2022年合金熔炼复习总结 .pdf

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1、铸铁白口铸铁含碳量约 2.5%，含硅量约 1%，白口铸铁中的碳全部以渗碳体（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、难以切削加工。故很少直接用来制造机械零件，主要用作炼钢原料、可锻铸铁的毛坯，以及不需切削加工、要求硬度高和耐磨性好的零件，如轧辊、犁铧及球磨机的磨球等。白口铸铁作为抗磨材料的应用也非常广泛，先后经历了普通白口铸铁、 高锰钢、镍硬铸铁和铬系白口铸铁等几个发展阶段，如采用镍硬铸铁作为粉碎机锤头的抗磨材料以满足其 HRC55的要求，日本 1965年引进 Cr27高铬白口铸铁，生产破碎机锤头， 1967年把该材料成功地应用在高

2、炉的料钟上，合理地取代了原用高铬钢和低合金钢， 明显提高了高炉料钟的使用寿命。又如高铬白口铸铁主要用于磨球、村板、杂质泵、双金属复台轧辊等易损件的生产。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，剩余部分则常以珠光体形式存在， 断口呈灰色。 常用灰口铸铁中石墨的存在，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢。石墨片的数量越多、尺寸越大、分布越不均匀，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，因为抗压强度主要取决于灰铸铁的基体组织，因此灰铸铁的抗压强度与钢相近。它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低，广泛用于

3、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。 灰铸铁铸造成形性优异、 减磨减震性好，成本低廉，在汽车、冶金等行业得到广泛应用。迄今为止，随着灰铸铁铸件的基体强度的提高，许多汽车的某些工件( 如大型载重汽车柴油发动机缸体、缸盖、制动鼓等 ) 的选用材料仍以高强灰铁为主，其市场前景广阔。通过采取加大废钢比例， 适当的合金化处理和强化孕育工艺改善灰铸铁的切削性能可以降低刀具成本、提高生产效率。铸铁的含硅量决定着铸铁的状态。仅含1% 的硅时，铸铁趋于白色；含硅约3% 时，即使进行极速冷却，铸铁还是呈灰色。其他合金元素也会影响铸铁组织，精品资料 - -

4、 - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 如，铬导致产生白口铁，镍导致产生灰口铁。可锻铸铁黑心可锻铸铁是铁素体基体， 韧性好，强度一般； 而白心可锻铸铁是珠光体基体，韧性一般，强度好。国内大部分厂家以黑心可锻铸铁为主，其主要用于汽车，拖拉机，农机，铁路，建筑构件，水暖管件等。而白心可锻铸铁国内应用较少，国外主要用于水暖管件。灰口铸铁分布形态及其对力学性能的影响灰铸铁中石墨呈片状，片状石墨的强度、塑性、韧性几乎为零, 存在石墨地方就相当于存在孔洞、 微裂纹

5、 , 它不仅破坏了基体的连续性, 减少了基体受力有效面积, 而且在石墨片尖端处形成应为集中, 使材料形成脆性断裂。 石墨片的数量越多, 尺寸越粗大 , 分布越不均匀 , 铸铁的抗拉强度和塑性就越低。由于灰铸铁的抗精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 压强度、硬度与耐磨性主要取决于基体, 石墨存在对其影响不大。故灰铸铁的抗压强度一般是抗拉强度的3-4 倍。球墨铸铁中石墨呈球状，所以对金属基体的割裂作用较小, 使得基体比较连续, 在拉伸时

6、引起应力集中的现象明显下降, 从而使基体强度利用率从灰铸铁的30%50%提高到 70%90%, 这就使球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧性、疲劳强度不仅高于其它铸铁 , 而且可以与相应组织的铸钢相比。可锻铸铁中石墨呈团絮状。与灰铸铁相比对金属基体的割裂作用较小, 可锻铸铁具有较高的力学性能, 尤其是塑性与韧性有明显的提高。灰铸铁分类根据第三阶段石墨化程度的不同，可分为三种显微组织的灰铸铁， 即珠光体+石墨；铁素体 +珠光体+石墨；铁素体 +石墨。根据其石墨晶体的形态又可分为：普通灰铸铁（片状石墨），可锻灰铸铁（团絮状石墨），球墨铸铁（球状石墨） ，蠕墨铸铁（蠕虫状石墨） 。铝合金时效硬化机理、加速机

