《材料成型基础》课件5.ppt

《《材料成型基础》课件5.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《材料成型基础》课件5.ppt（60页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、金属工艺学常用金属材料l5.1.1常存元素对钢性能的影响l1.锰：来源：锰是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的，它也经常作为合金元素而特意加入钢中。作用：锰的脱氧能力较好，能很大程度上减少钢中的FeO，还能与硫化合成MnS，减轻硫昀有害作用。锰大部分溶入铁素体中，使铁素体强化。所以，锰在钢中是一种有益元素。5.1 工业用钢含量：非合金钢中，锰作为常存元素时，其含量般规定为100。l2.硅来源：硅是炼钢时用硅铁脱氧而残留在钢中的，也可作为合金元素特意加入钢中。作用：硅的脱氧能力比锰强，可有效清除FeO。硅在室温下大部分溶入铁素体，使铁素体强化。工业用钢含量：作为常存元素时，其硼si规定为050。l3

2、.硫来源：硫是在冶炼时由矿石和燃料中带人的有害杂质，炼钢时难以除尽。作用：硫在钢中常以FeS的形式存在，FeS与Fe形成低熔点的共晶体，分布在奥氏体的晶界上，当钢材进行热加工，共晶体过热甚至甚至熔化，减弱了晶粒间联系，使钢材强度降低，韧性下降，这种现象称热脆。常加入锰来降低硫的有害作用。工业用钢l4.磷来源：磷是在冶炼时由矿石带入的有害杂质，炼钢时很难除尽。作用：磷能溶于a-Fe中，但当钢中有碳存在时，磷在aFe中溶解度急剧下降。磷的偏析倾向十分严重，即使只有千分之几的磷存在，也会在组织中析脆性很大的化合物Fe3P，并且特别容易聚于晶界上，使钢的脆性增加，冷脆转化温度升高，即发生冷脆。工业用钢

3、5.1.2 钢的分类和编号 l分类方法：可以按化学成分、质量和一用途对钢进行分类。l1)按含碳量分l低碳钢0.6%Cl2)按质量分(含S,P多少分)l普通钢S=0.055%,P=0.045%l优质钢S,P=0.04%l高级优质钢S=0.03%P0.6%C钢的类型和编号钢的分类钢的编号1（1）碳素结构钢用Q+数字表示，“Q”为屈服点，“屈”汉语拼音，数字表示屈服点数值。如：Q275，表示屈服点为275MPa，若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，即S、P含量不同。A、B、C、D质量依次提高，“F”表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标“F”和“b”的为镇静钢。如：Q235-AF表

4、示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-C表示屈服点为235MPa的C级镇静钢。碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而是在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235含碳量低，有一定强度，常扎制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢结构，也可制造普通的铆钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、轴套、销轴等等，Q255和Q275钢强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接。通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简单机械上的齿轮、轴节等。钢的编号2（2）优质碳素结构钢优质碳素结构钢牌号由二位数字组成。以二位数字表示平均碳的质量分数（以万分之几计）。沸腾钢和半镇静钢在牌号尾部分

5、别加符号“F”和“b”，镇静钢一般不标符号。较高含锰量的优质碳素结构钢，在表示平均碳的质量分数的数字后面加锰元素符号。例如：WC=0.50%，WMn=0.701.00%的钢，其牌号表示为“50Mn”。高级优质碳素结构钢，在牌号后加符号“A”;特级优质碳素结构钢在牌号后加符号“E”。优质碳素结构钢主要用于制造机械零件。08、08F、10、10F钢，塑性、韧性好，具有优良的冷成型性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳；15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞钢、样板等；30、35、40、45、50钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的

6、综合机械性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件；55、60、65钢热处理（淬火+高温回火）后具有高的弹性极限，常用作弹簧。钢的编号3（3）碳素工具钢这类钢的牌号是由代表碳的符号“T”与数字组成，其中数字表示钢中平均碳的质量分数（以千分之几计）。对于较高含锰或高级优质碳素工具钢，牌号尾部表示同优质碳素结构钢。例如T12钢，表示WC=1.2%的碳素工具钢。碳素工具钢生产成本较低，加工性能良好，可用于制造低速、手动刀具及常温下使用的工具、模具、量具等。在使用前要进行热处理（淬火+低温回火）。常用牌号有T7、T8，用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等；

