机械工程材料 课件 高红霞 第8章铸铁、第9章有色金属、第11章非金属材料

《工程材料》第8章铸铁

第8章铸铁§1、基本理论一、铸铁定义生铁(C＞2.11%)

Fe3C二、铸铁分类白口铁

麻口铁

灰口铁

C以Fe3C存在

C以Fe3C、G存在

C以G存在

熔化铸造C存在形式主要由成分决定，其次受冷速影响。三、铸铁成分Fe+C(2.4～4.0%)＋Si、Mn

、

P、S

因C、Si较多，C大多以G存在，少量以Fe3C存在

四、铸铁组织用Fe—

G、Fe—Fe3C双重相图分析LL+AFe—

G、Fe—Fe3C双重相图AA+Fe3CA+GF+Fe3CF+GF(A+G)+AF+G冷速慢时P+G冷速快时F+P+G冷速中时即：钢基体＋GFF+P+GP五、铸铁分类灰铸铁(HT)

G片蠕墨铸铁(RUT)

G虫可锻铸铁(KT)

G团球墨铸铁(QT)

G球灰铁(F基）蠕铁(未侵蚀）球铁(F基）可铁(F基）六、铸铁性能与基体有关

F→F+P→P

Rm↑，A↓

与G有关

形状：G片→

G虫→

G条→

G球

Rm↑，A↑

大小：G越小，Rm越高

分布：G越均匀，Rm越高

与钢相比性能特点1、减震性好2、铸造性好3、切削加工性好4、缺口敏感性好5、成本低，工艺简单缺点：

Rm

低不可锻导热性差优点：七、铸铁热处理退火：消除白口、去应力表面淬火：高频、火焰、激光八、铸铁应用1、形状复杂件：

2、耐磨件：

机床床身、阀门、泵壳、风机壳、气缸体、缸盖

工作台、机床导轨

3、大批件：皮带轮九、铸铁发展历史减速器外壳阀门发动机气缸机床床身机架机床导轨铣床工作台泵皮带轮§2、各种铸铁牌号组织性能生产热处理应用灰铁HT150HT250FF+P+G虫PRm低A低

熔化浇注退火表淬箱体、气缸、工作台蠕铁RuT260RuT340FF+P+G片PRm较高热强热疲劳熔化蠕化浇注退火正火汽缸盖、排气管、压缩机壳可铁KTH330-08KTZ450-06F+G团P+G团Rm较高Rm高熔化浇注退火退火后桥、轮壳（轴、轮）球铁QT450-10QT700-2FF+P+G球PRm高A高熔化球化浇注退火正火调质后桥、轮壳轴、轮减速器外壳阀门发动机气缸机床床身机架汽车发动机气缸体汽车排气管汽车驱动桥汽车轮圈球铁阀体球铁曲轴§3、合金铸铁添加合金元素→高强度、耐热、耐蚀、耐磨高强铸铁加Cr,Ni,Mo等制造曲轴、传动轮等耐热铸铁加AL,Cr,Si等制造炉管、烟道挡板等耐蚀铸铁加Si,AL,Cr等制造化工管道、阀门等耐磨铸铁加Cr,V,Mo等制造搅拌器、衬板等《工程材料》第9章有色金属

第9章有色金属§1、铝及其合金

一、纯铝1080（99.80%）、1070…1060（99.60%）

二、铝合金工业纯铝1A99（99.99%）、1A97、1A85（99.85%）工业高纯铝性能轻（γ2.7），塑性高（>50%），导电导热应用电线电缆，铝箔，日用品Al－Cu,Al－Mg,Al－Si,Al－Zn等1.成分α或α+θ2.组织αFα+θDLAl变形铝合金（D以左）铸造铝合金（D以右）3.分类防锈铝硬铝超硬铝锻铝＜FF－D＞D4.强化淬火+时效

（＞F）淬火（固溶处理）：加热→保温→水冷

淬火后得α过，硬度不太高

时效：淬后放置一定时间Rm、HBW升高

如4%Cu的Al-Cu合金，退火后Rm=200，

淬后250，自然时效4天400

时效后α过中析出强化相，强度硬度提高明显5.性能比强度大，导电导热，耐大气腐蚀6.应用轻型结构件（航空航天、交通运输、家电等）

如汽车火车飞机零件：以铝代钢是发展方向。自重↓→V↑，↑N，↓油耗发动机活塞、车身板、车轮、连杆等小轿车铝材用量：日本280Kg，中国150Kg。变质处理：铸造铝合金浇注前加入变质剂，可细化组织未变质处理的组织变质处理的组织三、铝合金牌号、性能、应用牌号组织性能应用防锈铝硬铝超硬铝锻铝铸铝5A05（LF5）

α

塑性好.耐蚀耐蚀容器.管道.油箱

2A11（LY11）α+θ

强度高螺钉.螺栓.车身板.飞机蒙皮.螺旋浆叶片7A04（LC4）α+θ

强度

更高飞机大梁，起落架

2A50（LD5）α+θ

强度高，热塑性内燃机活塞.连杆

ZL102（ZAlSi12）ZL301(ZAlMg10)α+(α+θ)

铸造性好，耐蚀水泵.电机壳.汽缸体.发动机活塞.车轮变形铝合金牌号前面的数字代表合金系：1纯铝，2铝铜，3铝锰，4铝硅，5铝镁，6铝镁硅，7铝锌铸造铝合金牌号前面的数字代表合金系：1铝硅，2铝铜，3铝镁，4铝锌油管水箱发电设备管道高效冷风机内防锈铝蒸发器§2、铜及其合金

