工程材料教學(xué)課件(機(jī)制用)7

1、第7章 有色合金7.1 鋁及鋁合金一、純鋁 強(qiáng)度低。 具有銀白色金屬光澤，相對密度小(2.7),熔點低 (660),沸點高(2477),導(dǎo)電、導(dǎo)熱性優(yōu)良； 呈面心立方晶格,無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變； 化學(xué)性質(zhì)活潑，具有良好抗蝕性； 具有優(yōu)良的工藝性能,易于鑄造,易冷成形,易于切削； 工業(yè)中常用于配制鋁合金或制作強(qiáng)度要求不高但具有導(dǎo)熱、耐大氣腐蝕的器皿。1、特點及應(yīng)用 變形鋁：按GB/T16474-1996規(guī)定最低鋁百分含量中小數(shù)點后面兩位數(shù)字原始純鋁的改型情況，A為原始純鋁，其它字母為原始純鋁的改型如：1A30表示Al=99.30 %的原始純鋁 鑄造純鋁：按GB/T8063-94規(guī)定鋁的百分含量如：ZA

2、l99.5表示Al=99.5 %的鑄造純鋁2、分類及牌號 ZAl 字母數(shù)字二、鋁合金1、分類 根據(jù)鋁合金的成分和加工成形特點，可將鋁合金分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類2、熱處理 退火 形變鋁合金的退火: 消除應(yīng)力,硬度不變；消除加工硬化,降低硬度,便于冷塑性加工。 鑄造鋁合金的退火 : 消除應(yīng)力；均勻成分。 淬火和時效強(qiáng)化 將鋁合金加熱到單相區(qū)保溫后，快速冷卻使第二相來不及析出，得到過飽和不穩(wěn)定的單一固溶體的熱處理工藝稱淬火。（固溶處理） 將過飽和固溶體在室溫放置或加到某一溫度保溫，隨時間的延長，其強(qiáng)度和硬度升高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象稱為時效強(qiáng)化。 在室溫下進(jìn)行的時效成為自然時效，在加熱條件

3、下（100200）進(jìn)行的時效稱為人工時效+ 字母 + 順序號 A為原始純鋁，其它字母為改型28依次是Cu、Mn、Si、Mg、Mg+Si、Zn，其它元素 牌號如：2A11表示以銅為主要合金元素的形變鋁合金。3、常用的鋁合金 形變鋁合金( deformation aluminum alloy ) 種類及應(yīng)用1）防銹鋁 3A21（LF21）：Al-Mn系5A05（LF5）：Al-Mg系2）硬鋁 Al-Cu-Mg系 經(jīng)淬火+時效處理后具有較高的強(qiáng)度和硬度(400MPa），但耐蝕性不高(包鋁)，用作飛機(jī)構(gòu)架、螺旋槳、葉片等。 不能用熱處理強(qiáng)化，用冷變形強(qiáng)化。具有良好的塑性、耐蝕性及焊接性。用于制造受力不

4、大、經(jīng)沖壓或焊接制品的零件，如各種容器、油箱、導(dǎo)管、線材等。2A11（LY11）標(biāo)準(zhǔn)硬鋁2A12（LY12）高合金硬鋁2A01（LY1）低合金硬鋁（鉚釘鋁）3）超硬鋁 Al-Cu-Mg-Zn系， 經(jīng)淬火+人工時效后達(dá)到最高的硬度和強(qiáng)度（600MPa)。但耐蝕性較差(包鋁)，主要用在受力大的構(gòu)件中，如大梁、桁架、翼肋、起落架和活塞等。7A04（LC4）、 7A06（LC6）4） 鍛鋁 Al-Mg-Si-Cu壓氣機(jī)葉片壓氣機(jī)葉片 經(jīng)淬火+時效處理后強(qiáng)度可與硬鋁媲美，鍛造性能好，用于制造棒材和模段件中，如發(fā)動機(jī)葉片等。2A50（LD5）、 2A70（LD7）、2A14（LD10） 鑄造鋁合金 ( c