7、T9、T10、T11用于制造要求中韧性的工具，如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条等；T12、T13钢具有高硬度、高耐磨性，但韧性低，用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀等。钢的编号4（4）铸造碳钢许多形状复杂的零件，很难通过锻压等方法加工成形，用铸铁时性能双难以满足需要，此时常用铸钢铸造获取铸钢件，所以，铸造碳钢在机械制造尤其是重型机械制造业中应用非常广泛。铸钢的牌号有两种表示方法：以强度表示的铸钢牌号，是由铸钢代号“ZG”与表示力学性能的两组数字组成，第一组数字代表最低屈服点，第二组数字代表最低抗拉强度值。例如ZG200-400，表示s不小于200MPa，b不小于

8、400MPa；另一种用化学成分表示的牌号在此不作介绍。铸造碳铸钢碳的质量分数，一般WC=0.150.60%范围内，过高则塑性差，易产生裂纹。铸钢的铸造性能比铸铁差，主要表现在铸钢流动性差，凝固时收缩比大且易产生偏析等方面。钢的编号5.1.3 结构钢l一般工程结构钢l1.碳素结构钢（如表）硫、磷的质量分数较高(P0045，S0055)典型牌号Q235（各种型材）l2.低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢是在低碳钢的基础上，加入少量合会元素Mn典型牌号Q345(16Mn)碳素结构钢的化学成分、力学性能和用途结构钢l优质结构钢l1优质碳素结构钢（如图）硫、磷的质量分数较低0035典型的牌号是45l2

9、碳素铸钢（如图）碳素钢的含碳量一般在015060范围内，过高则塑性差，易产生裂纹。一般工程用铸钢件的成分、力学性能和用途见表l3合金结构钢渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢优质碳素结构钢的力学性能和用途碳素铸钢的化学成分、力学性能和用途合金结构钢l(1)渗碳钢常用的渗碳钢有15、20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4W等。工艺：采用表面渗碳进行成分调整，再结合淬火+低温回火的热处理，性能特点：能够使零件表面具有良好的耐磨性和疲劳强度，心部有良好的韧性和足够的强度。应用：渗碳钢主要用于制造高耐磨性，并承受动载荷的零件，如汽车齿轮、内燃机凸轮和活塞销等。合金结构钢l(2)调质钢常用的调质钢有

10、45、40Cr、35SiMn、38CrMoAlA等。特点：调质钢为中碳成分，经淬火+高温回火的调质处理后，钢的组织为回火索氏体，具有高强度和良好韧性，即具有良好的综合力学性能，常用于制造重要的机器零件，如传动轴、机床齿轮、曲轴、连杆螺栓等。（表面淬火、氮化处理提高工件表面的硬度）合金结构钢l(3)弹簧钢常用的弹簧钢有65、65Mn、60Si2Mn、50CrVA等。最有代表性的是60Si2Mn。性能特点：弹簧要求高弹性极限、疲劳极限和足够的韧性成分及工艺：弹簧钢采用中高碳成分（0.5%0.7%）以保证强度；通过淬火+中温回火而获得回火托氏体组织，以满足使用性能的要求。（采用喷丸处理进行表面强化）

11、合金结构钢l(4)滚动轴承钢常用的是铬轴承钢GCr9、GCrl5、GCrl5SiMn等应用：滚动轴承钢是制造各类滚动轴承的滚动体及内、外套圈的专用钢。性能特点：滚动轴承在交变应力下工作，各部分之间因相对滑动而产生强烈磨擦，还受到润滑剂的化学浸蚀。轴承钢必须具有高的硬度和耐磨性，高的弹性极限和接触疲劳强度，足够的韧性和抗蚀性。成分：WC为095115，属过共析钢，以此保证淬后马氏体的高硬度和碳化物的数量，提高耐磨性。s0020，P0007)，铬轴承钢是一种高级优质钢。5.1.4 工具钢l按用途分类：刃具钢、模具钢和量具钢。l特点：为了满足高硬度和耐磨性的使用要求，工具钢均为高碳成分，一般经过淬火

