金属材料学第711章课后习题答案.docx

金属材料学习题及思索题第七章 铸铁1、 铸铁及碳钢相比，在成分、组织和性能上有什么区分？（1）白口铸铁：含碳量约2.5%,硅在1%以下白口铸铁中的碳全部以浸透碳体（Fe3c）形式存在，因断口呈亮白色。故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3c，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。因此，在工业应用方面很少干脆运用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料 （2）灰口铸铁；含碳量大于4.3，铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。断口呈灰色。它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简洁，本钱低、广泛用于制造构造困难铸件和耐磨件。 （3）钢的成分要困难的多，而且性能也是各不一样 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。我们通常将其及铁合称为钢铁，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，而且钢还依据品质分类为一般钢（P0.045%，S0.050%） 优质钢（P、S均0.035%） 高级优质钢（P0.035%，S0.030%） 依据化学成分又分碳素钢：.低碳钢（C0.25%）.中碳钢（C0.250.60%）.高碳钢（C0.60%）。合金钢：低合金钢（合金元素总含量5%）.中合金钢（合金元素总含量510%）.高合金钢（合金元素总含量10%）。2、C、Si、Mn、P、S元素对铸铁石墨化有什么影响？为什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁易出现白口？（1）合金元素可以分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素，依次为：Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。其中，Nb为中性元素，向左促进程度加强，向右阻碍程度加强。C和Si是铸铁中主要的剧烈促进石墨化元素，为综合考虑它们的影响，引入碳当量CE = C% + 1/3Si%，一般CE4%，接近共晶点。S是剧烈阻碍石墨化元素，降低铸铁的铸造和力学性能，限制其含量。（2）铸铁的含碳量高，脆性大，焊接性很差，在焊 接过程中易产生白口组织和裂纹。白口组织是由于在铸铁补焊时，碳、硅等促进石墨化元素大量烧损，且补焊区冷速快，在焊缝区石墨化过程来不及进展而产生的。白口铸铁硬而脆，切削加工性能很差。采纳含碳、硅量高的铸铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金、高钒钢等非铸铁焊接材料，或补焊时进展预热缓冷使石墨充分析出，或采纳钎焊，可避开出现白口组织，。3、铸铁壁厚对石墨化有什么影响？冷速越快，不利于铸铁的石墨化，这主要取决于浇注温度、铸型材料的导热实力及铸件壁厚等因素。冷速过快，第二阶段石墨化难以充分进展。4、石墨形态是铸铁性能特点的主要冲突因素，试分别比拟说明石墨形态对灰铸铁和球墨铸铁力学性能及热处理工艺的影响。墨的数量、大小和分布对铸铁的性能有显著影响。如片状石墨，数量越多对基体的减弱作用和应力集中程度越大。石墨形态影响铸铁性能：片状、团絮状、球状。对于灰铸铁，热处理仅能变更基体组织，变更不了石墨形态，热处理不能明显改善灰铸铁的力学性能。球墨铸铁是石墨呈球体的灰铸铁，简称球铁。由于球墨铸铁中的石墨呈球状，对基体的割裂作用大为削减，球铁比灰铸铁及可锻铸铁具有高得多的强度、塑性和韧性。5、球墨铸铁的性能特点及用处是什么？球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比一般灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等.。 珠光体型球墨铸铁柴油机的曲轴、连杆、齿轮；机床主轴、蜗轮、蜗杆；轧钢机的轧辊；水压机的工作缸、缸套、活塞等。铁素体型球墨铸铁受压阀门、机器底座、汽车后桥壳等。6、和刚相比，球墨铸铁的热处理原理有什么异同？球墨铸铁的热处理主要有退火、正火、淬火加回火、等温淬火等。7、HT200、HT350、KTH300-06、QT400、QT600各是什么铸铁？数字代表什么意义？各具有什么样的基体和石墨形态？