設(shè)計材料與加工工藝 2第二章 金屬材料及加工工藝(一)

1、金屬材料及加工工藝金屬材料及加工工藝 “ “鳥巢鳥巢”跨度跨度330330多米，中間沒有一根柱子，這樣的結(jié)構(gòu)，多米，中間沒有一根柱子，這樣的結(jié)構(gòu)，需要一種抗拉、抗壓和抗彎強度大的特種鋼材做支撐柱。需要一種抗拉、抗壓和抗彎強度大的特種鋼材做支撐柱。Q460Q460是一種低合金高強度鋼，它在受力強度達(dá)到是一種低合金高強度鋼，它在受力強度達(dá)到460460兆帕?xí)r才會發(fā)生兆帕?xí)r才會發(fā)生塑性變形，這個強度要比一般鋼材大。塑性變形，這個強度要比一般鋼材大。 金屬材料及加工工藝金屬材料及加工工藝現(xiàn)代工業(yè)中，金屬材現(xiàn)代工業(yè)中，金屬材料得到了極其廣泛的料得到了極其廣泛的應(yīng)用，它是現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用，它是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品造型

2、設(shè)計中最重產(chǎn)品造型設(shè)計中最重要的材料之一。要的材料之一。設(shè)計師對各種常用的金設(shè)計師對各種常用的金屬材料的種類、性能及屬材料的種類、性能及其應(yīng)用條件等，必需有其應(yīng)用條件等，必需有一個全面的了解。一個全面的了解。金屬材料及加工工藝金屬材料及加工工藝2.1 材料的一般特性材料的一般特性1機(jī)械性能機(jī)械性能是指金屬材料在外力的作用下表現(xiàn)出來的變形和抗變形特性，是指金屬材料在外力的作用下表現(xiàn)出來的變形和抗變形特性，是材料抵抗外力作用的能力，因而也稱為力學(xué)性能。是材料抵抗外力作用的能力，因而也稱為力學(xué)性能。金屬材料在受外力作用時，由于外加載荷的性質(zhì)和加載方式金屬材料在受外力作用時，由于外加載荷的性質(zhì)和加載方

3、式的不同，使金屬材料的變形和抗變形能力即強度具有不同的的不同，使金屬材料的變形和抗變形能力即強度具有不同的特征。特征。l靜載荷下金屬材料的機(jī)械性能靜載荷下金屬材料的機(jī)械性能l動載荷下金屬材料的機(jī)械性能動載荷下金屬材料的機(jī)械性能l交變載荷下金屬材料的機(jī)械性能交變載荷下金屬材料的機(jī)械性能靜載荷下金屬材料的機(jī)械性能靜載荷下金屬材料的機(jī)械性能 在緩慢加載條件下測在緩慢加載條件下測得的金屬材料抗變形和抗得的金屬材料抗變形和抗斷裂的能力，稱為金屬材斷裂的能力，稱為金屬材料的靜力強度。料的靜力強度。 通常以拉伸強度為最通常以拉伸強度為最基本的強度值。通過拉伸基本的強度值。通過拉伸試驗測定拉伸強度，是確試驗測

4、定拉伸強度，是確定金屬材料機(jī)械性能的一定金屬材料機(jī)械性能的一種最重要的方法。種最重要的方法。POESBKPePsPbPkllk2.1 材料的一般特性材料的一般特性2.1 材料的一般特性材料的一般特性靜載荷下金屬材料的機(jī)械性能靜載荷下金屬材料的機(jī)械性能POESBKPePsPbPkllk1、彈性、彈性發(fā)生彈性形變后可以恢復(fù)原來的狀發(fā)生彈性形變后可以恢復(fù)原來的狀態(tài)態(tài) 2、塑性、塑性 （屈服、縮頸）（屈服、縮頸）外力超過其彈性限度后具有能永久外力超過其彈性限度后具有能永久保留形變的性質(zhì)保留形變的性質(zhì) 3、強度、強度金屬材料抵抗外力破壞作用的能力金屬材料抵抗外力破壞作用的能力4、硬度、硬度硬度主要是指材

5、料局部抵抗塑性變硬度主要是指材料局部抵抗塑性變形的能力形的能力 2.1 材料的一般特性材料的一般特性動載荷下金屬材料的機(jī)械性能動載荷下金屬材料的機(jī)械性能沖擊韌性：沖擊韌性：kAK/F = G(H1-H2)/F2.1 材料的一般特性材料的一般特性交變載荷下金屬材料的機(jī)械性能交變載荷下金屬材料的機(jī)械性能疲勞強度與抗拉強度的近似關(guān)系：疲勞強度與抗拉強度的近似關(guān)系：碳素鋼 -1 (0.40.55) b灰口鑄鐵 -1 0.4 b有色金屬 -1 (0.30.4) b2.1 材料的一般特性材料的一般特性2金屬材料的物理和化學(xué)性質(zhì)金屬材料的物理和化學(xué)性質(zhì)1、物理性質(zhì)：、物理性質(zhì)：比重差別大，比重差別大，導(dǎo)熱、

6、導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好，受熱體積膨脹，受熱體積膨脹，在磁場中易被磁化。在磁場中易被磁化。2.1 材料的一般特性材料的一般特性2金屬材料的物理和化學(xué)性質(zhì)金屬材料的物理和化學(xué)性質(zhì)2、化學(xué)性質(zhì)：、化學(xué)性質(zhì)：普通金屬易被腐蝕和氧化，普通金屬易被腐蝕和氧化，貴重金屬抵抗能力強。貴重金屬抵抗能力強。對產(chǎn)品表面進(jìn)行噴漆、電鍍、氧化和磷化等處理，可防止腐對產(chǎn)品表面進(jìn)行噴漆、電鍍、氧化和磷化等處理，可防止腐蝕、保護(hù)金屬材料，而且具有裝飾意義。蝕、保護(hù)金屬材料，而且具有裝飾意義。 2.1 材料的一般特性材料的一般特性3金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能 各種金屬材料只有經(jīng)過一系列加工和工藝處理才各種金屬材料只

7、有經(jīng)過一系列加工和工藝處理才能制成產(chǎn)品，材料適應(yīng)各種加工和工藝處理要求的能能制成產(chǎn)品，材料適應(yīng)各種加工和工藝處理要求的能力，稱為金屬材料的的工藝性能。它是金屬材料機(jī)械、力，稱為金屬材料的的工藝性能。它是金屬材料機(jī)械、物理、化學(xué)性能的綜合反映，是決定金屬材料能否進(jìn)物理、化學(xué)性能的綜合反映，是決定金屬材料能否進(jìn)行加工或如何進(jìn)行加工的重要因素，它直接關(guān)系到加行加工或如何進(jìn)行加工的重要因素，它直接關(guān)系到加工效率、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本等。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和工效率、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本等。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和選擇工藝方法時，必須認(rèn)真考慮金屬材料的工藝性能。選擇工藝方法時，必須認(rèn)真考慮金屬材料的工藝性能。 按照工藝方