12、和低温回火后使用。l1刃具钢性能特点：高强度(特别是抗弯、抗压)；高硬度、高耐磨性；高热硬性；足够的塑性和韧性。分类：碳素工具钢(T8、T8A、T10、T12等)；合金刃具钢(Cr06、9SiCr等)含碳量在0911之间高速钢(W18Cr4V)含碳量在07以上，最高可达15应用：碳素工具钢：手用工具和低速、小蠢走刀量的机用工具，合金刃具钢：加入了合金元素，多用作丝锥、板牙、铰刀高速钢：广泛应用于车刀、铣刀、刨刀、钻头等刀具l高速钢的加工、热处理较复杂，其要点如下：l(1)锻造高速钢铸态组织中含有大量呈鱼骨状分布的粗大共晶碳化物，如图所示，大大降低钢的性能。这些碳化物不能用热处理来消除，因此高速

13、钢的锻造具有成形和改善碳化物形态和分布的双重作用。l(2)热处理锻造后进行球化退火，淬火加热进行预热三次回火高速钢的铸态组织高速钢热处理工艺曲线工具钢l2模具钢l分类：冷模具钢、热模具钢l特点：1、冷模：很大压力、弯曲力、冲击载荷和摩擦。主要损坏形式是磨损也常出面崩刃、断裂和变形需高硬度、高耐磨性、足够的韧性与疲劳抗力和热处理变小2、热模具钢：冲击载荷、摩擦、不均匀热应变和热应力、高温氧化出现崩裂、塌陷、磨损、龟裂等失效现象需具有高的热硬性、高温耐磨性、高的抗氧化、高的热强性和足够高的韧性、较高的淬透性和导热性l应用：冷模具钢(Crl2、Crl2MoV等)：冷冲模、冷挤压模和拉丝，热模具钢(5

14、CrMnMo、5CrNiMo等)热锻模、热挤压模和压铸模等，工作时型腔表面温度可达600以上工具钢l3量具钢量特点：主要受磨损，性能要求是：高硬度和耐磨性；高尺寸稳性。热处理：量具钢的成分高碳(训c为0915)，并常加入Cr、w、Mn等元素尽量降低淬火温度，以减少残余奥氏体量淬火后立即进行一70-一80的冷处理精度要求高的量具，需进行时效处理应用：制造各种测量工具，如卡千分尺、螺旋测微仪、块规和塞规等6.1.5 特殊性能钢l分类：不锈钢、耐热钢、耐磨钢l不锈钢l定义：不锈钢是指在大气、水、酸、碱和盐溶液或其它腐蚀性介质中具有高度化学稳定性的合金钢的总称。l分类及应用：分为马氏体型不锈钢(Crl

15、3型)制造承载耐腐蚀的各种阀、机泵零件、不锈刀具铁素体型不锈钢(Crl7型)，主要用于制造耐蚀零件，广泛用于硝酸和氮肥工业中奥氏体型不锈钢(188型)，主要制造化工生产中的某些设备零件或构件及暂道等。特殊性能钢l2耐热钢l定义：高温下具有热化学稳定性和热强性的特殊钢。l性能特点:优良的高温抗氧化性能和高温强度热膨胀系数小和良好的导热性，l成分特点：加入合金元素Cr、Si和铝，主加CrTi、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素来提高热强性。l分类及应用：热化学稳定钢(3Cr18Ni25Si2等)热强钢(Crl2型、Crl3型、1Crl8Ni9Ti、1Crl7)。耐热钢主要用于石油化工的高温反应设备