说明他们的力学性能特点及用处。（1）灰铸铁常用型号为HT100/HT150/HT200/HT250/HT300/HT350球墨铸铁常用型号为QT400-18/QT400-15/QT450-10/QT500-7/QT600-3/QT700-2/QT800-2/QT900-2黑心可锻铸铁常用牌号为KTH300-06/KTH350-10/KTZ450-06/KTZ550-04/KTZ650-02/KTZ700-02,其中KTH300-06适用于气密性零件,KTH380-08适用于水暖件，KTH350-10适用于阀门、汽车底盘。（2）牌号中代号后面只有一组数字时，表示抗拉强度值；有两组数字时，第一组表示抗拉强度值，第二组表示延长率值。两组数字中间用“一”隔开。抗拉强度随壁厚而变更，壁厚越大抗拉强度越小。3）灰口铸铁：灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。灰铸铁价格廉价，应用广泛，其产量约占铸铁总产量的80%以上。1.牌号：常用的牌号为HT100、HT150、HT200、HT3502.组织灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成的，其基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。灰铸铁的显微组织如下图所示。为进步灰铸铁的性能，常对灰铸铁进展孕育处理，以细化片状石墨，常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金。经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。3.热处理热处理只能变更铸铁的基体组织，但不能变更石墨的形态和分布。由于石墨片对基体的连续性的破坏严峻，产生应力集中大，因此热处理对灰铸铁的强化效果不大，其基体强度利用率只有30%-50%。灰铸铁常用的热处理有：消退内应力退火、消退白口组织退火和外表淬火。4.用处灰铸铁主要用于制造承受压力和振动的零部件，如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体等。球墨铸铁：球墨铸铁是指石墨呈球形的灰口铸铁，是由液态铁水经石墨化后得到的。及灰铸铁相比，它的碳当量较高，一般为过共晶成分，这有利于石墨球化。1.牌号：QT400-17、QT420-10、QT500-05、QT600-02、 QT700-02、QT800-02、QT1200-012.组织球墨铸铁是由基体+球状石墨组成，铸态下的基体组织有铁素体、铁素体加珠光体和珠光体3种。球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。参加到铁水中能使石墨结晶成球形的物质称为球化剂，常用的球化剂为镁、稀土和稀土镁。镁是阻碍石墨化的元素，为了避开白口，并使石墨细小且分布匀称，在球化处理的同时还必需进展孕育处理，常用的孕育剂为硅铁和硅钙合金。3.性能由于球状石墨圆整程度高，对基体的割裂作用和产生的应力集中更小，基体强度利用率可达70%-90%。接近于碳钢，塑性和韧性比灰铸铁和可锻铸铁都高。4.热处理由于球状石墨危害程度小，因此可以对球墨铸铁进展各种热处理强化。球墨铸铁的热处理主要有退火、正火、淬火加回火、等温淬火等。5.用处球墨铸铁在汽车、机车、机床、矿山机械、动力机械、工程机械、冶金机械、机械工具、管道等方面得到广泛应用，可代替部分碳钢制造受力困难，强度、韧性和耐磨性要求高的零件。可锻铸铁：可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火后获得的，其石墨呈团絮状。可锻铸铁中要求碳、硅含量不能太高，以保证浇注后获得白口组织，但又不能太低，否则将延长石墨化退火周期。1.牌号：KTH KTB KTZ分别表示黑心、白心、珠光体可锻铸铁代号 2.组织可锻铸铁的组织及第二阶段石墨化退火的程度有关。当第一阶段石墨化充分进展后（组织为奥氏体+团絮状石墨），在共析温度旁边长时间保温，使第二阶段石墨化也充分进展，则得到铁素体+团絮状石墨组织，由于表层脱碳而使心部的石墨多于表层，断口心部呈灰黑色，表层呈灰白色，故称为黑心可锻铸铁。若通过共析转变区时，冷却较快，第二阶段石墨化未能进展，使奥氏体转变为珠光体，得到珠光体+团絮状石墨的组织，称为珠光体可锻铸铁。3.性能由于可锻铸铁中的团絮状石墨对基体的割裂程度及引起的应力集中比灰铸铁要小，因此其强度、塑性和韧性均比灰铸铁高，接近于铸钢，但不能锻造，其强度利用率到达基体的40%-70%。4.