7、理的功效和方法可热处理强化铝合金淬火后停放在室温或较高温度下以提高性能的方法。这是铝合金热处理常用的方法之一。 时效处理是提高铝合金力学性能和改善理化性能的重要手段。时效硬化机理用位错理论一方面能解释晶面上沉淀的第二相质点是怎样阻碍位错运动和提高滑移变形抗力或强度，另一方面也能说明时效对铝合金组织和性能的影响。位错运动的主要阻力来自沉淀相周围应变场和沉淀相本身强度。当沉淀相尺寸小，强度低，能随基体一起变形时， 位错按切割模型克服应力场而切过沉淀相质点。如果沉淀相尺寸大，强度高，就不能被位错切割， 这时便按奥罗万 (Orowan)形环模型绕过质点而继续运载， 而旦每绕过一个位错， 就在质点周围留

8、下一个位错环。按照切割模型， 位错由质点内部通过要切割更多的溶质一溶剂原子键，并引起新层错区形成， 从而使合金强化， 而强化效应大小则决定于沉淀相与母相间的界面能大小，以及层错能的高低。合金的屈服强度随质点间距增大而减少，与过时效阶段相当。 在 GP(1)区为精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 基本强化相的合金中， 质点一旦被位错切割， 其阻力截面即减小， 位错能顺利地沿同一滑移面通过， 易使变形集中于少数滑移面内，形成严重变形的滑

9、移带， 在晶界附近引起应力集中，甚至裂纹，使疲劳强度与抗应力腐蚀开裂的能力下降。过时效时， 由于形成了不易被位错切割的沉淀相，且位错分布均匀， 能显著提高抗应力腐蚀开裂的能力。加速时效硬化的方法普通使用的大部分金属的合金都有时效硬化过程，对于普通用途的不能在室温下时效硬化的一些合金， 常先把合金加热到相当高的温度，使一定量的合金元素进入固溶体中，这就是“固溶热处理” 。在水中进行快速淬火之后，合金再进行沉淀处理使溶解的元素脱离溶体，形成非常微细的聚合体， 使硬度达到最大程度。功效：在室温下时效的合金叫做时效硬化合金，在较高的温度下沉淀的合金叫做沉淀硬化合金。 注意这种合金的沉淀处理和钢的热处理

10、之间的根本区别在于，钢经过淬火， 硬度达到最高要求， 而回火则是降低了硬度。 沉淀处理合金进行淬火后还是比较软的，但是沉淀处理提高了硬度。高速钢中各合金元素的作用高速钢的硬度和红硬性主要是由钨、钼、钒和铬的弥散碳化物的体积份数和性能所决定的，而这些碳化物是在回火时从过饱和的固溶体( 马氏体) 中析出来的。低合金高速钢中还添加了诸如钛、 铌、 氮和稀土等微量合金元素。 与钒比较，钛和铌都是更强的碳化物形成元素，形成MC 、M(C N)型碳化物，在淬火加热时阻止奥氏体晶粒长大，使晶粒细化。同时，用钛合金化的低合金高速钢，淬火加回火后的主要强化相为 MC 和M(C N)型碳化物。钛能无限地溶于VC

11、中，使晶格畸变，晶格常数增大，提高了碳化物粒子的弥散度，因此，含钛的钢碳化物要比含铌钢更弥散。某些低合金高速钢中还含有氮，在有钒、钛、铌存在的情况下能形成MC(C N)型碳氮化物，改善钢的性能，若含氮过高，则会使M(C N)型碳氮化物粗化，使钢锭表面质量变坏。钨的作用钨是使高速钢具有红硬性的主要元素。它是强碳化物形成元素， 在钢中形成（Fe，W ）6C等多种袒护无，同时有部分钨溶入固溶体中。淬火加热时（Fe，W ）精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 16 页 - - - - - -