16、和加热炉、火力发电设备的汽轮机和锅炉、汽车和船舶的内燃机、飞机的喷气发动机以及热交换器等设备5.1.5特殊性能钢l3耐磨钢l性能特点：很高的耐磨性和韧性。高锰钢(ZGMn13)l成分特点：高碳，含碳量1013之间高锰，一般Mn含量为1114一定量硅（Si=0308）热处理：水韧处理：即将钢加热10001100*C，保温一段时间，使碳化物全部溶解，然后迅速水淬，在室温下获得均匀单一的奥氏体组织。l应用：用于运转中承受严重磨损的和强烈冲击的零件l1.铸铁的石墨化铸铁的石墨化l2.常用铸铁常用铸铁l3.合金铸铁合金铸铁教学重点教学重点:常用铸铁的分类常用铸铁的分类及特点及特点教学难点教学难点:铸铁的

17、石墨化铸铁的石墨化5.2铸铁铸铁铸铁的性能铸铁的性能铸铁之所以用得如此广泛铸铁之所以用得如此广泛,是因为石墨的存在，石墨的存在，使铸铁是因为石墨的存在，石墨的存在，使铸铁具有铸具有铸 钢所不具备的性能。铸铁通常是钢所不具备的性能。铸铁通常是C%=2.5%4.0%的铁碳合金。的铁碳合金。碳在铁碳合金中的存在形式有：渗碳体和石墨碳在铁碳合金中的存在形式有：渗碳体和石墨铸铁的优点铸铁的优点 良好的铸造性能，如流动性好、收缩小良好的铸造性能，如流动性好、收缩小 良好的切削加工性能；良好的切削加工性能；高的耐磨性；高的耐磨性；良好的吸振缓冲性能；良好的吸振缓冲性能；低的缺口敏感性能。低的缺口敏感性能。根

18、据碳在铁碳合金中的存在形式铸铁可以分为：根据碳在铁碳合金中的存在形式铸铁可以分为：白口铸铁：白口铸铁：灰口铸铁：灰口铸铁：普通灰口铸铁普通灰口铸铁 可锻铸铁可锻铸铁 球墨铸铁球墨铸铁 蠕墨铸铁蠕墨铸铁5.2.1铸铁铸铁的石墨化的石墨化碳以石墨的形式析出的过程为石墨化过程。碳以石墨的形式析出的过程为石墨化过程。通常视石墨通常视石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。铸铁的基体通常有：铸铁的基体通常有：*铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁*铁素体铁素体珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁*珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁石墨形态对铸铁性能的影响石墨形态对铸铁性能的影响

19、l石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体l 割裂作用越小。割裂作用越小。影响石墨化的因素影响石墨化的因素化学成分化学成分化学成分：化学成分：C是形成石墨的元素，是形成石墨的元素，Si是促进形成石墨的元素。是促进形成石墨的元素。通常通常C%、Si%越高，越容易石墨化。越高，越容易石墨化。影响石墨化的因素影响石墨化的因素冷却速度冷却速度l冷却速度：冷却速度：l 减小冷却速度可以减小冷却速度可以促进石墨化，促进石墨化，易得到易得到粗大的石墨片和铁素粗大的石墨片和铁素体基体；增大冷却速体基体；增大冷却速度则阻碍石墨化，此度则阻碍石墨化，此时只有部分碳以细石时只有部

20、分碳以细石墨片析出，而另一部墨片析出，而另一部分碳则以渗碳体析出，分碳则以渗碳体析出，得到铸光体基体得到铸光体基体。影响石墨化的因素：影响石墨化的因素：壁厚壁厚5.2.2常用铸铁常用铸铁灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁l灰口铸铁灰口铸铁l 可以看成是在钢的基体上分布着不同形态的石墨。而石可以看成是在钢的基体上分布着不同形态的石墨。而石墨的形态、大小和分布直接影响着铸铁的性能墨的形态、大小和分布直接影响着铸铁的性能。根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁可以分为：根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁可以分为：普通灰口铸铁：普通灰口铸铁：石墨呈片状石墨呈片状可锻铸铁：可锻铸铁：石墨呈团絮状石墨呈团絮状蠕