一、纯铜（紫铜）T1，T2，T3，T4二、铜合金性能塑性好（面心），导电导热，耐蚀应用电线电缆，热交换器，热水泵，导电棒，导电座Cu-ZnCu-SnCu-AlCu-Be黄铜

锡青铜

铝青铜

铍青铜

1.成分牌号2.性能导电导热，耐蚀耐磨，弹性3.应用化工轴，齿轮，弹性元件，电气开关，接触器高导电紫铜排、紫铜棒建筑用冷热水管空调用紫铜管三、铜合金牌号、性能、应用牌号组织性能应用黄铜Cu-Zn

锡青铜

Cu-Sn

铝青铜Cu-Al

铍青铜Cu-Be

铅青铜Cu-Pb

H70

H62ZCuZn31Al2

QBe2

ZCuPb10Sn10α+β´强硬度较高高级弹性元件.齿轮.轴套.高速高压轴承α

α+β´散热器.弹壳.钟表件

蜗轮.轴承塑性好铸造性好

QSn4-3

QSn6.5ZCuSn10Zn2

α

α+β´弹簧.衬垫.管配件阀门.泵壳.齿轮.蜗轮塑性好.

强度较高铸造性好

QAl5QAl7ZCuAl9Mn2

α

α+β´同上塑性好.强度

较高铸造性好

轴承铜合金型材零件铜合金铸造零件热锻黄铜阀黄铜过滤器铜泵铜轴承§3、轴承合金

滑动轴承，轴瓦内衬性能强，韧，耐蚀耐磨，导热组织软基+硬质点

硬基+软质牌号韧强耐磨硬基体轴承合金承载能力大ZChSnSb11-6（或ZSnSb11Cu6）

α+SnSb+Cu6Sn5汽轮机.发动机等大型高速轴承ZChPbSb16-16-2（或ZPbSb16Sn16Cu2）

(α+SnSb)+SnSb+Cu2Sb汽车、拖拉机曲轴.低速轴承ZSnSb12Pb10Cu4组织ZPbSb16Sn16Cu2钢背-铜铅合金双金属衬套《工程材料》第11章非金属材料

§1、高分子材料

一、高分子材料的组成、性能及分类组成大分子链定义以相对分子质量大于5000的高分子化合物为主要组成的材料。低分子化合物→大分子链→高分子化合物→高分子材料分子链形态：线型、体型分类塑料橡胶树脂性能比强度较高、高弹性、高耐磨性绝缘、耐蚀、低耐热性、低导热性二、常用高分子材料强度低，耐热性差。日用品（薄膜、管道、玩具、餐具）聚乙烯（PE）：化工管道、薄膜聚氯乙稀（PVC）：化工管道、薄膜、电缆绝缘层聚丙烯（PP）：可水煮消毒（耐温100～120℃）、医用品、餐具聚苯乙烯（PS）：透明，仪表外壳、日用装饰品酚醛塑料（PF）：插头、开关盒、电话机等壳1、普通塑料PVC管：烟尘通风、空调防水PE软管塑料餐具2、工程塑料强度较高，耐热性较高结构件（代钢作仪表机械零件；代铜合金作受力小的轴承、齿轮）聚酰胺(PA)、聚甲醛（POM）、ABS塑料（丙烯晴－丁二烯－苯乙烯）齿轮、轴承（自润滑）、密封片、输油管、仪表外壳聚碳酸脂（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）：透明，齿轮、轴承、仪器仪表壳、挡风玻璃、飞机舱盖、镜片、聚四氟乙烯（PTFE）：

较高温度耐磨件、耐蚀件3、橡胶弹性、耐磨性、耐热、耐寒性、绝缘性轮胎、运输带、胶带、减震器、胶管、电绝缘制品等顺丁橡胶：丁二烯单体聚合而成

轮胎、耐寒运输带、胶带、减震器氯丁橡胶：氯丁二烯聚合而成，“万能橡胶”矿井的运输带，电缆包皮，耐蚀管道，耐热运输带§2、陶瓷材料

一、陶瓷材料的组成、性能组成晶相、玻璃相、气相组成定义无机高分子材料，天然或合成粉状物烧结而成制备工艺：制粉→压坯→烧结→成品晶相主要为氧化物、硅酸盐性能高硬耐磨、高抗压强度、耐蚀绝缘、低塑韧性

二、常用陶瓷材料1、普通陶瓷由粘土、长石、石英为原料烧结而成硬度、耐蚀性、耐高温性、绝缘性较好，强度较低。日用瓷、建筑瓷、绝缘瓷、耐蚀瓷（耐酸、碱容器及管道）2、特种陶瓷由氧化物、氮化物、碳化物等人工原料烧结而成强度、硬度大，耐温高，用于高温结构件Al2O3、Si3N4、SiC、BN

高温件：高温坩埚、炉衬、耐蚀耐磨件：球阀、泵体、密封环、发动机叶片高温耐磨件：切削刀具、砂轮、磨具、高速刀具、高温拉丝模具、高温轴承、高温绝缘件、发动机内环§3、复合材料

一、复合材料的组成、性能及分类定义将两种或以上材料用人工方法合成的多相材料分类按基体分高分子基复合材料陶瓷基复合材料金属基复合材料按增强相分纤维增强复合材料玻纤.碳纤.硼纤.芳纤.SiC纤Al2O3纤颗粒增强复合材料Al2O3.SiC.WC.TiC.石墨

基体＋增强