8、法的不同，工藝性能可分為鑄造性能、按照工藝方法的不同，工藝性能可分為鑄造性能、鍛造性能、焊接性能和切削加工性能等。鍛造性能、焊接性能和切削加工性能等。2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類金屬材料金屬材料 黑色金屬 有色金屬鐵及鐵的合金（鋼鐵材料）鐵及鐵的合金（鋼鐵材料）（純鐵、鋼、鑄鐵）（純鐵、鋼、鑄鐵）除鐵以外的其他金屬及合金除鐵以外的其他金屬及合金（銅、鋁、鎂、鈦及合金等）（銅、鋁、鎂、鈦及合金等）1 1金屬材料的分類金屬材料的分類2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類1 1）鋼鐵材料）鋼鐵材料：鑄鐵、鋼：鑄鐵、鋼2 2）有色金屬）有色金屬：銅及銅合金、鋁及鋁合金、鎂及鎂合金

9、、鈦：銅及銅合金、鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、鈦及鈦合金及鈦合金2 2產(chǎn)品設(shè)計中常用的金屬材料產(chǎn)品設(shè)計中常用的金屬材料 含碳量多少是區(qū)別鋼鐵的主要標(biāo)準(zhǔn)。生鐵含碳量大于含碳量多少是區(qū)別鋼鐵的主要標(biāo)準(zhǔn)。生鐵含碳量大于2.02.0；鋼含碳量小于；鋼含碳量小于2.02.0。生鐵含碳量高，硬而脆，幾乎。生鐵含碳量高，硬而脆，幾乎沒有塑性。鋼不僅有良好塑性，而且鋼制品具有強度高、韌沒有塑性。鋼不僅有良好塑性，而且鋼制品具有強度高、韌性好、耐高溫、耐腐蝕、易加工、抗沖擊、易提煉等優(yōu)良物性好、耐高溫、耐腐蝕、易加工、抗沖擊、易提煉等優(yōu)良物理化學(xué)應(yīng)用性能，因此被廣泛利用。理化學(xué)應(yīng)用性能，因此被廣泛利用。 2.3 鋼

10、鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類3 3鋼鐵材料的生產(chǎn)鋼鐵材料的生產(chǎn) 鐵礦石中把金屬鐵分離出來并獲得生鐵的過程稱為煉鐵，不論鐵礦石中把金屬鐵分離出來并獲得生鐵的過程稱為煉鐵，不論是煉鋼用生鐵還是鑄造用生鐵，都是在高爐中冶煉的。是煉鋼用生鐵還是鑄造用生鐵，都是在高爐中冶煉的。 高爐生產(chǎn)時從爐頂裝入鐵礦石（赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦）、高爐生產(chǎn)時從爐頂裝入鐵礦石（赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦）、焦炭、造渣用熔劑焦炭、造渣用熔劑( (石灰石石灰石) )，從位于爐子下部的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的，從位于爐子下部的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳空氣。在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣

11、中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。經(jīng)過這一過程得到的液為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。經(jīng)過這一過程得到的液態(tài)生鐵，含碳量一般為為態(tài)生鐵，含碳量一般為為3 34 4，還含有一定量的硅、錳及少量雜，還含有一定量的硅、錳及少

12、量雜質(zhì)硫和磷等。質(zhì)硫和磷等。 生鐵冶煉2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類3 3鋼鐵材料的生產(chǎn)鋼鐵材料的生產(chǎn) 經(jīng)高爐煉鐵得到的生鐵，含有較高的碳和硫、磷等有害雜質(zhì)，經(jīng)高爐煉鐵得到的生鐵，含有較高的碳和硫、磷等有害雜質(zhì)，其機(jī)械性能很差，有此限制了它的用途。因而，除少數(shù)經(jīng)熔化燒鑄其機(jī)械性能很差，有此限制了它的用途。因而，除少數(shù)經(jīng)熔化燒鑄生產(chǎn)鑄鐵件外，絕大多數(shù)還必須進(jìn)一步精練成鋼，提高機(jī)械性能生產(chǎn)鑄鐵件外，絕大多數(shù)還必須進(jìn)一步精練成鋼，提高機(jī)械性能 。 所謂煉鋼，即在高溫下降低生鐵中的碳和有害雜質(zhì)的含量，并所謂煉鋼，即在高溫下降低生鐵中的碳和有害雜質(zhì)的含量，并根據(jù)需要調(diào)整金屬的化學(xué)成分，對鋼

13、進(jìn)行合金化處理。通常是向液根據(jù)需要調(diào)整金屬的化學(xué)成分，對鋼進(jìn)行合金化處理。通常是向液態(tài)生鐵通氧，使碳和有害雜質(zhì)元素被氧化來完成的。態(tài)生鐵通氧，使碳和有害雜質(zhì)元素被氧化來完成的。煉鋼煉鋼2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類4 4鑄鐵鑄鐵 是鑄造用的生鐵，含碳量是鑄造用的生鐵，含碳量2 24.04.0之間的鐵碳之間的鐵碳合金，成本低廉、具有良好的鑄造性能、切削性能及合金，成本低廉、具有良好的鑄造性能、切削性能及耐磨性耐磨性和和減振性減振性等優(yōu)點。但延展性、塑性差，很脆。等優(yōu)點。但延展性、塑性差，很脆。 常見的機(jī)床床身、工作臺、箱體、底座等形態(tài)復(fù)常見的機(jī)床床身、工作臺、箱體、底座等形態(tài)復(fù)雜或

14、受壓力及摩擦力的零件，大多用鑄鐵制成。雜或受壓力及摩擦力的零件，大多用鑄鐵制成。 鑄鐵的常用種類可分為：灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鐵的常用種類可分為：灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵?？慑戣T鐵、合金鑄鐵。 鑄鑄鐵鐵應(yīng)用于戶外設(shè)施：應(yīng)用于戶外設(shè)施：2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鑄鑄鐵鐵應(yīng)用應(yīng)用于戶外設(shè)施：于戶外設(shè)施：2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鑄鑄鐵鐵應(yīng)用于廚衛(wèi)產(chǎn)品：應(yīng)用于廚衛(wèi)產(chǎn)品：2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類1.灰鑄鐵灰鑄鐵定義：定義：指石墨呈片狀分布片狀分布的灰口鑄鐵。性能性能：抗壓不抗拉；耐磨、消振

15、性好；缺口敏感性低、抗壓不抗拉；耐磨、消振性好；缺口敏感性低、切削加工性好等。切削加工性好等。用途：用途：利用灰鑄鐵的減震和抗壓性能減震和抗壓性能，常用于制作機(jī)床底座、機(jī)床底座、床身、工作臺、導(dǎo)軌、箱體床身、工作臺、導(dǎo)軌、箱體等。 機(jī)床底座機(jī)床底座2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類2.球墨鑄鐵球墨鑄鐵定義定義：在金屬液中加入球化劑和孕育處理得到球狀石墨。 性能性能：突出特點是屈強比屈強比（屈服強度與抗拉強度的比值 ）高。良好的抗拉強度，塑性、韌性、鑄造性、可切削加工性良好的抗拉強度，塑性、韌性、鑄造性、可切削加工性等。可熱處理化。等?？蔁崽幚砘?yīng)用：應(yīng)用：承受震動、載荷大的零件，如

16、曲軸、傳動齒輪。承受震動、載荷大的零件，如曲軸、傳動齒輪。鑄鐵曲鑄鐵曲軸軸2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類3.可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵性能性能：介于灰鑄鐵和球鐵之間，具介于灰鑄鐵和球鐵之間，具有較高的強度，以及較好的較高的強度，以及較好的塑性和韌性。塑性和韌性。名為可鍛，實不可鍛名為可鍛，實不可鍛。定義定義：由白口鑄鐵經(jīng)石墨化白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火獲得，其石墨呈團(tuán)絮狀。團(tuán)絮狀。應(yīng)用：應(yīng)用：用于制造形狀復(fù)雜且承受振動載荷的薄壁小型件，如汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、管接頭、低壓閥門汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、管接頭、低壓閥門等。白口鑄鐵白口鑄鐵：不含：不含石墨石墨的的鑄鐵鑄鐵。幾乎全部的碳都與鐵形成。幾