21、墨铸铁：蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状石墨呈蠕虫状球墨铸铁：球墨铸铁：石墨呈球状石墨呈球状1、普通灰口铸铁件、普通灰口铸铁件基体基体：F、P、F+P生产生产：铁水熔炼好后直接浇铸铁水熔炼好后直接浇铸牌号牌号：HTXXXHT:表示灰口铸铁中文拼音的代号表示灰口铸铁中文拼音的代号XXX:三位数字表示最抵抗拉强度三位数字表示最抵抗拉强度(MPa)石墨形态石墨形态：片状片状灰口铸铁的孕育处理灰口铸铁的孕育处理提高和改善灰口铸铁的性能的途径提高和改善灰口铸铁的性能的途径改善基体组织改善基体组织改变石墨形态、数量、改变石墨形态、数量、大小和分布大小和分布灰口铸铁的孕育处理是灰口铸铁的孕育处理是提高和改善灰口铸铁的

22、性能提高和改善灰口铸铁的性能的途径行之的途径行之有效的方法。常用的孕育剂是含有效的方法。常用的孕育剂是含Si量为量为75%的硅铁。的硅铁。灰口铸铁的孕育处理方法灰口铸铁的孕育处理方法即将熔炼出的铁水在即将熔炼出的铁水在 浇铸前加入质量分数浇铸前加入质量分数为为 0.25%0.60%的孕育剂，孕育剂在铁水的孕育剂，孕育剂在铁水中形成大量弥散的中形成大量弥散的石墨结晶核心石墨结晶核心，使石墨化，使石墨化作用显著提高，从而得到在细珠光体上作用显著提高，从而得到在细珠光体上均匀分布着细片状石墨的组织。均匀分布着细片状石墨的组织。灰铸铁的热处理灰铸铁的热处理去应力退火：铸件凝固冷却时，因壁厚不同等原因造

23、成冷却不均，会产生内应力，或工件要求精度较高时，都应进行去应力退火；消除白口、降低硬度退火：铸件较薄截面处，因冷速较快会产生白口，使切削加工困难，应进行退火使渗碳体分解，以降低硬度；表面淬火：目的是提高铸件表面硬度和耐磨性，常用方法有火焰淬火、感应淬火等。2、球墨铸铁件的生产、球墨铸铁件的生产向高温铁水中加入向高温铁水中加入一定量的球化剂和孕育一定量的球化剂和孕育剂，直接得到球状石墨剂，直接得到球状石墨的铸造合金。的铸造合金。球化剂：球化剂：金属镁或稀土镁金属镁或稀土镁 孕育剂：孕育剂：含含Si量为量为75%或或95%的硅铁的硅铁球墨铸铁的组织按基体组织不同，分为铁素体球墨铸铁、铁素体珠光体球

24、墨铸铁、珠光体球墨铸铁和贝氏体球墨铸铁四种，金相显微组织如图6-5所示。球墨铸铁件球墨铸铁件主要特点：主要特点：石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低，石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低，力学性能比灰铸铁有显著提高力学性能比灰铸铁有显著提高。可通过热处理改善金属基体，进一步提高性能可通过热处理改善金属基体，进一步提高性能。这一点与灰铸铁不同。这一点与灰铸铁不同。球墨铸铁较灰铸铁易产生球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔、缩松、缩孔、缩松、皮下气孔、夹渣等缺陷皮下气孔、夹渣等缺陷。石墨析出时，发生膨胀，石墨析出时，发生膨胀，应适当应适当提高铸型刚度提高铸型刚度。球墨铸铁件球墨铸铁件生产中应注意的问题生