12、 - - - - 6C等很难溶解，对晶粒长大起到阻碍作用，使W18Cr4V 钢加热到 1200时仍然有细小的晶粒。在回火过程中钨的碳化物弥散析出于马氏体基体上造成高速钢的二次硬化效应，并且钨的碳化物不易聚集长大，因而有利于高速钢的红硬性。溶入固溶体中的钨， 既能提高回火时马氏体分解温度，又能阻碍铁原子的扩散，提高钢的回火稳定性， 使高速钢中的马氏体在加热到600625还比较稳定。钒的作用钒是高速钢中提高红硬性的主要元素，主要是以 V4C3的形式存在， 淬火加热时溶于奥氏体中的V4C3很少，因其具有极高的硬度，可提高钢的耐磨性，同时也有阻止淬火加热时奥氏体晶粒长大的作用。钒是强碳化物形成元素，

13、形成稳定的VC ，回火过程中 VC以细小弥散质点析出，造成二次硬化，其作用比钨还强。高速钢的含钒量增加， 红硬性和耐磨性提高， 但是提高含钒量必须提高含碳量，以保证形成各种碳化物。高速钢中含钒量为1%5%，随含钒量增加，高速钢的切削加工性能下降。钼的作用钼和钨是同族元素， 也是碳化物形成元素， 在高速钢中的作用也相似。 钼的碳化物溶于奥氏体中的温度比钨和钒的碳化物要低，这样就能保证在适宜的温度加热淬火后使所有的钼进入马氏体中。高速钢中经常用钼代替钨， 按质量分数计算，1% 钼可代替 2% 的钨。 W6Mo5Cr4V2 钢即是根据这个原理研究出来应用的高速钢。钼能够使高速钢中的莱氏体细化，减轻钢

14、中碳化物偏析程度， 提高钢的热塑性。但是钼的主要碳化物（ Fe，W ）6C溶入奥氏体的温度比（ Fe，W ）6C低。因此钼系高速钢的淬火加热温度范围比较窄，晶粒容易长大， 过热敏感性大。 也有一定的脱碳倾向。铬的作用各种高速钢的铬含量一般都是4% 左右，这是由于铬作用的两个方面决定的：铬显著地提高钢的淬透性， 加热时铬基本上全部溶入奥氏体中增加奥氏体的稳定性，铬也是碳化物形成元素，高速钢中的铬主要形成Cr23C6型碳化物；铬的另一个重要作用是显著增加奥氏体向马氏体转变的体积膨胀量，因此具有增大残余奥氏体的倾向，铬含量过高，淬火残余奥氏体数量会明显地增多。钴的作用精品资料 - - - 欢迎下载

15、- - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 钴在高速钢中显著增加硬度和红硬性，国外高速钢中加钴的比较多， 其硬度通过回火可达 HRC6870 。钴在高速钢中不能形成碳化物，全部溶解早奥氏体中提高奥氏体的合金度； 有其它元素存在时通过阻碍扩散，阻碍奥氏体分解， 有一定的提高淬透性的作用。碳的作用高速钢中含碳量都比较高， 主要是为了保证这些合金元素形成足够的碳化物，在不同的阶段析出或提高硬度， 或提高二次硬化效果。 目前高速钢的含碳量以计算成分加入， 确切地说， 以碳化物化学

16、当量加入。 含碳量过高或损失高速钢的塑性和韧性，降低加工性。铝的作用这种非碳化物形成元素会导致钢的临界点提高。为铝的原子半径大， 在点阵中起着阻碍扩散和延缓软化的作用，所有这些都能使钢的硬度和红硬性提高。此外，铝的氮化物在淬火加热时能有效地阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒， 使钢的强度和韧性保持高的水平。硅的作用某些低合金高速钢有着较高含量的硅。，可完全消除M2C型碳化物，提高钢的强度和韧性， 这种类型的碳化物一般以柱状存在于钢的组织中，出现局部高碳区，降低了高速钢本身的硬度、热硬性、耐磨性、韧性和加工性能。W18Cr4V 钢的特定热处理工艺高速钢 W18Cr4V 是一种高合金工具钢 , 钢中含有