17、乎全部的碳都與鐵形成滲碳體滲碳體。具有很大的硬度和脆性。不能承受。具有很大的硬度和脆性。不能承受冷加工冷加工，也不，也不能承受能承受熱加工熱加工，只能直接用于鑄造狀態(tài)。大多用作煉鋼和，只能直接用于鑄造狀態(tài)。大多用作煉鋼和可鍛鑄鐵的坯料可鍛鑄鐵的坯料2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類5 5鋼的分類鋼的分類 為保證其韌性和塑性，鋼的含碳量一般不超過為保證其韌性和塑性，鋼的含碳量一般不超過1.7%。鋼的主要元素除。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。鋼的分類方法多種多樣：鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。鋼的分類方法多種多樣： 1、按品質(zhì)分類、按品質(zhì)分類 (1) 普通鋼（普通鋼（P

18、0.045%，S0.050%） (2) 優(yōu)質(zhì)鋼（優(yōu)質(zhì)鋼（P、S均均0.035%） (3) 高級優(yōu)質(zhì)鋼（高級優(yōu)質(zhì)鋼（P0.035%，S0.030%） 2、按化學(xué)成份分類、按化學(xué)成份分類 (1) 碳素鋼：碳素鋼：a.低碳鋼（低碳鋼（C0.25%）；）；b.中碳鋼（中碳鋼（C0.250.60%）；）；c.高碳鋼（高碳鋼（C0.60%）。（特點：）。（特點：具有一定的塑性和韌性；但強度低，耐蝕具有一定的塑性和韌性；但強度低，耐蝕性和抗氧化性較差，低溫抗沖擊能力差性和抗氧化性較差，低溫抗沖擊能力差。）。） (2) 合金鋼：合金鋼：a.合金結(jié)構(gòu)鋼（切削鋼、彈簧鋼合金結(jié)構(gòu)鋼（切削鋼、彈簧鋼 ）；）；b.合金

19、工具鋼（刃具鋼、合金工具鋼（刃具鋼、模具鋼模具鋼 ）；）；c.特殊性能鋼（不銹鋼、耐熱鋼特殊性能鋼（不銹鋼、耐熱鋼 ）。（特點：）。（特點：與碳素鋼相比，與碳素鋼相比，合金鋼的強度大大提高，同時耐蝕性、抗氧化性和耐磨性均顯著提高；但合金鋼的強度大大提高，同時耐蝕性、抗氧化性和耐磨性均顯著提高；但價格較高價格較高。）。） 3、按成形方法分類：、按成形方法分類：(1) 鍛鋼；鍛鋼；(2) 鑄鋼；鑄鋼；(3) 熱軋鋼；熱軋鋼；(4) 冷拉鋼。冷拉鋼。2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鋼應(yīng)用：應(yīng)用：低碳鋼低碳鋼2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鋼中碳鋼中碳鋼2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)

20、及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鋼高碳鋼高碳鋼2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼合金工具鋼車車 刀刀銑銑 刀刀麻花鉆麻花鉆2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鋼2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鋼特殊性能鋼：耐熱鋼特殊性能鋼：耐熱鋼2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鋼特殊性能鋼：不銹鋼特殊性能鋼：不銹鋼不銹鋼應(yīng)用于廚具設(shè)計：不銹鋼應(yīng)用于廚具設(shè)計：2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鋼2.3 鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鐵材料生產(chǎn)及分類鋼鋼不銹鋼應(yīng)用于燈具設(shè)計：不銹鋼應(yīng)用于燈具設(shè)計：2.4 有色金屬有色金屬1 1有色金屬

21、的分類有色金屬的分類 按密度、儲量和分布情況分按密度、儲量和分布情況分有色輕金屬有色輕金屬指密度小于指密度小于4.5g/cm34.5g/cm3的有色金屬，有鋁、鎂、鈣等的有色金屬，有鋁、鎂、鈣等及其合金及其合金有色重金屬有色重金屬指密度大于指密度大于4.5g/cm34.5g/cm3的有色金屬、有銅、鎳、鉛、的有色金屬、有銅、鎳、鉛、鋅及其合金鋅及其合金貴金屬貴金屬指礦源少、提取難、價格貴的金屬，如金、銀和鉑族元指礦源少、提取難、價格貴的金屬，如金、銀和鉑族元素及其合金素及其合金半金屬半金屬指物理化學(xué)性質(zhì)介于金屬與非金屬之間的硅、硒、碲、指物理化學(xué)性質(zhì)介于金屬與非金屬之間的硅、硒、碲、砷、硼等砷

22、、硼等稀有金屬稀有金屬指在自然界中含量很少、分布散或難提取的金屬，稀指在自然界中含量很少、分布散或難提取的金屬，稀有金屬又分為鈦、鈹、鋰、銫、等稀有輕金屬；鎢、鉬、鈮、釩等有金屬又分為鈦、鈹、鋰、銫、等稀有輕金屬；鎢、鉬、鈮、釩等稀有高熔點金屬；鎵、銦、鍺等稀有分散金屬；鈧、釔等元素的稀稀有高熔點金屬；鎵、銦、鍺等稀有分散金屬；鈧、釔等元素的稀土金屬；鐳、錒系元素等稀有放散性元素土金屬；鐳、錒系元素等稀有放散性元素2.4 有色金屬有色金屬2 2鋁及鋁合金鋁及鋁合金1 1、鋁、鋁 鋁在自然界中分布很廣，是地殼中儲量最豐富地元素，鋁在自然界中分布很廣，是地殼中儲量最豐富地元素，幾乎占地殼中全部金屬

23、含量地幾乎占地殼中全部金屬含量地1/31/3。鋁的生產(chǎn)分兩個步驟：。鋁的生產(chǎn)分兩個步驟：第一步從鋁礦石中提取氧化鋁，第二步由氧化鋁電解得到第一步從鋁礦石中提取氧化鋁，第二步由氧化鋁電解得到純鋁。純鋁為面心立方晶體結(jié)構(gòu)，銀白色、塑性好，便于純鋁。純鋁為面心立方晶體結(jié)構(gòu)，銀白色、塑性好，便于切削。強度、硬度低，不宜作結(jié)構(gòu)材料。切削。強度、硬度低，不宜作結(jié)構(gòu)材料。 2 2、鋁合金、鋁合金 因為純鋁的硬度、強度較低，所以在機(jī)械制造、交通因為純鋁的硬度、強度較低，所以在機(jī)械制造、交通工具、一起儀表等制造上，均大量采用各種鋁合金。鋁中工具、一起儀表等制造上，均大量采用各種鋁合金。鋁中加入錫、銅、鎂、鋅等元