用处可锻铸铁常用于制造形态困难且承受振动载荷的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等。这些零件如用铸钢制造则铸造性能差，用灰铸铁则韧性等性能达不到要求。8、如何理解铸铁在一般的热处理过程中，石墨参及相变，但是热处理并不能变更石墨的形态和分布。铸铁的热处理目的在于两方面：一是变更基体组织，改善铸铁性能，二是消退铸件应力。值得留意的是：铸件的热处理不能变更铸件原来的石墨形态及分布，即原来是片状或球状的石墨热处理后仍为片状或球状，同时它的尺寸不会变更，分布状况不会变更。铸铁件热处理只能变更基体组织，不能变更石墨的形态及分布，机械性能的变更是基体组织的变更所致。一般灰口铸铁(包括孕育铸铁)石墨片对机械性能(强度、延性)影响很大，灰口铸铁经热处理改善机械性能不显着。还须要留意的是铸铁的导热性较钢差，石墨的存在导致缺口敏感性较钢高，因此铸铁热处理中冷却速度(尤其淬火)要严格限制。9、某厂消费球墨铸铁曲拐。经浇注后，外表常出现“白口”，为什么？为消退白口，并盼望得到珠光体基体组织，应采纳什么样的热处理工艺？铸件冷却时，表层及薄截面处，往往产生白口。白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落。因此必需采纳退火（或正火）的方法消退白口组织。退火工艺为：加热到550950保温25 h，随后炉冷到500550再出炉空冷。在高温保温期间 ，游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A，在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解，发生石墨化过程。由于渗碳体的分解，导致硬度下降，从而进步了切削加工性。10、说明机床底座常用灰铸铁制造的缘由。工艺问题,这些零件形态困难,除铸造用其他方法难以得到毛坯,而灰口铸铁具有特别优秀的铸造性能.而钢的铸造性很差.其一,价格廉价,这些产品的重量很重. 其二,减震,灰铸铁中含碳量比拟高，石墨在铸铁中的吸振实力或阻挡振动传播的作用，使灰铸铁有优良的减振性，钢材没有这个特性. 其三,减磨.灰铸铁中石墨有储油的作用，在有光滑的条件下，加上石墨本身是良好的光滑剂和冷却剂，所以灰铸铁有很好的减磨作用，从而灰铸铁比构造钢耐。其四,对缺口敏感性很低,灰铸铁本身的显微构造石墨是呈现细片状构造，千疮百孔的,再加几个缺口没关系.钢要是有缺口,特别简洁在缺口处疲惫破坏。11、影响铸态组织的主要因素是什么？铸铁的组织取决于石墨化进展的程度，为了获得所须要的组织，关键在于限制石墨化进展的程度。理论说明，铸铁的化学成分和结晶时的冷却速度是主要因素。第八章 铝合金1、试述铝合金的合金化原则。为什么以硅、铜、镁、锰、锌等元素为主加元素，而以钛、硼、稀土等作为辅加元素。铝具有一系列比其他有色金属、钢铁和塑性等更优良的性能，如密度小，仅为2.7，约为钢或铜的1/3；优良的导电性、导热性；良好的耐蚀性；优良的塑性和加工性能等。但纯铝的力学性能不高，不合适作为承受较大载何的构造零件。为了进步铝的力学性能，在纯铝中参加某些合金元素，制成铝合金。铝合金仍保持纯铝的密度小和耐蚀性好的特点，且力学性能比纯铝高得多。经热处理后的铝合金的力学性能可以和钢铁材料相媲美。 铝合金中常参加的元素为硅、铜、镁、锰、锌元素等。这些合金元素在固态铝中的溶解度一般都是有限的。2、铝合金热处理强化和钢淬火强化的主要区分是什么？铝合金的热处理强化不发生同素异构转变。铝合金的淬火处理称为固溶处理，由于硬脆的第二相消逝，所以塑性有所进步。过饱和的固溶体虽有强化作用，但是单相的固溶强化作用是有限的，所以铝合金固溶处理强度、硬度进步并不明显，而塑性却有明显进步。铝合金经固溶处理后，获得过饱和固溶体。在随后的室温放置或低温加热保温时，第二相从过饱和固溶体中析出，引起温度、硬度以及物理和化学性能的显著变更，这一过程称为时效。铝合金的热处理强化事实上包括了固溶处理刚好效处理两部分。3、以Al-Cu合金为例，简要说明铝合金时效的根本过程。形成溶质原子偏聚区G·P（）区。在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是随意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形成溶质原子偏聚区，称G·P（）区。G·P（）区及基体保持共格关系，这些聚合体构成了进步抗变形的共格应变区，故 使合金的强度、硬度上升。G·P区有序化形成G·P（）区。随着时效温度上升或时效时间延长，铜原子接着偏聚并发生有序化，即形成G·P（）区。它及基体仍保持共格关系，但尺寸较G·P（）区大。