17、钨、钼、铬、钒等合金元素,其总量超过 10%. 特点是红硬性和耐磨性高, 淬透性好 , 并且具有一定的韧性 , 在实际生产中常用来制造刀具和冷作模具。在产品使用中, 决定其使用寿命的主要因素是锻造和热处理工艺的合理制定。化学成分其中碳的质量分数为0. 70%0. 80%, 它一方面要保证能与钨、铬、钒形成足够数量的合金碳化物, 又要有一定的碳量溶于奥氏体中, 使淬火后获得碳含量过饱和的马氏体 , 以保证高硬度和高耐磨性, 以及良好的热硬性。 钨是使高速钢具有热硬性的主要元素 ,W18Cr4V钢在退火状态下钨与钢中的碳形成合金碳化物Fe4W2C, 淬火加热时 , 一部分 Fe4W2C 溶入奥氏体

18、 , 淬火后形成含有大量钨及其他精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 合金元素。有很高回火稳定性的马氏体. 。在 560回火时钨又以W2C 形式弥散析出, 造成二次硬化现象 , 使钢具有高的热硬性 , 未溶的合金碳化物起阻碍奥氏体晶粒长大及提高耐磨性作用。 铬对高速钢性能的主要影响是增加钢的淬透性并改善耐磨性和提高硬度。 钒与碳的结合力比钨或钼大, 碳化物很稳定 , 淬火加热时高温下才可溶解 , 能显著阻碍奥氏体晶粒长大。并且碳化钒的

19、硬度高 , 颗粒细小、均匀, 对提高钢的硬度、耐磨性和韧性有很大影响 , 回火时钒也引起二次硬化现象。热处理工艺退火：锻件锻后应立即放入白灰箱或干砂箱中严埋缓冷, 冷却后应立即进行退火, 退火的目的是为了消除锻造应力, 降低硬度以利于切削加工, 同时也为随后的淬火作组织准备。 W18Cr4V 钢常采用等温退火工艺。淬火： W18Cr4V 属于高合金工具钢 , 导热性差 , 淬火加热时通常要在800850进行预热 , 对于大截面、形状比较复杂的零件, 需进行两次预热。 W18Cr4V钢的淬火加热温度很高, 一般为12701280, 在这个温度范围 , 溶于奥氏体中的合金元素量才会多, 淬火后马氏

20、体中的合金元素量相应也高, 高速钢的热硬性才会好。淬火冷却一般采用分级淬火或油冷淬火。回火： W18Cr4V 钢淬火后残余奥氏体量较多可达30%,为了减少残余奥氏体量 ,消除应力 , 稳定组织 , 提高力学性能 , 淬火后要在560进行回火 , 高速钢回火时会产生“二次硬化”现象, 使硬度得到提高 . 由于高速钢淬火后残余奥氏体量高达 30%,经一次回火是不能完全消除的, 因此要在560进行三次回火 . 回火后的组织由回火马氏体、少量残余奥氏体、块状合金碳化物组成, 硬度达到 65HRC 以上。孕育处理、孕育剂孕育处理是指在凝固过程中，向液态金属中添加少量其它物质，促进形核、抑制生长，达到细化

21、晶粒的目的。习惯上，向铸铁中加入添加剂称为孕育处理。灰铸铁的力学性能在很大程度上取决于其显微组织。未经孕育处理的灰铸铁，显微组织不稳定、 力学性能低下、 铸件的薄壁处易出现白口。 为保证铸件品质的一致性，孕育处理是必不可少的。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 铸铁孕育处理所用的孕育剂， 加入量很少， 对铸铁的化学成分影响甚小，对其显微组织的影响却很大， 因而能改善灰铸铁的力学性能， 对其物理性能也有明显的影响。良好的孕育处理有以下