24、素制成合金，強度提高。加入錫、銅、鎂、鋅等元素制成合金，強度提高。 2.4 有色金屬有色金屬2 2鋁及鋁合金鋁及鋁合金純鋁：純鋁：銀白色銀白色。特點：特點：1）密度?。ǎ┟芏刃。?3.7 g/cm ），相當(dāng)于銅的），相當(dāng)于銅的1/3 。 2）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)良，僅次于銅。）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)良，僅次于銅。3）具有很好的耐大氣腐蝕能力，但不耐酸、堿、鹽的腐蝕。）具有很好的耐大氣腐蝕能力，但不耐酸、堿、鹽的腐蝕。4）很高的塑性和延展性。）很高的塑性和延展性。5）但硬度、強度都很低，一般不做結(jié)構(gòu)材料。）但硬度、強度都很低，一般不做結(jié)構(gòu)材料。用途：用途：炊具、電線、導(dǎo)電材料、散熱材料及包裝材料。炊具、電

25、線、導(dǎo)電材料、散熱材料及包裝材料。2.4 有色金屬有色金屬純鋁應(yīng)用純鋁應(yīng)用：2.4 有色金屬有色金屬2 2鋁及鋁合金鋁及鋁合金鋁合金：鋁合金：特點：特點：1）質(zhì)輕、強度高，質(zhì)輕、強度高，比強度值（按單位質(zhì)量計算的強度）比強度值（按單位質(zhì)量計算的強度）接近接近或超過鋼。或超過鋼。2）優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和抗腐蝕性優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和抗腐蝕性。3）易加工、耐沖壓，并且可以陽極氧化成各種顏色。易加工、耐沖壓，并且可以陽極氧化成各種顏色。2.4 有色金屬有色金屬2 2鋁及鋁合金鋁及鋁合金常見鋁合金品種常見鋁合金品種 鋁合金型材：利用塑性加工將鋁合金坯錠加工成不同斷面形狀及鋁合金型材：利用塑性加工將鋁合金坯錠

26、加工成不同斷面形狀及尺寸規(guī)格的鋁材。按斷面形狀分為角、槽、丁字、工字、尺寸規(guī)格的鋁材。按斷面形狀分為角、槽、丁字、工字、Z Z字等幾大類字等幾大類別。鋁合金型材具有別。鋁合金型材具有質(zhì)輕、高強、耐蝕、耐磨質(zhì)輕、高強、耐蝕、耐磨等特點，表面再經(jīng)陽極氧等特點，表面再經(jīng)陽極氧化或噴涂處理而更具裝飾性。廣泛用作產(chǎn)品造型材料、展示材料、門窗化或噴涂處理而更具裝飾性。廣泛用作產(chǎn)品造型材料、展示材料、門窗框體材料、墻面和吊頂骨架支承材料等。框體材料、墻面和吊頂骨架支承材料等。 鋁合金裝飾板：鋁合金板材經(jīng)輥壓、冷彎等工藝制成的具有一定鋁合金裝飾板：鋁合金板材經(jīng)輥壓、冷彎等工藝制成的具有一定形狀的裝飾板，表面經(jīng)

27、陽極氧化、噴漆、覆膜或精加工等處理可獲得各形狀的裝飾板，表面經(jīng)陽極氧化、噴漆、覆膜或精加工等處理可獲得各種色彩或肌理。鋁合金裝飾板質(zhì)輕，耐久性和耐蝕性好，不易磨損，造種色彩或肌理。鋁合金裝飾板質(zhì)輕，耐久性和耐蝕性好，不易磨損，造型優(yōu)美，安裝方便。品種有鋁合金型優(yōu)美，安裝方便。品種有鋁合金花紋板、波紋板和壓型板花紋板、波紋板和壓型板等，廣泛用等，廣泛用作建筑物墻面、屋面裝飾材料和展示材料。作建筑物墻面、屋面裝飾材料和展示材料。2.4 有色金屬有色金屬2 2鋁及鋁合金鋁及鋁合金2.4 有色金屬有色金屬2 2鋁及鋁合金鋁及鋁合金 鋁箔：鋁箔是金屬箔中用量最大、日用途最廣的一種包裝材料，鋁鋁箔：鋁箔是

28、金屬箔中用量最大、日用途最廣的一種包裝材料，鋁箔采用壓延方法壓制而成，它不但對氧氣、光線和水蒸汽具有高阻隔性，箔采用壓延方法壓制而成，它不但對氧氣、光線和水蒸汽具有高阻隔性，而且具有艷麗的金屬光澤，可印制美麗的圖案，可與塑料薄膜復(fù)合成復(fù)合而且具有艷麗的金屬光澤，可印制美麗的圖案，可與塑料薄膜復(fù)合成復(fù)合薄膜，因此，鋁箔廣泛用于各種商品的包裝。鋁箔的主要包裝性能是防潮薄膜，因此，鋁箔廣泛用于各種商品的包裝。鋁箔的主要包裝性能是防潮性、保香性、遮光性和反射性。性、保香性、遮光性和反射性。 防潮性：鋁箔的防潮性能極優(yōu)良，厚鋁箔的防潮性更為突出。在藥品防潮性：鋁箔的防潮性能極優(yōu)良，厚鋁箔的防潮性更為突出

29、。在藥品防潮方面，鋁箔的應(yīng)用特別引人注目，如藥品的防潮方面，鋁箔的應(yīng)用特別引人注目，如藥品的泡罩包裝泡罩包裝等。等。 保香性：鋁箔具有卓越的保香性。食品和化妝品的香味是很重要的質(zhì)保香性：鋁箔具有卓越的保香性。食品和化妝品的香味是很重要的質(zhì)量指標(biāo)。香味通常是由極微量的揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生的，人們通過鋁箔包裝材量指標(biāo)。香味通常是由極微量的揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生的，人們通過鋁箔包裝材料來阻隔香味，除了可防止內(nèi)裝物的香味擴(kuò)散以外，還可防止外部目味的料來阻隔香味，除了可防止內(nèi)裝物的香味擴(kuò)散以外，還可防止外部目味的滲入。滲入。 遮光性：鋁箔是一種極好的遮光材料。采用鋁箔包裝材料，能阻隔光遮光性：鋁箔是一種極好的遮光材料

30、。采用鋁箔包裝材料，能阻隔光線對商品的直接照射，對提高商品的保存壽命起了重要的作用。線對商品的直接照射，對提高商品的保存壽命起了重要的作用。 反射性：鋁箔具有金屬光澤，對紫外線、紅外線等各種射線有強力的反射性：鋁箔具有金屬光澤，對紫外線、紅外線等各種射線有強力的反射作用反射作用。2.4 有色金屬有色金屬2 2鋁及鋁合金鋁及鋁合金2.4 有色金屬有色金屬2 2鋁及鋁合金鋁及鋁合金 鋁塑復(fù)合膜：通常鋁箔較少單獨用于包裝，因為鋁箔很柔軟，鋁塑復(fù)合膜：通常鋁箔較少單獨用于包裝，因為鋁箔很柔軟，不適宜高速包裝，往往要進(jìn)行二次加工才能把鋁箔的特性進(jìn)一步發(fā)不適宜高速包裝，往往要進(jìn)行二次加工才能把鋁箔的特性進(jìn)