25、产中应注意的问题控制原铁液的化学成分，与一般灰铸铁基本相同；控制原铁液的化学成分，与一般灰铸铁基本相同；具有具有高高C高高Si,中中Mn,低低S、P特点。特点。较高的铁液温度，以较高的铁液温度，以防止球化处理、孕育处防止球化处理、孕育处理后铁液温度过低，产生浇不足等缺陷理后铁液温度过低，产生浇不足等缺陷球化处理、孕育处理球化处理、孕育处理。球墨铸铁的牌号和应用（3）球墨铸铁的牌号和应用球墨铸铁的牌号由“QT“（“球铁”两字汉语拼音字首）及后面两组数字组成。第一组数字表示最低抗拉强度；第二组数字表示最低断后伸长率。例如QT6003，代表600MPa，3的球墨铸铁。球墨铸铁的力学性能好，又易于熔铸

26、，经合金化和热处理后；可代替铸钢、锻钢，制作受力复杂、性能要求高的重要零件，在机械制造中得到广泛应用。（4）球墨铸铁的热处理球墨铸铁的热处理与钢相似，但因含碳、硅量较高，有石墨存在，热导性较差，因此球墨铸铁热处理时，加热温度要略高，保温时间要长，加热及冷却速度要相应慢。常用的热处理方法有以下几种：退火分为去应力退火、低温退火和高温退火。目的是消除铸造内应力，获得铁素体基体，提高韧性和塑性。正火分为高温正火和低温正火。目的是增加珠光体数量并提高其弥散度，提高强度和耐磨性，但正火后需回火，消除正火内应力。调质处理目的是得到回火索氏体基体，获得较高的综合力学性能。等温淬火目的是获得下贝氏体基体，使其

27、具有高硬度、高强度和较好的韧性。球墨铸铁的牌号、性能及用途球墨铸铁的牌号、性能及用途球墨铸铁的牌号由“QT“（“球铁”两字汉语拼音字首）及后面两组数字组成。第一组数字表示最低抗拉强度；第二组数字表示最低断后伸长率。例如QT6003，代表600MPa，3的球墨铸铁。3、可锻铸铁、可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁生产生产：将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳体分解，获得在铁素体或珠光体的基体分布着团絮状石墨的铸铁。体分解，获得在铁素体或珠光体的基体分布着团絮状石墨的铸铁。黑心可锻铸铁黑心可锻铸铁(KTH,铁素体基体铁素体基体)珠光

28、体可锻铸铁珠光体可锻铸铁(KTZ)白心可锻铸铁白心可锻铸铁(KTB，很少用，很少用)种类种类特点：特点：强度高强度高b=300-400Mpa，塑性（，塑性（12%）和韧性（）和韧性（k 30J/Cm2)好好。石墨化退火周期长，石墨化退火周期长，40-70h,铸铸件成本高。件成本高。适用于制造承受震动和冲击、形适用于制造承受震动和冲击、形状复杂的薄壁小件。状复杂的薄壁小件。可锻铸铁牌号及用途（2）可锻铸铁的性能由于石墨呈团絮状，对基体的割裂和尖口作用减轻，故可锻铸铁的强度、韧性比灰铸铁提高很多。（3）可锻铸铁牌号及用途可锻铸铁牌号由“KT（“可铁”两字汉语拼音字首）和代表类别的字母（H、Z）及后

29、面两组数字组成。其中，H代表“黑心”，Z代表珠光体基体。两组数字分别代表最低抗拉强度和最低断后伸长率。例如，KTH37012，代表370MPa、12的黑心可锻铸铁（铁素体可锻铸铁）。可锻铸铁主要用于形状复杂、要求强度和韧性较高的薄壁铸件。4、蠕墨铸铁（1）蠕墨铸铁组织为蠕虫状石墨形态介于球状和片状之间，它比片状石墨短、粗、端部呈球状。如图6-7所示。蠕墨铸铁的基体组织有铁素体、铁素体+珠光体、珠光体三种。（2）蠕墨铸铁的性能力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。与球墨铸铁相比，有较好的铸造性，良好的热导性、较低的热膨胀系数，是近三十年来迅速发展的新型铸铁。（3）蠕墨铸铁牌号及用途蠕墨铸铁的牌号由“