它可视为中间过渡相，常用”表示。它比G·P（）区四周的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大，因此时效强化作用更大，”相析出阶段为合金到达最大强化的阶段。形成过渡相。 随着时效过程的进一步开展，铜原子在G·P（）区接着偏聚，当铜原子及铝原子比为1：2时，形成过渡相。由于的点阵常数发生较大的变更，故当其形成时及基体共格关系开场破坏，即由完全共格变为部分共格，因此相四周基体的共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用亦减小，表如今合金性能上硬度开场下降。由此可见，共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。形成稳定的相。过渡相从铝基固溶体中完全脱溶，形成及基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu，称为相此时相及基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格，其畸变也随之消逝，并随时效温度的进步或时间的延长，相的质点聚集长大，合金的强度、硬度进一步下降，合金就软化并称为“过时效”。相聚集长大而变得粗大。4、铝合金的成分设计要满意哪些条件才能有时效强化？一种合金能否通过时效强化，首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变更的程度。如硅、锰在铝中的固溶度比拟小，且随温度变更不大，而镁、锌虽然在铝基固溶体中有较大的固溶度，但它们及铝形成的化合物的构造及基体差异不大，强化效果甚微。因此，二元铝硅、铝锰、铝镁、铝锌通常都不采纳时效强化处理。而有些二元合金，如铝铜合金，及三元合金或多元合金，如铝镁硅、铝铜镁硅合金等，它们在热处理过程中有溶解度和固态相变，则可通过热处理进展强化。为获得良好的时效强化效果，在不发生过热、过烧及晶粒长大的条件下，淬火加热温度高些，保温时间长些，有利于获得最大过饱和度的匀称固溶体。另外在淬火冷却过程不析出第二相，否则在随后时效处理时，已析出相将起晶核作用，造成部分不匀称析出而降低时效强化效果。5、硬铝合金有哪些优缺点？说明2A12（LY12）的热处理特点。硬铝属于Al-Cu-Mg系合金，具有剧烈的时效强化作用，经时效处理后具有很高的硬度、强度，故Al-Cu-Mg系合金总称为硬铝合金。这类合金具有优良的加工性能和耐热性，但塑性、韧性低，耐蚀性差，常用来制作飞机大梁、空气螺旋桨等。硬铝合金的热处理特性是强化相的充分固溶温度及（+S）三元共晶的熔点507.因此，硬铝淬火加热的过烧敏感性很大，为了获得最大固溶度的过饱和固溶体，2A12合金最志向的淬火温度为500±3，但实际消费条件很难做到，所以2A12合金常用的淬火温度为495500。6、试述铸造铝合金的类型、特点和用处。铸造铝合金一般分为以下 4 个系列 : Al-Si 合金该系合金又称为硅铝明 , 一般 Si 的质量分数为 4%-22%。Al-Si 合金具有优良的铸造性能 , 如流淌性好、气密性好、收缩率小和热裂倾向小 , 经过变质和热处理之后 , 具有良好的力学性 能、物理性能、耐腐蚀性能和中等的机加工性能 , 是铸造铝合金中品种最多 , 用处最广的一类合金。 Al-Cu 合金该系合金中 Cu 的质量分数为 3%-11% , 加人其他元素使室温柔高温力学性能大幅度进步 , 如 ZL205A (T6) 合金的标准性能b 为 490MPa, 是目前世界上强度最高的铸造铝合金之一 , ZL206 、 ZL207 和 ZL208 合金具有很高的 耐热性能。 ZL207 中添加了混合稀土 , 进步了合金的高温强度和热稳定性 , 可用于 350-400 下工作的零件 , 缺点是室温力学性能较差 , 特殊是伸长率很低。 Al-Cu 合金具有良好的切削加工和焊接性能 , 但铸造性能和耐腐蚀性能较差。这类合金在航空产品上应用较广 , 主要用作承受大载荷的构造件和耐热零件。 Al-Mg 合金该系合金中 Mg 的质量分数为 4%-11% , 密度小 , 具有较高的力学性能 , 优异的耐腐蚀性能 , 良好的切削加工性能 , 加工外表光亮美观。该类合金熔炼和铸造工艺较困难 , 除用作耐蚀合金外 , 也用作装饰用合金。 Al-Zn 合金 Zn 在 Al 中的溶解度大 , 当 Al 中加人 Zn 的质量分数大于 10% 时 , 能显著进步合金的强度 , 该类合金自然时效倾向大 , 不须要热处理就能得到较高的强度。这类合金的缺点是耐腐蚀性能差 , 密度大 , 铸造时简洁产生热裂 , 主要用做压铸仪表壳体类零件。