31、一步發(fā)揮出來。對鋁箔進(jìn)行樹脂涂布或把鋁箔與其它塑料進(jìn)行復(fù)合，能使揮出來。對鋁箔進(jìn)行樹脂涂布或把鋁箔與其它塑料進(jìn)行復(fù)合，能使鋁箔的機(jī)械強度增強，并具有熱封性能，從而適應(yīng)現(xiàn)代包裝機(jī)的高鋁箔的機(jī)械強度增強，并具有熱封性能，從而適應(yīng)現(xiàn)代包裝機(jī)的高速自動包裝。速自動包裝。 由于復(fù)合薄膜是由兩種或兩種以上的不同性質(zhì)的材料復(fù)合在一由于復(fù)合薄膜是由兩種或兩種以上的不同性質(zhì)的材料復(fù)合在一起的多層薄膜，因此在材料的性能上可以相互取長補短。人們可以起的多層薄膜，因此在材料的性能上可以相互取長補短。人們可以根據(jù)內(nèi)容物的包裝要求，選用不同的基材和不同的復(fù)合工藝，獲得根據(jù)內(nèi)容物的包裝要求，選用不同的基材和不同的復(fù)合工藝，

32、獲得能滿足各種包裝性能要求的材料。鋁塑復(fù)合膜昌有優(yōu)良的防潮性、能滿足各種包裝性能要求的材料。鋁塑復(fù)合膜昌有優(yōu)良的防潮性、阻氣性、遮光性、衛(wèi)生性、耐化學(xué)性、耐氣候性、熱封性和機(jī)械加阻氣性、遮光性、衛(wèi)生性、耐化學(xué)性、耐氣候性、熱封性和機(jī)械加工適應(yīng)性等，是理想的包裝材料。鋁塑復(fù)合膜已廣泛地用于食品、工適應(yīng)性等，是理想的包裝材料。鋁塑復(fù)合膜已廣泛地用于食品、日化、藥品和其他各類商品的包裝。日化、藥品和其他各類商品的包裝。2.4 有色金屬有色金屬 真空鍍鋁膜：是一種新穎的包裝裝潢材料，是將高純度鋁絲置于真空鍍鋁膜：是一種新穎的包裝裝潢材料，是將高純度鋁絲置于高真空裝置中，將鋁絲加熱到熔融點以上，鋁絲蒸發(fā)

33、形成鋁蒸氣，高真空裝置中，將鋁絲加熱到熔融點以上，鋁絲蒸發(fā)形成鋁蒸氣，蒸氣蒸氣分子連續(xù)沉積在被涂基材上而形成的一種復(fù)合膜分子連續(xù)沉積在被涂基材上而形成的一種復(fù)合膜。與鋁箔相似，鍍鋁層。與鋁箔相似，鍍鋁層昌有美麗的金屬光澤，有優(yōu)良的阻氣性和防潮性，光線的反射率高而透昌有美麗的金屬光澤，有優(yōu)良的阻氣性和防潮性，光線的反射率高而透過率極低，遮光性良好，適合各類高品的包裝。過率極低，遮光性良好，適合各類高品的包裝。 真空鍍鋁膜的基材可采用聚酯薄膜、雙向拉伸聚丙烯薄膜、聚氯乙真空鍍鋁膜的基材可采用聚酯薄膜、雙向拉伸聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜和紙等。另外，鍍鋁前在薄膜基材上涂布一層透明烯薄膜、聚

34、乙烯薄膜和紙等。另外，鍍鋁前在薄膜基材上涂布一層透明的顏色，就可獲得多種顏色的金屬光澤，這些五彩續(xù)紛的材料特別適用的顏色，就可獲得多種顏色的金屬光澤，這些五彩續(xù)紛的材料特別適用于禮品包裝。于禮品包裝。2 2鋁及鋁合金鋁及鋁合金2.4 有色金屬有色金屬3 3銅及銅合金銅及銅合金純銅：純銅：玫瑰紅色，表面氧化后成紫紅色，所以也稱玫瑰紅色，表面氧化后成紫紅色，所以也稱紫銅紫銅。特點：特點：1）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性優(yōu)良。）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性優(yōu)良。 2）耐腐蝕性強。）耐腐蝕性強。3）塑性、韌性好，無磁性。）塑性、韌性好，無磁性。用途：用途：電線、電纜、銅管、電器零件等。電線、電纜、銅管、電器零件等。2.4 有色金屬有

35、色金屬銅合金銅合金：黃銅黃銅、白銅和青銅、白銅和青銅 。黃銅（黃銅（ 銅銅 + 鋅鋅）：）： 色澤美觀，呈黃金般色澤。色澤美觀，呈黃金般色澤。特點：特點：1）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強。）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強。 2）耐腐蝕性能、機(jī)械性能和工藝性能良好。）耐腐蝕性能、機(jī)械性能和工藝性能良好。3）易于切削、拋光及焊接。）易于切削、拋光及焊接。4）黃銅聲音清脆，容易產(chǎn)生共振。）黃銅聲音清脆，容易產(chǎn)生共振。 5）較純銅便宜。）較純銅便宜。用途：用途：制造彈殼、樂器、儀器儀表零件、日用五金、裝飾材料等。制造彈殼、樂器、儀器儀表零件、日用五金、裝飾材料等。3 3銅及銅合金銅及銅合金2.4 有色金屬有色金屬黃銅日用五金：黃銅

36、日用五金：2.4 有色金屬有色金屬黃銅樂器黃銅樂器2.4 有色金屬有色金屬黃銅雕像：黃銅雕像：2.4 有色金屬有色金屬黃銅勛章、錢幣：黃銅勛章、錢幣：2.4 有色金屬有色金屬3 3銅及銅合金銅及銅合金白銅（白銅（ 銅銅 + 鎳）：鎳）： 色澤呈銀白色。色澤呈銀白色。特點：特點：1）極高的電阻。）極高的電阻。 2）耐腐蝕性強、延展性能好。）耐腐蝕性強、延展性能好。白銅飾品白銅飾品白銅地漏白銅地漏2.4 有色金屬有色金屬青銅（青銅（ 銅銅 + 錫）：錫）：除黃銅、白銅以外的其它銅基合金統(tǒng)稱為青銅。除黃銅、白銅以外的其它銅基合金統(tǒng)稱為青銅。特點：特點：1）鑄造收縮率最小的有色金屬。）鑄造收縮率最小的

37、有色金屬。 2）在大氣、海水、淡水和蒸氣）在大氣、海水、淡水和蒸氣 中十分耐腐蝕。中十分耐腐蝕。3）耐磨性很好。）耐磨性很好。1）錫青銅）錫青銅2）無錫青銅）無錫青銅（主要有鋁青銅、鈹青銅、錳青銅、硅青銅、磷青銅等）（主要有鋁青銅、鈹青銅、錳青銅、硅青銅、磷青銅等）3 3銅及銅合金銅及銅合金青銅在現(xiàn)代雕塑中的應(yīng)用：青銅在現(xiàn)代雕塑中的應(yīng)用：2.4 有色金屬有色金屬2.4 有色金屬有色金屬4 4鈦及鈦合金鈦及鈦合金純鈦：純鈦：銀白色銀白色。特點：特點：1）密度?。ǎ┟芏刃。?4.54 g/cm ），熔點高（），熔點高（1675） 。 2）鈦的比強度在金屬材料中最高。）鈦的比強度在金屬材料中最高。3

38、）優(yōu)良的耐蝕性和耐熱性。）優(yōu)良的耐蝕性和耐熱性。4）純鈦無毒，具有優(yōu)良的生物相容性，可植入人體修復(fù)骨折。）純鈦無毒，具有優(yōu)良的生物相容性，可植入人體修復(fù)骨折。2.4 有色金屬有色金屬4 4鈦及鈦合金鈦及鈦合金鈦合金：鈦合金：特點：特點：1）比強度、熱強度高（工作溫度）比強度、熱強度高（工作溫度550以上），目前飛機(jī)的發(fā)動以上），目前飛機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。機(jī)構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。 2）較好的低溫韌性，）較好的低溫韌性，鈦合金是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料。鈦合金是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料。 3）質(zhì)輕，機(jī)械強度極大，耐腐蝕。）質(zhì)輕，機(jī)械強度極

