工程材料第九章.ppt

1、工程材料,王金星 材料科学与工程学院,邮箱： 电话Engineering Materials,第九章 有色金属及其合金,第八章铸铁,铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。 铸铁是人类使用最早的金属材料之一，具有生产方法简便，成本低廉，性能优良等特点，至今仍使用广泛。缺点：硬脆，不易加工，只能铸造。 典型零件：机床床身、汽缸体和缸套、凸轮轴、曲轴。 铸铁的类别： 白口铸铁：碳主要以渗碳体（Fe3C）形式存在的铸铁。 灰口铸铁：碳主要以石墨（G）形式存在的铸铁。 麻口铸铁：介于白口铸铁和灰口铸铁之间铸铁。 本章介绍灰口铸铁。,硬而脆，很少用做零件，作原料用（生铁）。,猜想

2、分类依据是？,第九章 有色金属及其合金 ( Colored Metal and Alloy ),铝及铝合金 铜及铜合金 滑动轴承合金 钛及钛合金,概 述,1、定义 : 除黑色金属 (铁锰铬，多指钢、铁 ) 以外的所有金属。,2、性能特点:具有独特的物理、化学性能。,3.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。,一、工业纯铝,特点: 密度小；导电及导热性能好；抗大气腐蚀性好；塑性高;强度低；无磁性；无打击火花；加工工艺 性好等。,牌号： 旧代

3、 号： L1 L2 L3 四位数字牌号：1070 1060 1050,第一节 铝及铝合金,二、铝合金的分类,铝合金 的分类,变形铝合金,铸造铝合金,不能热处理强化,能热处理强化,三、铝合金的热处理,时效强化 ( ageing strengthening ),退火 ( anneal ) 回归 ( regression ),1. 固溶、时效,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。,背景资料: 1906年德国 Duralumin首次发现。 1910年德国A Welmer 发明并获专利。 1916年用于制造飞机。 1938年 Guinier Preston 建立学说。,固溶处理：,时效

4、处理,自然时效,人工时效,将铝合金加热至单相区恒温保持，然后快速冷却。,固溶处理后的铝合金强度随时间而变 化的现象。,含4%Cu的铝合金自然时效曲线,含4%Cu的铝合金的人工时效曲线,*过时效：时效温度过高合金软化,2、 退火 ( anneal ),形变铝合金的退火: *消除应力,硬度不变。 *消除加工硬化, 降低硬度, 便于冷塑 性加工。,铸造铝合金的退火 : *消除应力; *均匀成分;,3、 回归 ( regression ),回归：人工时效的铝合金再经固溶后性能恢得现象（塑性改善，强度下降）,*人工时效后的铝合金没有回归现象。,常用的铝合金,变形铝合金 ( deformation alu

5、minum alloy ) 铸造铝合金 ( cast aluminum alloy ),三、 变形铝合金 ( deformation aluminum alloy ),1.防锈铝合金 ( LF ) : Al Mn 通过固溶强化提高铝合金的 强度和抗蚀性 ( 比纯铝好 )。 例如:LF21。 Al Mg 通过固溶强化提高铝合金的 强度和抗蚀性 ( 比纯铝轻 )。 例如:LF2、LF6等。,2.硬铝合金 ( LY ) : Al Cu Mg 通过 时效强化提铝合金强度, 但耐蚀性不高。LY1、 LY11、LY12。,3.超硬铝合金 ( LC ) : Al Zn Mg Cu 通过 时效强化和形成的强化

6、相, 使铝合金达到最高的硬度和 强度。但耐蚀性较差。LC4、 LC9。,飞机主起落架,4.锻铝合金 ( LD ) : Al Mg Si Cu 具有良好的热塑性, 通过固溶处理和人工时效 来提高铝合金的力学性能。 LD5、LD6、LD10。,压气机叶片,变形铝合金牌号表示方法：GB/T 16474-1996,四位字符： 如：2A11：11号铝铜合金,四、 铸造铝合金 ( cast aluminum alloy ),铸造铝 硅合金 铸造铝 铜合金 铸造铝 镁合金 铸造铝 锌合金,1.铸造铝 硅合金 ( ZL101ZL111 ) :,活塞(裙部为铝硅合金),特点：铸造性能好 是最常用的铸铝合金,铝硅

7、合金变质处理,变质剂： 2/3NaF+1/3NaCl 组织变化： 细化硅晶体 性能变化： 强度提高、塑性改善,ZL102未变质,ZL102变质,2.铸造铝 铜合金 ( ZL201ZL203 ) : 有较高的强度、塑性及耐热性,但铸 造性能和耐蚀性较差。,铝铜合金铸造组织 ( 化染 ) 210,汽缸头,3.铸造铝 镁合金 ( ZL301、ZL302 ) : 有较高的强度、韧性及耐蚀性,但铸 造性能和耐热性较差。,铝镁合金铸造组织 (化染) 150,鼓风机用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301),4.铸造铝 锌合金 ( ZL401、ZL402 ) : 具有良好的铸造性,经变质处理和 时效处理

8、后,强度高,但耐蚀性差。,大型空压机活塞(ZL401),铸铝合金牌号表示：例：ZAlCu5Mn,第二节 铜及铜合金,一、纯铜 性能特点:密度大;导电及导热性能好; 抗大气腐蚀性好;塑性高;强度低; 无磁性;无打击火花;加工工艺性好,分类：,工业纯铜 T1T4,无氧铜 TU2,纯铜组织金相图,二、铜合金的分类,黄铜 : Cu Zn,白铜 : Cu Ni,青铜 : 除黄铜和白 铜外的所有 铜合金。,三、黄铜 ( brass ),普通黄铜 ( common brass ) 特殊黄铜 ( special brass ),（1）黄铜的力学性能与含锌量的关系,1、 普通黄铜 ( common brass

9、),（2）黄铜的牌号,H 90,（3）常用的黄铜,金奖黄铜 - H90,弹壳黄铜 - H70 ( H68 ),日用黄铜 - H62 ( H59 ),冷凝器管,2、 特殊黄铜 ( special brass ),定义:在黄铜中加入Al、Fe、Si、Cr、 Ni、Sn、Mn 等元素所形成的合金。,牌号:,H Al 59 - 3,常用的特殊黄铜,海军黄铜 - HSn62 - 1,易切削黄铜 - HPb59 - 1,四、青铜 ( bronze ),普通青铜 ( 锡青铜 ) ( tin bronze ) 特殊青铜 ( 无锡青铜 ) ( tin free bronze ),青铜牌号的表示方法,Z Q Sn10 1,1、 锡青铜 ( tin bronze ),锡青铜的性能特点：,耐磨性,耐蚀性,收缩小,无磁性,不致密、易渗漏,流动性差,锡青铜的应用：,弹簧、轴承、轴瓦,强度高,2、 特殊青铜 ( 无锡青铜 ) ( tin free bronze ),硅青铜 : QSi3 1,铝青铜 : QAl7,铍青铜 :