wCu=99.70％，其余为杂质。纯铜主要用于制造电线、电缆、电子元件和配制合金。纯铜和铜合金的低温力学性能很好，所以是制造冷冻设备的主要材料，一般不宜用于制造受力的结构零件。第62页，共74页，2023年，2月20日，星期一2、铜合金是以铜为基体，加入合金元素形成的合金。铜合金与纯铜比较，不仅强度高，而且具有优良的物理、化学性能，故工业中广泛应用的是铜合金。（1）铜合金的分类根据化学成分，铜合金分为黄铜、白铜、青铜三类；

黄铜：是指以铜为基，以锌为主加元素的铜合金；白铜：是指以铜为基，以镍为主加元素的铜合金；青铜：是指除黄铜和白铜以外的铜合金，主要有锡青铜、铝青铜、铍青铜等。根据加工方法可分为压力加工铜合金和铸造铜合金。第63页，共74页，2023年，2月20日，星期一（2）黄铜

是指以铜为基，以锌为主加元素的铜合金；普通黄铜

是铜锌二元合金。牌号：用“H+数字表示”。H为“黄”字汉语拼音字母字首，数字表示铜的质量分数。例如H68表示平均WCu=68%，其余为锌的普通黄铜。

常见的普通黄铜

：H70、H68等：塑性好，适于制造形状复杂、耐腐蚀的冲压件，如弹壳、散热器外壳、导管、雷管等。H62、H59等：热加工性能好，适合进行热变形加工，有较高强度，可制造一般机器零件，如铆钉、垫圈、螺钉、螺帽等。H80等：含铜量高的黄铜，色泽金黄，并且具有良好的耐蚀性，可有作装饰品、电镀、散热器管等。铸造黄铜

牌号用“Z+铜和合金元素符号、合金元素平均质量百分数”表示。例如，ZCuZn38表示平均wZn=38%，其余为铜的铸造普通黄铜；ZCuZn16Si4表示平均wZn=16%、wSi=4%，其余为铜的铸造硅黄铜。第64页，共74页，2023年，2月20日，星期一第65页，共74页，2023年，2月20日，星期一（2）白铜白铜是以镍为主要添加元素的铜基合金，呈银白色，有金属光泽，故名白铜。铜镍之间彼此可无限固溶，从而形成连续固溶体。当把镍熔入红铜里，含量超过16％以上时，产生的合金色泽就变得洁白如银，镍含量越高，颜色越白。白铜中镍的含量一般为25%。纯铜加