39、大，耐腐蝕。4）主要缺點是不易切削和塑性加工。）主要缺點是不易切削和塑性加工。5）價格高。）價格高。2.4 有色金屬有色金屬鈦合金應(yīng)用：鈦合金應(yīng)用：2.4 有色金屬有色金屬鈦合金應(yīng)用：鈦合金應(yīng)用：2.4 有色金屬有色金屬5 5鎂及鎂合金鎂及鎂合金純鎂：純鎂：銀白色銀白色，蘊藏豐富。，蘊藏豐富。特點：特點：1）密度?。ǎ┟芏刃。?1.74 g/cm ），相當(dāng)于鋁的），相當(dāng)于鋁的2/3 ，鐵的，鐵的1/4。 2）易在空氣中形成疏松多孔的氧化膜。）易在空氣中形成疏松多孔的氧化膜。3）一般不直接用作結(jié)構(gòu)材料。）一般不直接用作結(jié)構(gòu)材料。2.4 有色金屬有色金屬5 5鎂及鎂合金鎂及鎂合金鎂合金：鎂合金：特

40、點：特點：1）質(zhì)輕，比強度、比剛度高）質(zhì)輕，比強度、比剛度高 ，僅次于鈦合金及合金結(jié)構(gòu)鋼，但，僅次于鈦合金及合金結(jié)構(gòu)鋼，但明顯高于鋁合金，而且疲勞極限高。明顯高于鋁合金，而且疲勞極限高。2）散熱快，電磁屏蔽性、防輻射性能、減震減噪性好。）散熱快，電磁屏蔽性、防輻射性能、減震減噪性好。 3）良好的抗沖擊性，高于鋁合金，是塑料的）良好的抗沖擊性，高于鋁合金，是塑料的20倍。倍。4）耐腐蝕性好（特別是煤油、汽油和堿的腐蝕），使用壽命高）耐腐蝕性好（特別是煤油、汽油和堿的腐蝕），使用壽命高于鋁合金。于鋁合金。5）優(yōu)良的鑄造性能、機(jī)械加工性能和焊接性能。）優(yōu)良的鑄造性能、機(jī)械加工性能和焊接性能。6）可以

41、做到）可以做到100%回收再利用回收再利用 ，具有抗菌、無毒性能。，具有抗菌、無毒性能。2.4 有色金屬有色金屬鎂合金鎂合金應(yīng)用：應(yīng)用：華碩華碩M5A紀(jì)念版紀(jì)念版健康、環(huán)保、安全、輕盈健康、環(huán)保、安全、輕盈2.4 有色金屬有色金屬鎂合金鎂合金應(yīng)用：應(yīng)用：佳能單反佳能單反40D40D 數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī) 鎂合金由于密度低、鎂合金由于密度低、強度較高，具有一定的強度較高，具有一定的防腐性能，常用來做單防腐性能，常用來做單反相機(jī)的骨架。反相機(jī)的骨架。 一般中高端及專業(yè)數(shù)一般中高端及專業(yè)數(shù)碼單反相機(jī)都采取鎂合碼單反相機(jī)都采取鎂合金做骨架，使其堅固耐金做骨架，使其堅固耐用，手感好。用，手感好。 2.5 金

42、屬成型加工工藝金屬成型加工工藝鑄造成形工藝 1鍛壓成形工藝 2焊接成形工藝 3機(jī)械加工成形工藝42.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝1鑄造成型工藝鑄造成型工藝 將將液體金屬液體金屬澆注澆注到與零件形狀相適應(yīng)的到與零件形狀相適應(yīng)的鑄型空腔鑄型空腔中，待中，待其冷卻凝固后，以獲得零件或毛坯的方法稱為鑄造。其冷卻凝固后，以獲得零件或毛坯的方法稱為鑄造。 與其他工藝方法相比，鑄造成形生產(chǎn)成本低，工藝靈活與其他工藝方法相比，鑄造成形生產(chǎn)成本低，工藝靈活性大，適應(yīng)性強，適合制造各種尺寸和形狀復(fù)雜的鑄件。但性大，適應(yīng)性強，適合制造各種尺寸和形狀復(fù)雜的鑄件。但其缺點是公差較大，容易產(chǎn)生內(nèi)部缺陷。其缺點是公

43、差較大，容易產(chǎn)生內(nèi)部缺陷。 鑄造的生產(chǎn)方法很多，主要可分為砂型鑄造和其他鑄造兩鑄造的生產(chǎn)方法很多，主要可分為砂型鑄造和其他鑄造兩大類。大類。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝砂型鑄造砂型鑄造砂型鑄造為鑄造生產(chǎn)中的最基本方法，砂型鑄造的生產(chǎn)工序砂型鑄造為鑄造生產(chǎn)中的最基本方法，砂型鑄造的生產(chǎn)工序主要包括：主要包括：制模、配砂、造型、造芯、合型、熔煉、澆注、落砂、清理和檢驗。制模、配砂、造型、造芯、合型、熔煉、澆注、落砂、清理和檢驗。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝用于制造砂型的材料稱為型砂；用于制造型芯的材料稱為芯砂。用于制造砂型的材料稱為型砂；用于制造型芯的材料稱為芯砂。砂箱是長

44、方形、方形或圓形的堅實框子，有時根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)，作成特殊砂箱是長方形、方形或圓形的堅實框子，有時根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)，作成特殊形狀。形狀。砂箱的作用是牢固的固緊所搗實的型砂，以便于鑄型的搬運及在澆注時承受液體金屬的實力。砂箱可以用木料、鑄鐵、鋼、鋁合金制成。通常上箱和下箱組成一對砂箱，彼此之間有銷子及銷孔進(jìn)行配合。型芯的主要作用是形成鑄件的內(nèi)腔，有時也形成鑄件局部外形。型芯的主要作用是形成鑄件的內(nèi)腔，有時也形成鑄件局部外形。由于砂芯的表面被高溫金屬液所包圍，受到的沖擊及烘烤比砂型厲害，因此要求砂芯要有更高的強度、透氣性、耐火度和退讓性等。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝將上型、下型、砂芯、澆口等

45、組合成一個完整鑄型的操作過程稱為合型，將上型、下型、砂芯、澆口等組合成一個完整鑄型的操作過程稱為合型，又稱合箱。又稱合箱。是澆注前的最后一道工序，若合型操作不當(dāng)，會使鑄件產(chǎn)生錯箱、偏芯、跑火及夾砂等缺陷。把液體金屬注入鑄型的操作稱為澆注。把液體金屬注入鑄型的操作稱為澆注。澆注不當(dāng)，會引起澆不足、冷隔、跑火、夾渣和縮孔等鑄造缺陷。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝從砂型中取出鑄件的工作稱為落砂。從砂型中取出鑄件的工作稱為落砂。落砂時要注意開箱的時間，過早，鑄件未凝固或溫度很高，會造成跑火、變形、表面硬皮等缺陷，并且鑄件會形成內(nèi)應(yīng)力、裂紋等缺陷；過晚，將過長占用生產(chǎn)場地及工裝，使生產(chǎn)率降低。