30、RuT（“蠕铁”两字的汉语拼音字首）加一组数字组成，数字表示最低抗拉强度，例如：RuT300。5.2.3 5.2.3 合金铸铁合金铸铁合金铸铁合金铸铁 合金铸铁是指常规元素硅、锰高于普通铸铁规合金铸铁是指常规元素硅、锰高于普通铸铁规定含量或含有其他合金元素，具有较高力学性能或定含量或含有其他合金元素，具有较高力学性能或某些特殊性能的铸铁。主要有耐磨铸铁、耐热铸和某些特殊性能的铸铁。主要有耐磨铸铁、耐热铸和耐蚀铸铁。耐蚀铸铁。l1.铝及其合金铝及其合金l2.铜及其合金铜及其合金l3.轴承合金轴承合金l4.粉末冶金粉末冶金教学重点教学重点:常用铜铝合金的常用铜铝合金的分类及特点分类及特点教学难点教

31、学难点:常用铜铝合金的常用铜铝合金的分类及特点分类及特点5.3非铁合金非铁合金5.3.15.3.1铝合金的分类铝合金的分类铝合金的分类铝合金的分类1、变形铝合金不可热处理强化的变形铝合金主要有防锈铝合金；可热处理强化的变形铝合金主要有硬铝、超硬铝和锻铝。（1）防锈铝合金防锈铝合金属Al-Mg或Al-Mg系合金。加入锰主要用于提高合金的耐蚀能力和产生固溶强化。加入镁用于起固溶强化作用和降低密度。防锈铝合金强度比纯铝高，并有良好的耐蚀性、塑性和焊接性，但切削加工性较差。因其不能热处理强化而只能进行冷塑性变形强化。其典型牌号是5A05、3A21，主要用于制造构件、容器、管道及需要拉伸、弯曲的零件和制

32、品。（2）硬铝合金硬铝合金属Al-Cu-Mg系合金。加入铜和镁是为了时效过程产生强化相。将合金加热至适当温度并保温，使过剩相充分溶解，然后快速冷却以获得过饱和固溶体的热处理工艺称为固溶处理。固溶处理后，铝合金的强度和硬度并不立即升高，且塑性较好，在室温或高于室温的适当温度保持一段时间后，强度会有所提高，这种现象称为时效。在室温下进行的称自然时效，在高于室温下进行的称人工时效。硬铝合金典型牌号是2A01、2A11，主要用于航空工业中。铝合金的分类铝合金的分类（3）超硬铝合金超硬铝合金属Al-Cu-Mg-Zn系合金。这类合金经淬火加人工时效后，可产生多种复杂的第二相，具有很高的强度和硬度，切削性能

33、良好，但耐蚀性差。典型牌号7A04，主要用于航空。（4）锻铝合金锻铝合金属Al-Cu-Mg-Si系合金。元素种类多，但含量少，因而合金的热塑性好，适于锻造，故称“锻铝”。锻铝通过固溶处理和人工时效来强化。典型牌号是2A05、0A07，主要用于制造外形复杂的锻件和模锻件。2、铸造铝合金铸造铝合金按主加元素不同，分为Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系和Al-Zn系四类。应用最广的是Al-Si系铸造合金，通常称为硅铝明。Wsi1013的Al-Si二元合金ZAlSi12（ZL102），成分在共晶点附近，其铸造组织为粗大针状硅晶体与固溶体组成的共晶（如图6-8所示），铸造性能良好，但强度、韧性较差

34、。通过变质处理，得到塑性好的初晶固溶体加细粒状共晶体组织（如图6-8所示），力学性能显著提高，应用很广。5.3.25.3.2铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金（一）纯铜纯铜呈紫红色，又称紫铜。铜的密度为8.96gcm3，熔点为1083，具有面心立方晶格，无同素异晶转变。它有良好的电导性、热导性、耐蚀性和塑性。纯铜易于热压和冷压力加工；但强度较低，不宜作结构材料。工业纯铜的纯度为99.5099.90，其代号用“T”（“铜”字汉语拼音字首）加顺序号表示，共有T1、T2、T3、T4四个代号。序号越大，纯度越低。纯铜广泛用于制造电线、电缆、电刷、铜管、铜棒及配制合金。（二）铜合金铜合金有黄铜、青