7、试说明：铝合金的晶粒粗大，不能靠重新加热处理来细化。由于铝合金不象钢基体在加热或冷却时可以发生同素异构转变，因此不能像钢一样可以通过加热和冷却发生重结晶而细化晶粒。8、Al-Zn-Cu-Mg系合金的最高强度是怎样通过化学成分和热处理获得的？热处理可强化型铝合金：ALZn-Mg-Cu系合金-7XXX系，如7075合金，以 Mg和Si为主要合金元素并以Zn为主要合金元素的铝合金。7XXX系合金中含铜的ALZn-Mg-Cu，还有一些其他微量元素，它有较强的韧性和强度，为代表的7075合金，用于飞机及航空制造业。这类合金有抗应力腐蚀性和抗剥落腐蚀的实力会随之下降。假如对成份和热处理以及显微组织进展全面设计，可以得到综合性能良好的高强度合金，该系合金中主要强化相为Mn Zn z(n)及Al2 Mg3 Zn3(T)相。用于制作轮椅的材料7003-C合金主要强化相为相和Mg2Si.。有很好的抗应力腐蚀性能和焊接性能，又有比6XXX系列高的强度和塑性，便于热成形和冷加工，在冷加工和焊接后不需再进展热处理。探讨2种不同热处理方式对喷射成形超高强度Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的显微组织和力学性能的影响。视察沉积态、挤压态、固溶刚好效处理后样品的显微组织，对经时效处理的样品进展了力学性能测试。结果说明：沉积态合金晶粒匀称细小；挤压态合金存在大量的第二相颗粒，为富铜相；固溶处理后，合金出现了再结晶现象。在T6条件下，采纳常规470单级固溶和时效处理，其抗拉强度仅为710MPa，延长率为65；采纳双级固溶和时效处理，其抗拉强度超过800MPa，延长率到达93。（T6：固溶热处理后进展人工时效的状态）9、不同铝合金可通过哪些途径到达强化的目的？代号 名称 说明及应用F 自由加工状态 适用于在成形过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品，对该状态产品的力学性能不作规定O 退火状态 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品H 加工硬化状态适用于通过加工硬化进步强度的产品，产品在加工硬化后要经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。H代号后面必需跟有两位或三位何拉伯数字W 固溶热处理状态 一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段T 热处理状态适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化到达稳定状态（不同于F、O、H状态） 的产品，T代号后面必需跟有一位或多位阿拉伯数字。TO 固溶热处理后，经自然时效再经过冷加工的状态。适用于经冷加工进步强度的产品T1 由高温成形冷却，然后自然时效至根本稳定的状态。适用于由高温成形过程冷却后，不再进展冷加工（可进展矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品T2 由高温成形冷却，经冷加工后自然时效至根本稳定的状态。适用于由高温成形过程冷却后，进展冷加工或矫直、矫平以进步强度的产品T3 固溶热处理后进展冷加工，再经自然时效至根本稳定的状态。适用于在固溶热处理后，进展冷加工或矫直、矫平以进步强度的产品T4 固溶热处理后自然时效至根本稳定的状态。适用于固溶热处理后，不再进展冷加工（可进展矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品T5 由高温成形过程冷却，然后进展人工时效的状态。（不经过冷加工可进展矫直、矫平但不影响力学性能极限），予以人工时效的产品T6 固溶热处理后进展人工时效的状态T7 固溶热处理后进展过时效的状态。适用于固溶热处理后，为获得某些重要特性，在人工时效时强度在时效曲线上越过了最顶峰点的产品T8 固溶热处理后经冷加工，然后进展人工时效的状态。适用于经冷加工或矫直、矫平以进步强度的产品T9 固溶热处理后人工时效，然后进展冷加工的状态。适用于经冷加工进步强度产品T10 由高温成形过程冷却后，进展冷加工，然后人工时效的状态10、为什么大多数铝硅铸造合金都要进展变质处理？铝硅铸造合金当硅含量为多少时一般不进展变质处理，缘由是什么？铝硅铸造合金中参加镁、铜等元素作用是什么？一般状况下，铝硅合金的共晶体由粗针状硅晶体和固溶体构成，强度和塑性都较差；经变质处理后的组织是细小匀称的共晶体加初生固溶体，合金的强度和塑性显著进步，因此，铝硅合金要进展变质处理。铸造硅铝合金一般须要采纳变质处理，以变更共晶硅的形态。