46、落砂后的鑄件必須經(jīng)過清理工序，才能使鑄件外表面達(dá)到要求。包括切落砂后的鑄件必須經(jīng)過清理工序，才能使鑄件外表面達(dá)到要求。包括切除澆冒口，清除型芯，清除粘砂等。除澆冒口，清除型芯，清除粘砂等。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝鑄造性能鑄造性能: :合金在鑄造生產(chǎn)中所表現(xiàn)出來的性能。合金在鑄造生產(chǎn)中所表現(xiàn)出來的性能。合金的鑄造性能合金的鑄造性能流動性流動性收縮性收縮性流動性：流動性：熔融金屬本身的流動能力。熔融金屬本身的流動能力。試驗方法：試驗方法：螺旋形試樣法。螺旋形試樣法。 1.1.合金的流動性及試驗方法合金的流動性及試驗方法 一、流動性一、流動性2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝*

47、鑄鐵的流動性鑄鐵的流動性*鑄鋼的流動性鑄鋼的流動性2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝2.2.流動性對鑄件質(zhì)量的影響流動性對鑄件質(zhì)量的影響 改善金屬改善金屬的流動性的流動性加快凝固中液體的補縮加快凝固中液體的補縮排除內(nèi)部夾雜物和氣體排除內(nèi)部夾雜物和氣體形成薄壁復(fù)雜的鑄件形成薄壁復(fù)雜的鑄件有利于有利于3.3.影響合金流動性的因素影響合金流動性的因素（1）化學(xué)成分）化學(xué)成分p純金屬、共晶合金流動性好純金屬、共晶合金流動性好（恒溫下結(jié)晶）。（恒溫下結(jié)晶）。p亞、過共晶合金流動性差亞、過共晶合金流動性差（在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶）。（在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶）。（2）充型條件）充型條件（3）澆注溫度）澆注

48、溫度l一般，一般，T澆，流動性，流動性，超過某一界限后，合金吸氣多，超過某一界限后，合金吸氣多，氧化嚴(yán)重，流動性氧化嚴(yán)重，流動性。lT澆：鑄鋼鑄鋼15201620；鑄鐵；鑄鐵12301450；鋁合金；鋁合金680780。 2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝二、合金的收縮性二、合金的收縮性 1.1.合金的凝固合金的凝固定義定義：鑄型中的合金從：鑄型中的合金從液態(tài)液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)固態(tài)的過程的過程凝固條件凝固條件：只有當(dāng)體系所處的溫度低于熔點溫度時，才能：只有當(dāng)體系所處的溫度低于熔點溫度時，才能發(fā)生。發(fā)生。凝固過程：凝固過程：晶核的形成及晶體的長大。晶核的形成及晶體的長大。凝固方式：凝固方

49、式：逐層凝固，糊狀凝固和中間凝固。逐層凝固，糊狀凝固和中間凝固。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝p逐層凝固：逐層凝固：純金屬或共晶成分合金，凝固過程中液固界限清純金屬或共晶成分合金，凝固過程中液固界限清楚分開。常見有楚分開。常見有灰鑄鐵、低碳鋼、工業(yè)純銅、工業(yè)純鋁灰鑄鐵、低碳鋼、工業(yè)純銅、工業(yè)純鋁等。等。p糊狀凝固：糊狀凝固：合金結(jié)晶溫度范圍很寬，液固并存，先呈糊狀合金結(jié)晶溫度范圍很寬，液固并存，先呈糊狀而后固化。常見有而后固化。常見有球墨鑄鐵、高碳鋼球墨鑄鐵、高碳鋼等合金。等合金。 p中間凝固：中間凝固：介于逐層凝固和糊狀凝固之間。常見有介于逐層凝固和糊狀凝固之間。常見有中碳中碳鋼、

50、高錳鋼、白口鑄鐵鋼、高錳鋼、白口鑄鐵等。等。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝 2.2.合金的收縮合金的收縮定義：定義：凝固和冷卻過程中，體積和尺寸減少的現(xiàn)象。凝固和冷卻過程中，體積和尺寸減少的現(xiàn)象。 分類分類液態(tài)收縮：產(chǎn)生縮孔液態(tài)收縮：產(chǎn)生縮孔凝固收縮：產(chǎn)生縮孔、縮松凝固收縮：產(chǎn)生縮孔、縮松固態(tài)收縮：產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、裂紋和變形固態(tài)收縮：產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、裂紋和變形鑄件溫度降低鑄件溫度降低澆注溫度澆注溫度室溫室溫凝固終止溫度凝固終止溫度開始凝固溫度開始凝固溫度液態(tài)收縮液態(tài)收縮凝固收縮凝固收縮固態(tài)收縮固態(tài)收縮 體積收縮體積收縮線線收縮收縮2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝%100 鑄鑄件件鑄鑄

51、件件鑄鑄型型LLLL 體收縮率體收縮率：線收縮率線收縮率：%100 鑄件鑄件鑄件鑄件鑄型鑄型VVVV 合金種類合金種類體收縮率體收縮率/%/%線收縮率線收縮率/%/%碳素鑄鋼碳素鑄鋼101014.514.51.31.32.02.0白口鑄鐵白口鑄鐵121214141.51.52.02.0灰鑄鐵灰鑄鐵5 58 80.70.71.01.0 鐵碳鐵碳合金的收縮率合金的收縮率2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝4. 4. 收縮性對鑄件質(zhì)量的影響收縮性對鑄件質(zhì)量的影響u收縮率收縮率：尺寸愈精確、組織愈致密。尺寸愈精確、組織愈致密。u收縮率收縮率：易產(chǎn)生鑄造缺陷易產(chǎn)生鑄造缺陷。3.3.影響收縮的因素影響

52、收縮的因素p化學(xué)成分：化學(xué)成分：化學(xué)成分不同，收縮率不同?；瘜W(xué)成分不同，收縮率不同。在常用鑄造在常用鑄造合金中鑄剛的收縮最大，灰鑄鐵最小。合金中鑄剛的收縮最大，灰鑄鐵最小。p澆注溫度：澆注溫度：澆注溫度澆注溫度，收縮率，收縮率。p鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件：型腔形狀復(fù)雜或結(jié)構(gòu)設(shè)計不型腔形狀復(fù)雜或結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，鑄件會因收縮受阻合理，鑄件會因收縮受阻鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力 裂紋。裂紋。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝（1 1）縮孔和縮松）縮孔和縮松縮孔：縮孔：凝固過程中，由于補縮不良產(chǎn)生的孔洞凝固過程中，由于補縮不良產(chǎn)生的孔洞部位：部位：鑄件上部或最后凝固的部位。鑄件上部或最后凝固的

53、部位。特征特征：倒錐形，內(nèi)表面不光滑。倒錐形，內(nèi)表面不光滑。原因原因體積減小得不到液態(tài)金屬的補充體積減小得不到液態(tài)金屬的補充條件條件：逐層凝固。逐層凝固。5.5.收縮導(dǎo)致的鑄件缺陷收縮導(dǎo)致的鑄件缺陷2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝縮松：縮松：鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小的縮孔。鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小的縮孔。部位：部位：鑄件的軸線區(qū)域、厚大部位或澆口附近鑄件的軸線區(qū)域、厚大部位或澆口附近 。特征特征：細(xì)小的空洞。細(xì)小的空洞。原因：原因：凝固區(qū)域被分割成許多孤立熔池，收縮得不到補充。凝固區(qū)域被分割成許多孤立熔池，收縮得不到補充。條件條件：糊狀凝固。糊狀凝固。2.5 金屬成型加工工藝金屬成

