第4讲 金属材料2.ppt

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1、 黑色金属黑色金属 金属金属 有色金属有色金属4.6 4.6 有色金属有色金属（非铁金属（非铁金属 NonNonferrous ferrous alloysalloys）4.6 4.6 有色金属有色金属（非铁金属（非铁金属 NonNonferrous alloysferrous alloys）4.6.1 4.6.1 铝及其合金铝及其合金 1.1.工业纯铝工业纯铝 相对密度相对密度2.72.7，属轻金属，熔点：，属轻金属，熔点：660660，FCCFCC结构，高塑性、耐腐蚀。结构，高塑性、耐腐蚀。工业纯铝工业纯铝 2.铝合金的热处理铝合金的热处理 固溶处理固溶处理+时效强化时效强化3.形变铝合金

2、形变铝合金 (1)牌号：按牌号：按 GBT 164741996规定规定(2)2)形变铝合金的种类形变铝合金的种类 a a、防锈铝合金防锈铝合金，典型牌号，典型牌号3A213A21（LF21LF21），），不可热处理强化，用于耐不可热处理强化，用于耐蚀零件箱壳体，装饰材料。蚀零件箱壳体，装饰材料。b b、硬铝合金硬铝合金，典型牌号，典型牌号2A122A12（LY12LY12），），用于铆钉，模锻零件，耐用于铆钉，模锻零件，耐蚀性差蚀性差 c.c.超硬铝合金超硬铝合金，典型牌号，典型牌号7A047A04（LC4LC4），），用于受力较大的结构件。用于受力较大的结构件。d.d.锻铝合金锻铝合金，典型

3、牌号，典型牌号2A102A10（LD10LD10），用于形状复杂，载荷较大的锻件。用于形状复杂，载荷较大的锻件。后后三类合金可热处理强化三类合金可热处理强化4 4、铸造铝合金、铸造铝合金 代号表示代号表示：ZL+3ZL+3个数字个数字 例：例：ZL101ZL101 百位数百位数表示合金系别，表示合金系别，1 1为为AlSiAlSi，2 2为为AlCuAlCu，3 3为为AlMgAlMg，4 4为为AlZnAlZn，个位和十位个位和十位表示同系中不同合金顺序号表示同系中不同合金顺序号牌号表示牌号表示：ZAlZAl+合金元素符号及含量的百倍合金元素符号及含量的百倍 例：例：ZAlMg10ZAlMg

4、10(2)2)铸造铝硅合金（硅铝明）铸造铝硅合金（硅铝明）共晶成分共晶成分 11.711.7SiSi a a、简单硅铝明、简单硅铝明 ZAlSi12(ZL102)ZAlSi12(ZL102)含硅量含硅量11131113，铸造性能好，铸造性能好 应用：制造形状复杂的低强度铸件。应用：制造形状复杂的低强度铸件。b b、特殊硅铝明特殊硅铝明 =简单硅铝明简单硅铝明 +变质处理变质处理：变质处理变质处理：加入加入2323变质剂（变质剂（2/3 2/3 NaFNaF+1/3+1/3 NaClNaCl）以细化晶粒提高强度以细化晶粒提高强度c c、热处理：固溶处理、热处理：固溶处理 +时效强化。时效强化。应

5、应 用：发动机缸体，缸盖，活塞，用：发动机缸体，缸盖，活塞，汽缸头，曲轴箱等汽缸头，曲轴箱等(3)(3)其他铸造铝合金其他铸造铝合金（建议自学）（建议自学）4.6.2 4.6.2 铜及其合金铜及其合金 1 1、工业纯铜（紫铜）、工业纯铜（紫铜）相对密度相对密度8.98.9，熔点为，熔点为10831083，FCCFCC结构结构 高导电性、导热性和耐蚀性高导电性、导热性和耐蚀性，无同素异构转变无同素异构转变，因而，因而不能热处理强化不能热处理强化。铜合金铜合金=纯铜纯铜+Me+Me 2.2.黄铜黄铜（1 1）牌号）牌号：普通黄铜普通黄铜 H+H+含含CuCu量量 如如H70H70 特殊黄铜特殊黄铜

6、 H+H+其它主加其它主加MeMe符号符号 +含含CuCu量量-其它其它MeMe的含量的含量 例例 HPb59HPb591 1（约（约5959CuCu、1 1PbPb、4040ZnZn）铸造铜合金铸造铜合金 ZCuZCu+主加元素及含量主加元素及含量 +例例 ZCuZn16Si4 ZCuZn16Si4 (约约 1616ZnZn、4 4SiSi、8080Cu)Cu)（2 2）普通黄铜）普通黄铜 组织组织：3232Zn Zn 为单相为单相组织组织 3232ZnZn，为，为 +两相组织。两相组织。性能性能：塑性好，铸锻性能优良、塑性好，铸锻性能优良、耐磨、耐蚀。耐磨、耐蚀。应用应用：装饰材料，管、板