22、作用：消除或减轻白口倾向；避免出现过冷组织；减轻铸铁件的壁厚敏感性， 使铸件薄、 厚截面处显微组织的差别小，硬度差别也小；有利于共晶团生核，使共晶团数增多；使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨，从而改善铸铁的力学性能。孕育良好的铸铁流动性较好， 铸件的收缩减少、 加工性能改善、 残留应力减少。孕育剂的作用：一是促进石墨化 ,减少白口倾向。二是细化晶粒,减少偏析 ,均匀组织。三是提高力学强度 ,调整硬度 ,改善机械性能。四是改善基体、石墨的形态及分布。五是减少铸件内应力和壁厚敏感性。目前，用于处理灰铸铁的孕育剂品种繁多，但广泛应用的还是75 硅铁。 75硅铁是最常采用的孕育剂， 其

23、中的铝、 钙含量对孕育效果有重要的作用。在铁液中，铝和钙会与氧、氮反应，形成高熔点的化合物， 成为石墨结晶的核心。 而且，加入孕育剂后，铁液中可形成局部的富硅微区，有利于石墨析出。硅钡孕育剂： 硅钡孕育剂主要用于灰铸铁和球墨铸铁生产。用于球墨铸铁可显著增加石墨球数 , 用于灰口铸铁可以减少白口倾向。细化晶粒, 改善石墨形态。这类孕育剂除可获得较高和力学性能外, 还有较强的抗衰退能力 , 一般孕育剂中含 Ba在 2% 3% 之间。SiC孕育剂：这类孕育剂以墨化孕育剂为主, 其主要优点是用量少、墨化能力强 , 但较难溶解。例如 :Si C Ca Al 类防止薄壁铸件白口效果好, 而且适合于冲天炉铁

24、水使用 ,Si CAl 软化效果较好 , 用于改善切削性能。稀土孕育剂：稀土元素是铸铁高效长效孕育剂的重要组元, 我国稀土资源极其丰富 , 研究和应用该类孕育剂更具现实意义。一般讲, 这类孕育剂具有双重性 ,精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 孕育铸铁中稀土残留有一定范围(RE为 0.3%0.06%)。 碳含当量低时稀土加入量少, 碳当量高时稀土加入量稍多, 另外, 稀土元素还和 Mn 、Cu等合金元素复合 , 从而改善铸铁组织 ,

25、 提高力学强度。硅钙孕育剂：硅钙孕育剂是一种较早使用的墨化孕育剂, 现在常使用的是低钙孕育剂。它比较适合低碳当量铸铁生产, 可消除白口、提高强度。稳定化孕育剂：稳定化孕育剂是由墨化元素与稳定化元素复合而成, 它在有效促进石墨化的同时抑制渗碳体分解, 比较适合于较高碳当量铸铁的生产, 常见的有稀土稳定化孕育剂、氮稳定化孕育剂。复合孕育剂：复合孕育剂是墨化元素与阻碍共晶团生长的元素相复合而成的一类孕育剂 , 它从形核和生长两方面发挥孕育作用, 所以在铸铁生产中越来越引起人们的重视 , 常使用的有球铁用含Bi 复合孕育剂 , 灰铸铁 CMSB 复合孕育剂。Ba、Cu 、RE 、Al 孕育能力强 ,T

26、i 等次之 ;Sr 具有一定的形核能力 , 防止白口倾向作用明显 ;Sr 、 Ce 、 Ba都具有较强的抗衰退能力 , 特别是 Ba是较理想的组元 ,虽然抗衰退能力不及Sr、Y,但有很强的形核能力 , 而且含 Ba孕育剂溶点低 , 易被吸收, 处理时浮渣少 ;Mn、 Cr具有稳定化作用 ;RE和 Ca对铁液有较好的净化作用。在铁水中硫、氧含量较高时应选用SiRE或 SiCa孕育剂 ,RE与 Bi 复合使用可以生产铸态球铁 , 经 Si-C 孕育剂孕育的灰铸铁 , 相对强度较好 , 而硬度较低, 加工性能良好。 Si Sr 在薄壁件使用上可有效防止白口。球铁生产过程中采用孕育处理的目的1. 消除