常用的变质剂为钠盐。钠盐变质剂易及熔交融金中的气体起反响，使变质处理后的铝合金铸件产生气孔等铸造缺陷，为了消退这种铸造缺陷，浇注前必需进展精炼脱气，导致铸造工艺困难化。故一般对于Si小于7%-8%的合金不进展变质处理。若适当削减硅含量而参加铜和镁可进一步改善合金的耐热性，获得铝硅铜镁系铸造合金，其强化相除了Mg2Si、CuAl2外，还有Al2CuMg、AlxCu4Mg5Si4等相，常用的铝硅铜镁系铸造合金有ZL103、ZL105、ZL111等合金。它们经过时效处理后，可制作受力较大的零件，如ZL105可制作在250以下工作的耐热零件，ZL111可铸造形态困难的内燃机汽缸等。11、铸造铝合金的热处理及变形铝合金的热处理相比有什么特点？为什么？铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下运用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不行热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不行热处理强化型不能通过热处理来进步机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来进步机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。铝合金可以采纳热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。第九章 铜合金1、锌含量对黄铜性能有什么影响？（1）一般黄铜的室温组织 一般黄铜是铜锌二元合金，其含锌量变更范围较大，因此其室温组织也有很大不同。依据CuZn二元状态图（图6），黄铜的室温组织有三种：含锌量在35%以下的黄铜，室温下的显微组织由单相的固溶体组成，称为黄铜；含锌量在36%46%范围内的黄铜，室温下的显微组织由（+）两相组成，称为（+）黄铜（两相黄铜）；含锌量超过46%50%的黄铜，室温下的显微组织仅由相组成，称为黄铜。（2）压力加工性能单相黄铜（从H96至H65）具有良好的塑性，能承受冷热加工，但单相黄铜在锻造等热加工时易出现中温脆性，其详细温度范围随含Zn量不同而有所变更，一般在200700之间。因此，热加工时温度应高于700。单相黄铜中温脆性区产生的缘由主要是在Cu-Zn合金系相区内存在着Cu3Zn和Cu9Zn两个有序化合物，在中低温加热时发生有序转变，使合金变脆；另外，合金中存在微量的铅、铋有害杂质及铜形成低熔点共晶薄膜分布在晶界上，热加工时产生晶间裂开。理论说明，参加微量的铈可以有效地消退中温脆性。两相黄铜（从H63至H59），合金组织中除了具有塑性良好的相外，还出现了由电子化合物CuZn为基的固溶体。相在高温下具有很高的塑性，而低温下的相（有序固溶体）性质硬脆。故（+）黄铜应在热态下进展锻造。含锌量大于46%50%的黄铜因性能硬脆，不能进展压力加工。（3）力学性能黄铜中由于含锌量不同，机械性能也不一样。对于黄铜，随着含锌量的增多，b和均不断增高。对于（+）黄铜，当含锌量增加到约为45%之前，室温强度不断进步。若再进一步增加含锌量，则由于合金组织中出现了脆性更大的r相（以Cu5Zn8化合物为基的固溶体），强度急剧降低。（+）黄铜的室温塑性则始终随含锌量的增加而降低。所以含锌量超过45%的铜锌合金无好用价值。一般黄铜的用处极为广泛,如水箱带、供排水管、奖章、水纹管、蛇形管、冷凝管、弹壳及各种形态困难的冲制品、小五金件等。随着锌含量的增加从H63到H59，它们均能很好地承受热态加工，多用于机械及电器的各种零件、冲压件及乐器等处。2、单相黄铜中温脆性产生的缘由是什么？如何消退？单相黄铜（从H96至H65）具有良好的塑性，能承受冷热加工，但单相黄铜在锻造等热加工时易出现中温脆性，其详细温度范围随含Zn量不同而有所变更，一般在200700之间。因此，热加工时温度应高于700。单相黄铜中温脆性区产生的缘由主要是在Cu-Zn合金系相区内存在着Cu3Zn和Cu9Zn两个有序化合物，在中低温加热时发生有序转变，使合金变脆；另外，合金中存在微量的铅、铋有害杂质及铜形成低熔点共晶薄膜分布在晶界上，热加工时产生晶间裂开。理论说明，参加微量的铈可以有效地消退中温脆性。3、什么是黄铜的“自裂”？产生的缘由是什么？通常采纳什么方法消退？黄铜经压力加工而内部有剩余应力时，若在大气中，特殊是在有氨气、氨溶液、汞、汞蒸气、汞盐溶液和海水中易产生腐蚀，致使黄铜裂开，这种现象称：“自裂”（季裂、应力腐蚀）。