7、、散装饰材料，管、板、散热器、冷凝器等。热器、冷凝器等。（3 3）特殊黄铜特殊黄铜 特殊黄铜特殊黄铜=普通黄铜普通黄铜 +Me+Me 3 3、青铜、青铜 (1)(1)牌号牌号 Q+Q+主加元素符号及含量辅加元素含量主加元素符号及含量辅加元素含量-例：例：QSn4QSn43(43(4SnSn,3,3Zn,Zn,余量铜余量铜 )ZQSn10(Z ZQSn10(Z表示铸造合金表示铸造合金,10,10SnSn,余量铜余量铜)(2)(2)锡青铜锡青铜 组织组织：6 6 SnSn 单相单相 6 6 SnSn +(为电子化合物，硬脆）为电子化合物，硬脆）常用合金常用合金：含锡量为含锡量为 3 31414Sn

8、Sn 性能性能：抗蚀性比黄铜高抗蚀性比黄铜高 铸造性铸造性：流动性差，但收缩率小流动性差，但收缩率小 应用应用：阀门，水暖配件，耐磨阀门，水暖配件，耐磨零件，如齿轮，轴承。零件，如齿轮，轴承。应用应用：阀门，水暖配件，耐磨零件，如齿轮，阀门，水暖配件，耐磨零件，如齿轮，轴承。轴承。(3)(3)铍青铜铍青铜 含含1.62.31.62.3BeBe。如如 QBe2QBe2，QBe1.7 QBe1.7 性能性能：弹性极限、耐磨性、耐蚀性、导热性高。弹性极限、耐磨性、耐蚀性、导热性高。应用应用：精密仪器、仪表的弹性元件。精密仪器、仪表的弹性元件。4.7.4.7.滑动轴承合金滑动轴承合金4.7.1 4.7

9、.1 对轴承材料的要求对轴承材料的要求 硬度适中硬度适中 摩擦系数小摩擦系数小 膨胀系数小膨胀系数小 能储藏润滑油能储藏润滑油 轴承合金组织示意图轴承合金组织示意图4.7.2 4.7.2 常用轴承合金常用轴承合金 1 1、巴氏合金、巴氏合金（BabbiteBabbite Alloys Alloys）(1)(1)锡基合金锡基合金：SnSnSbSbCuCu合金合金 常用常用ZChSnSb11-6(6ZChSnSb11-6(6Cu)Cu)组织组织：SnSnSbSb 固溶体固溶体 +SnSbSnSb 化合物和化合物和 CuSnCuSn 化合物化合物 （软基体软基体）（硬质点硬质点）性能性能：耐蚀性耐蚀

10、性 导热性导热性 减磨性高，但疲劳强度较低减磨性高，但疲劳强度较低。应用应用：大型重要轴承：大型重要轴承 1 1、巴氏合金、巴氏合金（BabbiteBabbite Alloys Alloys）(2)(2)铅基合金铅基合金：Pb-Sn-Sb-CuPb-Sn-Sb-Cu合金。合金。常用常用ZChPbSb16-16-2(16ZChPbSb16-16-2(16SnSn，2 2Cu)Cu)ZChPbSb15-5-3 (5 ZChPbSb15-5-3 (5SnSn，3 3Cu)Cu)组织组织：PbPbSbSb 固溶体固溶体+(+(SnSbSnSb 和和 CuSnCuSn)化合物化合物性能性能：均低于锡基合

11、金。：均低于锡基合金。应用应用：车辆发动机轴承：车辆发动机轴承 2 2、铜基合金、铜基合金 常用常用 CuCuPbPb合金合金(ZQPb30)(ZQPb30)CuCu和和PbPb不互溶不互溶，结晶成，结晶成铜粒（硬）铜粒（硬）+铅基铅基底（软）底（软）CuCuSnSn合金合金(ZCuSn10p(ZCuSn10pb)。组织组织:+为软基体，为软基体，为硬质点为硬质点 性能性能：导热性高，耐磨，疲劳强度较高。：导热性高，耐磨，疲劳强度较高。应用应用：高转速，大负荷轴承。：高转速，大负荷轴承。3 3、铝基合金、铝基合金 A1A1SnSn合金合金(1822(1822SnSn)称高锡铝合金称高锡铝合金

12、A1A1、SnSn不互溶，结晶成不互溶，结晶成 A1A1硬粒硬粒+SnSn软基体软基体性能性能：膨胀系数大。：膨胀系数大。设计制造必须加大轴间隙设计制造必须加大轴间隙。应用应用4 4、其它轴承其它轴承 有有锌基轴承锌基轴承，粉末冶金轴承粉末冶金轴承和和塑料轴承塑料轴承4.7.4.7.粉末冶金材料粉末冶金材料 一一 .概述概述 1.1.粉末冶金工艺过程粉末冶金工艺过程4.7.4.7.粉末冶金材料粉末冶金材料 4.7.1.4.7.1.概述概述 1.1.粉末冶金工艺过程粉末冶金工艺过程 粉末制备粉末制备压制成型压制成型烧结烧结后加工（切后加工（切削加工、压力加工、浸渍、熔渗削加工、压力加工、浸渍、熔