27、结晶过冷倾向； 2. 促进石墨球化； 3. 减小晶间偏析。铝硅合金加工性能不好，但是加少量的氟化钠- 氟化钾的化合物后合金组织会有所改善。还发现，钠的其他化合物，或0.05%的金属钠，加大熔融铝硅合金中，也可以改变凝固时的合金组织。在这种条件下处理的合金， 其强度和韧性比一般合金的大，具有良好的强度，延展性，抗腐蚀性和可铸造性等综合型能。细化铸造铝合金的组织的方法1. 基体的细化：主要是初生aAl 相的细化。2. 过剩相的细化：如Al-si合金加钠处理使共晶si 细化，由没变质的时的粗大针状或片状变为海藻状或球粒状。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢

28、迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 3. 有害相的细化： 如在铝硅合金中加入Mn使 b 相变成为团块状的AlSiMnFe相。从而改善了合金的性能。铝合金、镁合金在力学性能、工艺性能上的差别及应用铝合金以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金密度低，但比强度高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。

29、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可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能， 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提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。铝合金可以采用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。主要优点就是价廉物美。镁合金以镁为基

30、加入其他元素组成的合金。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。镁合金密度小 (1.8g/cm3左右)，比强度高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。散热好、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。主要优点就是性能好质量轻。应用差别精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 16 页 -

31、 - - - - - - - - - 同等体积的镁合金材料做成的车架强度不如铝合金，要达到车架强度就要增加材料厚度和管经， 所以从重量角度与铝合金来比较镁合金没有任何优势，而铝合金的抗拉强度更大。同等体积的镁合金材料做成车架的耐久性能比铝合金车架差，也是镁合金致命的缺点。随着骑行的次数愈多，应力发生的次数也愈高，强度会显著降低，甚至车架寿命不超过2-3 年，所以专业骑手很少使用镁合金车架，如果在比赛时使用，也是计算着里程采用抛弃形式更换的；由此可见， 铝合金的抗疲劳强度优于镁合金材质。元素周期表上就明确显示， 镁合金比铝合金更容易被氧化腐蚀，因此导致镁合金的使用范围也有所局限。因镁合金是活泼金

32、属， 所以制造设备和环境有更高的要求，导致制造成本高涨，生产出来的自行车车架性价比远不及铝合金车架。同等体积的条件下镁合金比铝合金质量轻，这是镁合金的优势。铝合金与镁合金虽然各自具有自己的优势性能，但相对而言， 铝合金的优势性能更多，应用也相对比较广泛。有色合金：铜合金、锡合金狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%） ，加入一种或几种其他元素而构成的合金。有色金属通常指除去铁（有时也除去锰和铬）和铁基合金以外的所有金属。有色金属可分为重金属(如铜、铅、锌 )、轻金属 (如铝、镁 )、贵金属 (如

33、金、银、铂)及稀有金属 (如钨、钼、锗、锂、镧、铀)。以一种有色金属作为基体， 加入一种或几种其它金属或非金属元素，所组成的既具有基体金属通性、又具有某些特定性的物质，称为有色金属合金。铜合金铜合金以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。纯铜呈紫红色，又称紫铜。纯铜密度为8.96，熔点为 1083，具有优良的导电性导热性延展性和耐蚀性。 主要用于制作发电机母线电缆开关装置变压器等电工器材和热交换器管道太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。常用的铜合金分为黄铜青铜白铜3 大类。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - -

34、- - - - - -第 11 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 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。 含锌低于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36-42之间的黄铜合金由a和 b 固溶体组成其中最常用的是含锌40的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能，常添加其他元素， 如铝镍锰锡硅铅等。铝能提高黄铜的强度硬度和耐蚀性， 但使塑性降低， 适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高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，

35、 这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。青铜原指铜锡合金， 后除黄铜白铜以外的铜合金均称青铜，并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。 锡青铜的铸造性能减摩性能好和机械性能好，适合於制造轴承蜗轮齿轮等。 铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高， 耐磨性和耐蚀性好， 用於铸造高载荷的齿轮轴套船用螺旋桨等。铍青铜和磷青铜的弹性极限高，导电性好， 适於制造精密弹簧和电接触元件，铍青铜还用来制造煤矿油库等使用的无火花工具。锡合金以锡为基加入其他合金元素组成的有色合金。主要合金元素有铅、锑、 铜等。锡合金熔点低， 强度和硬度均低， 它有较高的导热性和较低的