为了防止黄铜的应力腐蚀开裂，可将冷加工后的黄铜零件用260-300保温13小时的低温退火来消退内应力或向黄铜中参加肯定量的Sn、Si、Al、Mn和Ni等，可显著降低应力腐蚀倾向，也可采纳镀锌和镀锡等电镀层加以爱护，以防止自裂。4、锡青铜的铸造性能为什么比拟差？铸造锡青铜在一般铸造条件下,简洁产生反偏析,使铸件成分不匀称,内部形成很多小孔洞,降低铸件的力学性能和气密性。5、简述合金元素在铝青铜中的作用。Ti、Al的含量影响高锰铝青铜的机械性能，Al含量变更对材料硬度的影响比Ti明显。在消费高锰铝青铜冶金备件时，Ti含量应限制在0.2%0.25%、Al在7.5%8.2%之间，可将产品硬度限制在HB(200±20)的范围内。Ti、Al含量在肯定范围内增加，可以进步产品硬度。为获得稳定的产品硬度，必需严格限制各种元素的参加量及其成分波动范围。6、铍青铜在热处理和性能上有何特点？试写出一中牌号，并说明用处。铍青铜是一种用处极广的沉淀硬化型合金。经固溶刚好效处理后，强度可达1250-1500MPa(1250-1500公斤)。其热处理特点是：固溶处理后具有良好的塑性，可进展冷加工变形。但再进展时效处理后，却具有极好的弹性极限，同时硬度、强度也得到进步。  铍青铜的固溶处理  一般固溶处理的加热温度在780-820之间，对用作弹性元件的材料，采纳760-780，主要是防止晶粒粗大影响强度。固溶处理炉温匀称度应严格限制在±5。保温时间一般可按1小时/25mm计算，铍青铜在空气或氧化性气氛中进展固溶加热处理时，外表会形成氧化膜。虽然对时效强化后的力学性能影响不大，但会影响其冷加工时工模具的运用寿命。为避开氧化应在真空炉或氨分解、惰性气体、复原性气氛（如氢气、一氧化碳等）中加热，从而获得光亮的热处理效果。此外，还要留意尽量缩短转移时间（此淬水时），否则会影响时效后的机械性能。薄形材料不得超过3秒,一般零件不超过5秒。淬火介质一般采纳水（无加热的要求），当然形态困难的零件为了避开变形也可采纳油。  铍青铜的时效处理  铍青铜的时效温度及Be的含量有关，含Be小于2.1%的合金均宜进展时效处理。对于Be大于1.7%的合金，最佳时效温度为300-330，保温时间1-3小时（依据零件形态及厚度）。Be低于0.5%的高导电性电极合金，由于溶点上升，最佳时效温度为450-480，保温时间1-3小时。近年来还开展出了双级和多级时效，即先在高温短时时效，而后在低温下长时间保温时效，这样做的优点是性能进步但变形量减小。为了进步铍青铜时效后的尺寸精度，可采纳夹具夹持进展时效，有时还可采纳两段分开时效处理。铍青铜的去应力处理  铍青铜去应力退火温度为150-200，保温时间1-1.5小时，可用于消退因金属切削加工、校直处理、冷成形等产生的剩余应力，稳定零件在长期运用时的形态及尺寸精度。常用的铍青铜wBe=1.7%2.5%。铍在铜中的最大溶解度为2.7%，到室温时降至0.2%，所以，铍青铜经固溶热处理和时效后有较高的强度、硬度。同时，铍青铜还具有良好的耐蚀性、耐疲惫性、导电性、导热性，且无磁性，受冲击不产生火花等，是一种综合性能较好的构造材料，主要用于制造各种精细仪器、仪表中的弹性零件和耐蚀、耐磨零件，如钟表齿轮、航海罗盘、电焊机电极、防爆工具等。铍青铜价格贵，工艺困难，应用受到限制。如牌号：QBe2，用处：重要仪表的弹簧、齿轮等。耐磨零件，高速、高压、高温下的轴承。7、什么叫“弹壳黄铜”、“商业黄铜”、“金色黄铜”、“易切黄铜”、“海军黄铜”？写出其主要牌号及用处。黄铜以锌作主要添加元素的铜合金具有美观的黄色统称黄铜。铜锌二元合金称一般黄铜或称简洁黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称困难黄铜。含锌低於36的黄铜合金由固溶体组成具有良好的冷加工性能如含锌30的黄铜常用来制作弹壳俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在3642之间的黄铜合金由和固溶体组成其中最常用的是含锌40的六四黄铜。为了改善一般黄铜的性能常添加其他元素如铝镍锰锡硅铅等。铝能进步黄铜的强度硬度和耐蚀性但使塑性降低合适作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能进步黄铜的强度和对海水的耐腐性故称海军黄铜用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能这种易切削黄铜常用作钟表零件，称为易切黄铜。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。特殊黄铜：在一般黄铜中参加其它合金元素所组成的多元合金称为黄铜。常参加的元素有铅、锡、 铝等，相应地可称为铅黄铜 、锡黄铜、铝黄铜。加合金元素的目的。