13、渗)2.2.粉末冶金的特点粉末冶金的特点 对原材料及制品的适应性强。对原材料及制品的适应性强。高效节能高效节能 集集材料生产材料生产 加工加工技技 术术 零件制造零件制造于一体于一体 材料利用率高可实现少无切削材料利用率高可实现少无切削 4.7.24.7.2常用粉末冶金材料常用粉末冶金材料 1.1.轴承材料轴承材料 制成多孔材料（孔隙占体积的制成多孔材料（孔隙占体积的101020%20%）再浸渍润滑油而成，故称多孔含油轴）再浸渍润滑油而成，故称多孔含油轴承。承。（1 1）铜基合金铜基合金 锡青铜（锡青铜（CuSn6Zn6Pb3CuSn6Zn6Pb3）粉末加粉末加 0.50.52%2%石墨粉。石

14、墨粉。轴承组织轴承组织 （CuCuSnSn）固溶体）固溶体 +石墨石墨 +PbPb+孔隙孔隙 （1 1）铁基合金）铁基合金：Fe-G(0.5Fe-G(0.5 3%)3%)粉末粉末 Fe-GFe-G（1 12%)+S(0.52%)+S(0.51%1%）轴承组织轴承组织 铁素体铁素体 +渗碳体渗碳体 +石墨石墨 +硫化物硫化物+孔隙孔隙 应用：适用于中速，轻载荷轴承，应用：适用于中速，轻载荷轴承，如如 纺织机械，家用电器等。纺织机械，家用电器等。2.2.摩擦材料摩擦材料 用于制造离合器，制动器的摩擦片，刹用于制造离合器，制动器的摩擦片，刹车片。车片。性能要求性能要求：a.a.摩擦系数大摩擦系数大

15、b.b.耐热、耐磨耐热、耐磨 c.c.抗咬合、减摩抗咬合、减摩 d.d.强度高强度高 材料成分材料成分：铜基铜基铁基粉末铁基粉末+石棉石棉 +SiOSiO+G+G+PbPb+MoSMoS 性能及应用性能及应用：铜基材料铜基材料：导热性好，抗蚀，瞬间导热性好，抗蚀，瞬间工作温度工作温度 500500800800，用于车辆机，用于车辆机床离合器。床离合器。铁基材料铁基材料：高强度，摩擦系数大，：高强度，摩擦系数大，瞬间可达瞬间可达 90090010001000，用于高负，用于高负荷，高速离合器。荷，高速离合器。3.3.工具材料（硬质合金）工具材料（硬质合金）成分：成分：WC/WC/TiCTiC(高

16、硬度碳化物高硬度碳化物)+Co/Ni()+Co/Ni(粘结剂粘结剂)硬度：硬度：HRC70 80HRC70 80，工作温度可达工作温度可达 10001000，切削速度比，切削速度比HSS HSS 高十倍。高十倍。（1 1）钨钴类（钨钴类（WCCoWCCo）有有YG3 YG6YG3 YG6，（数字为（数字为Co Co 的百分含量）的百分含量）CoCo含量越高，合金的韧性越高，耐磨性越低含量越高，合金的韧性越高，耐磨性越低。（2 2）钨钴钛类（）钨钴钛类（WCWCTiCTiCCoCo）有有 YT5 YT5 ，YT15 YT15，YT30 YT30（数字为（数字为TiCTiC的百分的百分含量）含量）

17、TiCTiC含量越高，硬度和耐磨性越高，强韧性含量越高，硬度和耐磨性越高，强韧性越低越低。（3)3)应用应用：a.刀具刀具 YG类类粗加工粗加工，及加工脆性材料、高硬度，及加工脆性材料、高硬度材料。材料。YT类类精加工精加工，及加工韧性较高材料，如，及加工韧性较高材料，如低碳钢，有色金属，不锈钢，高锰钢低碳钢，有色金属，不锈钢，高锰钢（因刀（因刀具表面形成氧化钛薄层，不易粘刀。）具表面形成氧化钛薄层，不易粘刀。）b.b.各种形状简单，尺寸小，要求热硬性、各种形状简单，尺寸小，要求热硬性、耐磨性高的耐磨性高的模具、量具模具、量具。(4)(4)钢结硬质合金钢结硬质合金 成分成分：WCWC、TiCTiC+HSS+HSSCrMo CrMo 钢钢 合金钢基体可热处理合金钢基体可热处理,钢粉末比例越大，钢粉末比例越大，韧性越高。韧性越高。应用应用：形状复杂的刀具，高温模具等形状复杂的刀具，高温模具等4.8.4.8.新型合金材料新型合金材料