36、热膨胀系数，耐大气腐蚀，有优良的减摩性能，易于与钢、铜、铝及其合金等材料焊合，是很好的焊料，也是很好的轴承材料。锡基轴承合金。与铅基轴承合金统称为巴氏合金。含锑315，铜310， 有的合金品种还含有10的铅。锑、 铜用以提高合金的强度和硬度。其摩擦系数小，有良好的韧性、导热性和耐蚀性，主要用以制造滑动轴承。锡焊料。以锡铅合金为主，有的锡焊料还含少量的锑。含铅38.1 的锡合金俗称焊锡，熔点约183，用于电器仪表工业中元件的焊接，以及汽车散热器、热交换器、食品和饮料容器的密封等。锡合金涂层。 利用锡合金的抗蚀性能， 将其涂敷于各种电气元件表面，既具有保护性，又具有装饰性。常用的有锡铅系、锡镍系涂

37、层等。锡合金（包括铅锡合金， 无铅锡合金） 可以用来生产制作各种精美合金饰精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 品、合金工艺品，如戒指、项链、手镯、耳环、胸针、纽扣、领带夹、帽饰、工艺摆饰、合金相框、宗教徽志、微型塑像、纪念品等。高温合金高温合金又叫热强合金、超级合金，指在600-1200 高温下能承受一定应力并具有抗氧化或抗腐蚀能力的合金。具有较高的高温强度， 良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。 高温合

38、金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性，基于上述性能特点， 且高温合金的合金化程度较高， 又被称为“超合金”，是广泛应用于航空、 航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。高温合金的强度在很大程度上取决于晶粒大小和晶粒与构件的厚度关系。持久寿命和抗蠕变性能随构件厚度与晶粒尺寸之比的升高而增加。对变形高温合金，若比例给定， 持久寿命和抗蠕变性能随晶粒增大而上升。铸造高温合金显示了同样的依赖性质，寿命和抗蠕变性能取决于厚度与晶粒尺寸之比。高温合金合金化有一个明显特性， 加入微量的硼和锆，可以提高抗蠕变性能。硼和锆可将寿命延长1 2 倍，将延伸率提高6 倍，将持久强度提高0.9

39、 倍。镍基高温合金。主要合金元素有铬、钨、钼、钴、铝、钛、硼、锆等。其中铬起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素起强化作用。在6501000高温下有较高的强度和抗氧化、 抗燃气腐蚀能力， 是高温合金中应用最广、 高温强度最高的一类合金。用于制造航空发动机叶片和火箭发动机、核反应堆、 能源转换设备上的高温零部件。当前广泛使用的高温合金是镍基高温合金，此外还有铁基高温合金和钻基高温合金。镍基高温合金的基体元素是镍，铁基高温合金的基体元素是铁，钻基高温合金的基体元素是钴。由于基体元素镍、铁、钴的基本属性不同，因而这三类高温合金的合金强化特点不同，合金的某些特性也不同，主要有以下几点：精品资料 - - - 欢

40、迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 镍为面心立方结构， 没有同素异构转变， 而铁、钴室温下分别为体心立方和密排六方结构，高温下为面心立方奥氏体结构(表 21)。目前，几乎全部高温合金的基体都是具有面心立方结构的奥氏体，因为奥氏体比体心立方的铁素体有更高的高温强度。图21 是一个含铬约 25的合金，随着含镍量增加，组织从纯铁素体逐步转变为纯奥氏体，其6001Z和 700的蠕变强度逐渐提高，奥氏体的高温强度较高的原因是它的原子扩散能力较小，即自扩散激活能较高