54、型加工工藝防止措施防止措施：定向凝固（順序凝固）定向凝固（順序凝固）主要措施：主要措施：”。定向凝固定向凝固：使遠(yuǎn)離冒口部位最先凝固，而后是靠近使遠(yuǎn)離冒口部位最先凝固，而后是靠近 冒口的部位凝固，冒口本身最后凝固。冒口的部位凝固，冒口本身最后凝固。顯著降低鑄件的機(jī)械性能，造成鑄件滲漏等。顯著降低鑄件的機(jī)械性能，造成鑄件滲漏等。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝冒口冒口：在鑄型內(nèi)儲存供補縮鑄件用熔融金屬的空腔。在鑄型內(nèi)儲存供補縮鑄件用熔融金屬的空腔。 作用作用是是冷鐵冷鐵： 冒口、冷鐵共用法冒口、冷鐵共用法2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝（2 2）鑄造應(yīng)力）鑄造應(yīng)力 鑄件凝固冷卻過

55、程中，若收縮受阻，則會產(chǎn)生鑄造鑄件凝固冷卻過程中，若收縮受阻，則會產(chǎn)生鑄造應(yīng)力。它是鑄件產(chǎn)生應(yīng)力。它是鑄件產(chǎn)生變形和裂紋變形和裂紋的基本原因。的基本原因。鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力相變應(yīng)力相變應(yīng)力熱熱應(yīng)力應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝機(jī)械應(yīng)力：機(jī)械應(yīng)力： 固態(tài)收縮時，因受到固態(tài)收縮時，因受到鑄型、型芯等外力阻礙鑄型、型芯等外力阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)而產(chǎn)生的應(yīng)力。是暫時的。與熱應(yīng)力同時作用時，鑄件將產(chǎn)生裂紋。力。是暫時的。與熱應(yīng)力同時作用時，鑄件將產(chǎn)生裂紋。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝-+ +表示拉應(yīng)力表示拉應(yīng)力 - -表示壓應(yīng)力表示壓應(yīng)力鑄件產(chǎn)生熱應(yīng)力與變形的規(guī)律：鑄件

56、產(chǎn)生熱應(yīng)力與變形的規(guī)律： 薄壁：冷得快，受壓應(yīng)力薄壁：冷得快，受壓應(yīng)力（凸出）；（凸出）； 厚壁：冷得慢，受拉應(yīng)力厚壁：冷得慢，受拉應(yīng)力（凹進(jìn)）。（凹進(jìn)）。框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)+熱應(yīng)力產(chǎn)生原因：熱應(yīng)力產(chǎn)生原因：2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝防止和減小鑄造應(yīng)力的措施防止和減小鑄造應(yīng)力的措施盡量使鑄件形狀簡單、對稱、壁厚均勻盡量使鑄件形狀簡單、對稱、壁厚均勻同時凝固原則同時凝固原則：心部會產(chǎn)生心部會產(chǎn)生縮孔和縮松縮孔和縮松，用于灰鑄鐵和錫青銅。，用于灰鑄鐵和錫青銅。 可采用時效等方法消除?？刹捎脮r效等方法消除。 時效處理可分為時效處理可分為自然時效自然時效和和人工時效人工時效。盡量選用線收縮

57、率小、彈性模量小的合金。盡量選用線收縮率小、彈性模量小的合金。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝其他鑄造其他鑄造1. 熔模鑄造熔模鑄造熔模鑄造是用易熔材料制成模樣，然后再模樣上涂耐火材料，經(jīng)硬化之熔模鑄造是用易熔材料制成模樣，然后再模樣上涂耐火材料，經(jīng)硬化之后，再將模樣熔化，排出型外，獲得無分型面的鑄型，澆注即可獲得鑄后，再將模樣熔化，排出型外，獲得無分型面的鑄型，澆注即可獲得鑄件。也稱失蠟鑄造，是發(fā)展較快的一種精密鑄造方法。件。也稱失蠟鑄造，是發(fā)展較快的一種精密鑄造方法。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝熔模鑄造優(yōu)點：熔模鑄造優(yōu)點：沒有分型面，型腔表面極光潔，故鑄件的精度和表面質(zhì)

58、量均優(yōu)；型殼是由耐火材料制成，可以適應(yīng)各種高熔點合金；生產(chǎn)批量不受限制。熔模鑄件的形狀可以比較復(fù)雜，鑄件上可鑄出的最小孔徑為1.5mm，鑄件的最小壁厚為0.3mm。熔模鑄造缺點：熔模鑄造缺點：材料昂貴、工序多、生產(chǎn)周期長、不易生產(chǎn)大件。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝2. 金屬型鑄造金屬型鑄造將液體金屬澆注到用金屬材料制成的鑄型中，獲得鑄件的鑄造方法。金屬型鑄造優(yōu)點：金屬型鑄造優(yōu)點：可承受多次澆鑄，實現(xiàn)了“一型多鑄”，節(jié)省工序，生產(chǎn)效率高；鑄件精度及機(jī)械性能高。金屬型鑄造缺點：金屬型鑄造缺點：成本高，周期長，工藝要求嚴(yán)格，對鑄件的形狀和尺寸有一定限制。3. 壓力鑄造壓力鑄造壓力鑄造簡稱

59、壓鑄，它是在高壓作用下使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度填充鑄型型腔，并在壓力下凝固而獲得鑄件的方法。壓力鑄造優(yōu)點：壓力鑄造優(yōu)點：精度及表面質(zhì)量高，強度及硬度高，生產(chǎn)率比其他方法均高，可鑄形狀復(fù)雜的零件。壓力鑄造缺點：壓力鑄造缺點：投資大，周期長，不宜進(jìn)行大余量的切削加工等。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝4. 離心鑄造離心鑄造離心鑄造是將液體金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力作用下成形并凝固的鑄造方法。離心鑄造主要用于生產(chǎn)圓筒形鑄件。離心鑄造優(yōu)點：離心鑄造優(yōu)點：缺陷少，機(jī)械性能好，節(jié)約用材等。離心鑄造缺點：離心鑄造缺點：鑄件易產(chǎn)生偏折，內(nèi)孔不準(zhǔn)確，

60、內(nèi)表面較粗糙。2.5 金屬成型加工工藝金屬成型加工工藝2鍛壓成形工藝鍛壓成形工藝鍛壓是對坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸、形狀并改善性鍛壓是對坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸、形狀并改善性能，用以制造機(jī)械零件、工件或毛坯的成形加工方法，它是鍛造和沖壓能，用以制造機(jī)械零件、工件或毛坯的成形加工方法，它是鍛造和沖壓的總稱。的總稱。大多數(shù)金屬材料在冷態(tài)或熱態(tài)下都具有一定的塑性，因此他們可以在室溫或高溫下進(jìn)行各種鍛壓加工。常見的鍛壓方法有自由鍛造、模型鍛造、板料鍛造、軋制、擠壓和拉拔等。金屬鍛壓加工的特點：金屬鍛壓加工的特點：可使金屬獲得較細(xì)密的晶粒，提高零件的性能；坯料的形狀和尺寸發(fā)