35、铜和白钢。白铜是铜镍合金，主要用作精密机械、仪表中的耐蚀零件，由于价格高，一般机械零件很少应用。1、黄铜黄钢是以锌为主要添加元素的铜合金。（1）普通黄铜铜锌二元合金称为普通黄铜。其牌号“H”（“黄”）加数字（表示铜的平均含量）组成，如H68表示铜含量为68%，其余为锌。锌加入铜中不但能使强度增高，也能使塑性增高。铜合金分类（2）特殊黄铜在普通黄铜中再加人其他合金元素制成特殊黄铜，可提高黄铜强度和其他性能。如加铝、锡、锰能提高耐蚀性和抗磨性；加铅可改善切削加工性；加硅能改善铸造性能等。特殊黄铜的牌号依旧由“H”与主加合金元素符号、铜含量百分数、合金元素含量百分数组成。如HPb59-1，表示WCu

36、59、WPb=l，其余为锌的铅黄铜。2、青铜青铜原指铜锡合金，又叫锡青铜。但目前已经将含铝、硅、铍、锰等的铜合金都包括在青铜内，统称为无锡青铜。（1）锡青铜锡青铜是以锡为主要添加元素的铜基合金。（2）无锡青铜无锡青铜是指不含锡的青铜，常用的有铝青铜、铍青铜、铅青铜、锰青铜等。铝青铜是无锡青铜中用途最广泛的一种，其强度高、耐磨性好，且具有受冲击时不产生火花之特性。铸造时，由于流动性好，可获得致密的铸件。5.3.35.3.3轴承合金轴承合金轴承合金轴承合金 滑动轴承中用于制作轴瓦和轴衬的合金称为轴承合金。当轴承支撑轴进行工作时，由于轴的旋转，使轴和轴瓦之间产生强烈的摩擦。为了减少轴承对轴颈的磨损，

37、确保机器的正常运转，轴承合金应具有以下性能要求：（1）较高的抗压强度和疲劳强度；（2）摩擦系数小、表面能储存润滑油，耐磨性好；（3）良好的抗蚀性、热导性和较小的膨胀系数；（4）良好的磨合性；（5）加工性能好，原料来源广，价格便宜。为了满足以上性能要求，轴承合金的组织应是在软基体上分布硬质点（如锡基、铅基轴承合金）或硬基体上分布软质点（如铜基、铝基轴承合金），如图6-9所示。轴承工作时，硬组织起支承抗磨作用；软组织被磨损后形成小凹坑，可储存润滑油，减小摩擦和承受振动。最常用的轴承合金是锡基或铅基“巴氏合金”。5.3.45.3.4非铁合金粉末冶金非铁合金粉末冶金非铁合金粉末冶金非铁合金粉末冶金 一

38、、铝及共合金（一）工业纯铝纯铝，其纯度（质量分数）为99.7%98.00%.纯铝呈银白色，密度为2.7gcm3，熔点为660，具有面心立方晶格，无同素异晶转变，有良好的电导性、热导性。纯铝强度低，塑性好，易塑性变形加工成材；熔点低，可铸造各种形状零件；与氧的亲和力强，在大气中表面会生成致密的Al2O3薄膜，耐蚀性良好。主要用于制造电线、电缆、管、棒、线、型材和配制合金。（二）铝合金的分类及热处理特点铝合金按其成分和工艺特点不同，分为变形铝合金和铸造铝合金两类。铝合金一般都具有如图6-8所示类型的相图。凡合金成分在D点右边的铝合金都具有低熔点共晶组织，流动性好，称为铸造铝合金。合金成分在D点左边的合金，在加热时都能形成单项固溶体组织，这类合金塑性较高，称为变形铝合金。变形铝合金又分为两类，成分在F点左边的合金称为不能热处理强化铝合金；成分在F与D点之间的铝合金称为能热处理强化铝合金。