41、。Fe(bcc) 和一 Fe(fcc) 的自扩散激活能分别为249952和284702Jmol。因此，为 r 得到 r 直到低温仍然稳定的奥氏体结构，铁基和钴基合金中必须加入扩大奥氏体的合金元素，此外锰也有一定的扩大奥氏体的能力。镍具有较高的化学稳定性，在500以下几乎不氧化，常温下不易受潮气、水及某些盐类水溶液的浸蚀。 钴和铁的抗氧化性能都比镍差， 但钴的抗热腐蚀能力比镍强 (由于钴的硫化物熔点较高及硫在钴中的扩散较慢)。无论镍基、铁基或钴基高温合金均需加入铬以改善其抗氧化耐蚀性，但由于镍、 铁、钴基体元素特性的差别，一般镍基合金的抗氧性最佳，而钴基合金却有更好的抗热腐蚀性。铬在镍基合金中最

42、主要的作用是增加抗氧化及耐蚀能力。当铬量达到一定临界值后，会在表面生产一层连续的致密的附着性良好的三氧化二铬膜，对合金抗氧化腐蚀起保护作用设计高温合金应考虑的因素蠕变性能 ：蠕变断裂寿命是反映高温合金力学性能的一个重要参数，无论是合金设计还是实验及应用， 其指标都是衡量合金高温力学性能的重要依据。由于镍基单晶合金特别是近10 多年发展起来的一些高性能的单晶合金中所含合金元素较多，合金成分对其蠕变断裂寿命的影响十分复杂。微观组织稳定性 ： 微观组织的设计是获得最佳蠕变抗力的一个必不可少的因素，因此在高温合金设计中，对微观组织的考虑至关重要。众所周知，有3 个主要的微观组织特征参数影响着单晶高温合

43、金的蠕变性能：相体积分数、 相错配度以及 TCP相(拓扑密堆相 ) 的析出倾向。合金铸造性能 ：镍基单晶高温合金的铸造性能主要考虑两个方面：合金的热处理窗口 (HTW) 和糊状区区间 (T)。 热处理窗口是指合金的初熔温度与相完全固溶的温度之差。 热处理窗口越大， 合金的热处理工艺越容易实施，一般要求精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 热处理窗口不小于20。糊状区区间是指液相开始凝固温度与液相完全凝固温度之差，其大小会影响单晶生长

44、的难易及枝晶偏析程度。密度和成本 ：随着单晶合金中难熔元素含量的增加，合金的初熔温度逐渐升高，但合金的密度也增加， 这显然有悖于发动机叶片的设计要求。纯镍的密度为8907 gcm3，但是单晶镍基高温合金由于含有10 余种合金元素，合金化程度很高，其密度显然与这个值不同。设计方法相计算方法、 d 电子理论、多元回归法、相图计算方法、计算机程序设计锌合金密闭鼓风炉法可同时冶炼出锌和铅， 它的基本流程是： 将锌和铅的硫化物进行焙烧生成氧化物，再将氧化物和一定比例的焦炭一起装入鼓风炉中。经预热的热风从水冷风口鼓入炉中。炉渣与含有来自炉料的贵金属和铜的熔融铅从炉底放出并进行分离。锌化作蒸气混在含有一氧化

45、碳和二氧化碳的炉气中排出炉子，在铅液飞溅冷凝器中进行急速冷却， 锌蒸气被铅吸收。 然后将含锌的熔融铅从冷凝器中抽出，冷却后，锌就从铅液中游离出来浮在铅的上边。将锌液倒出并进行铸造， 冷却的铅返回冷凝器循环使用。火法冶炼把焙烧硫化矿生成的氧化锌同无烟煤或类似的炭素材料一起，在一排小的卧式火泥蒸馏罐中加热至1100 度左右，生成锌的蒸气，再通过邻近的冷凝器把它变成液态金属。电解锌把焙烧过的锌精矿溶于硫酸中，将溶液净化， 锌即电解沉积到铝板上， 从铝板上剥下后再进行熔炼，铸成扁锭；同时，酸经过再生进行循环使用。这样生产的锌纯度在 99.95%以上，如果需要还可以达到99.99%以上。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 文档编码：KDHSIBDSUFVBSUDHSIDHSIBF-SDSD587FCDCVDCJUH 欢迎下载 精美文档欢迎下载 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 16 页 - - - - - - - - - -