主要是进步抗拉强度改善工艺性。代号：为“ H 主加元素符号（除锌外）铜的质量分数主加元素养量分数其它元素养量分数”表示。如： HPb59-1 表示铜的质量分数为 59% ，含主加元素铅的质量分数为 1% ，余量为锌的铅黄铜。青铜：除黄铜 白铜外，其余的铜的合金统称青铜，青铜又可分为锡青铜和特殊青铜（即无锡青铜）两类。代号：表示方法为“ Q+ 主加元素符号及质量分数 + 其它元素的质量分数”所组成。铸造产品则在代号前加“ Z ”字，如： Qal7 表示含铝为 5% ，其余为铜的铝青铜 ZQsn10-1 表示含锡量为 10% ，其它合金元素含量为 1% ，余量为铜的的铸造锡青铜锡青铜：是由锡为主加元素的铜锡合金，也称为锡青铜。当含锡量小于 56% ，锡溶于铜中形成 a 固溶体，塑性上升，当含锡量大于 56% 时，由于出现了 Cu31sb8 为基的固溶体，抗拉强度下降，所以秤的锡青铜含锡量大多在 314% 之间，当含锡量小于 5% ，适用于冷变形加工，当含锡量为 57% 时的适用于热变形加工。当含锡量大于 10% 时，适用于铸造。由于 a 及 & 电极电位相近，且成分中的锡氮化后生成致密的二氧化锡薄膜，耐大气、耐海水等的耐蚀性上升，只是耐酸性较差。因为锡青铜结晶温度范围较宽，流淌性差，不易形成集中缩孔，而易形成枝晶偏析和分散缩孔，铸造收缩率小，有利于得尺寸极接近于铸型的铸件，所以适于铸造形态困难。壁厚较大的条件，而不相宜铸造要求致密度高和密封性好的铸件。锡青铜有良好的减摩性，抗磁性及低温韧性。锡青铜按消费方法可分为压力加工锡青铜及铸造锡青铜两大类。 特殊青铜：参加其它元素以取代锡，或为无锡青铜，多数特殊青铜都比锡青铜具有更高的机性，耐磨性及耐蚀性，常用的有铝青铜（ QAL7 QAL5 ）铅青铜（ ZQPB30 ）等。以镍为主要添加元素的铜基合金呈银白色，称为白铜。镍含量通常为10%、15%、20%，含量越高，颜色越白。铜镍二元合金称一般白铜，加锰、铁、锌和铝等元素的铜镍合金称为困难白铜，纯铜加镍能显著进步强度、耐蚀性、电阻和热电性。工业用白铜依据性能特点和用处不同分为构造用白铜和电工用白铜两种，分别满意各种耐蚀和特殊的电、热性能。 8、为什么炮弹弹壳常用H70、H68黄铜材料制造？黄铜（又叫青铜），黄铜是主要由铜和锌形成的合金，用处甚广，其性质取决于铜和锌的比例。含铜达63%以上的黄铜，可以冷加工，可以退火，有延展性；而含铜较少、含锌较多的合金，则应热加工，强度较高。H70（C2600）：含铜量70%，又称弹壳黄铜。具有良好光泽、加工性、延展性、合适伸抽，易于电镀或涂装。可应用于深伸抽加工，如子弹壳，炮弹壳、喇叭锁、电子零件、汽车水箱、铜管。H68（C2620）：含铜量68%，又称弹壳黄铜。延展性，可焊性，深冲性，可镀性，耐蚀性能均佳，应用于各种困难冷深冲件，散热器壳等。9、氧、硫、磷、铋等常见杂质元素对纯铜性能产生哪些不良影响紫铜中的微量杂质对铜的导电、导热性能有严峻影响。氧、硫、硒、碲等在铜中的固溶度很小,可及铜生成脆性化合物,对导电性影响不大，但能降低加工塑性。氧对铜的焊接性有害。铋或铅及铜生成低熔点共晶，使铜产生热脆。第十章 钛合金1、钛合金的合金化原则是怎样的?为什么几乎在全部钛合金中，均有肯定含量的合金元素铝？为什么铝的参加量都限制在6%7%以下？钛合金是以钛为基参加其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882以下为密排六方构造钛，882以上为体心立方的钛。铝是钛合金主要合金元素，它对进步合金的常温柔高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。钛-铝系合金的强度随铝合金含量的增加而上升。但Al含量>6%后，由于出现及相共格的有序相2相（Ti3Al）而变脆，甚至会使热加工发生困难。因此，一般工业用Ti合金的Al含量很少超过6%。2、为什么国内外目前应用最广泛的钛合金是Ti-Al-V系的Ti-6Al-4V即TC4合金？钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，特别简洁汲取氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，消费工艺困难。钛的工业化消费是1948年开场的。航空工业开展的须要，使钛工业以平均每年约 8的增长速度开展。目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。第一个好用的钛合金是1954年美国研制胜利的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