5、ast aluminum alloy )ZL 代號及牌號代號：順序號合金類別（1-鋁硅合金；2-鋁銅合金；3-鋁鎂合金；4-鋁鋅合金） 種類及應(yīng)用1）Al-Si系合金( ZL101ZL109 ) 如ZL102表示2號Al-Si系鑄造鋁合金。如ZAlSi12表示Si=12%的Al-Si系鑄造鋁合金。牌號：ZAl主要合金化學(xué)元素符號合金元素含量。 鑄造性能好，密度小，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性和焊接性。用于制造低、中等強(qiáng)度形狀復(fù)雜的零件，如飛機(jī)、儀器、儀表、抽水機(jī)殼體、內(nèi)燃機(jī)活塞、汽缸體等零件。鋁合金發(fā)動機(jī)汽缸體和缸蓋2）Al-Cu系合金( ZL201ZL202 ) 活塞活塞( (裙部為鋁硅合金裙部

6、為鋁硅合金) )有較高的強(qiáng)度、塑性及耐熱性,但鑄造性能和耐蝕性較差，密度大。用于制造較高溫度下工作的要求高強(qiáng)度的零件，如氣缸頭、活塞、掛架梁、支臂等。汽缸頭汽缸頭3）Al-Mg系合金( ZL301、ZL303) 4）Al-Zn系合金( ZL401、ZL402 ) 有較高的強(qiáng)度、韌性及耐蝕性,密度小，但鑄造性能和耐熱性較差，用于制造在腐蝕介質(zhì)下工作的承受一定沖擊載荷的形狀比較簡單的零件，如艦船配件等。鼓風(fēng)機(jī)用密封件鼓風(fēng)機(jī)用密封件(ZL102)(ZL102)及及抗空架件抗空架件(ZL301)(ZL301) 鑄造性能好,經(jīng)變質(zhì)處理和時效處理后,強(qiáng)度高,但密度大，耐蝕性差。用于制造受力較小、形狀復(fù)雜的

7、汽車、飛機(jī)、儀器等零件。大型空壓機(jī)活塞大型空壓機(jī)活塞(ZL401)(ZL401)7.2 銅及其合金一、純銅（外觀呈紫紅色,故又稱紫銅）塑性極好,并有良好的低溫韌性,可以進(jìn)行冷、熱壓力加工，但強(qiáng)度低。主要用于導(dǎo)電、導(dǎo)熱及兼有耐蝕性的器材和作為配制銅合金的原料。 相對密度為8.9,熔點為10830C；導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性優(yōu)良；具有面心立方晶格,無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，只能以冷作硬 化的方式進(jìn)行強(qiáng)化抗大氣腐蝕性好;1、特點及應(yīng)用加工產(chǎn)品：代號有T1、T2、T3、T4未加工產(chǎn)品：代號有Cu-1、Cu-2后面數(shù)字均為順序號二、銅合金1、銅合金的分類黃銅 : Cu Zn 白銅 : Cu Ni 青銅 : 除黃銅和白銅外的

8、所有銅合金。2、常用的銅合金1）黃銅( brass )2、分類及代號 普通黃銅 Cu-Zn(common brass)Cu%Cu=70%耐蝕性優(yōu)于鋼鐵，主要用于機(jī)械制造、電氣部門的一些零件，如彈殼、冷凝器管、散熱器、墊圈、彈簧、螺釘?shù)?。黃銅H如：H 70黃銅的力學(xué)性能與含鋅量的關(guān)系相：Zn在Cu的固溶體相：電子化合物Cu-Zn為基的 固溶體 常用的黃銅金獎黃銅H90彈殼黃銅 H70 ( H68 )日用黃銅 H62 ( H59 )法蘭閥法蘭閥閘閘閥閥冷凝器管冷凝器管彈殼黃銅H主加元素化學(xué)符號MeMe%Cu%H Pb 59 - 1Pb=1%Cu=59%鉛 黃銅 特殊黃銅 ( special bra

9、ss ) 特殊黃銅是指在黃銅中加入Al、Fe、Si、Cr、 Ni、Sn、Mn 等元素所形成的合金，具有更高的強(qiáng)度、硬度、耐蝕性和良好的鑄造性能。鉛黃銅鉛的加入可改善切削加工性和耐磨性，用于制造鐘表中的一些零件、軸瓦襯套等。鋁黃銅鋁的加入在提高強(qiáng)度、硬度、耐蝕性的同時還可以減少黃銅的自裂傾向，用于海洋機(jī)械以及耐蝕零件當(dāng)中。硅黃銅硅的加入可以改善鑄造性能，提高強(qiáng)度和耐蝕性，用于船舶、化工機(jī)械。2）青銅 ( bronze )錫青銅 (普通青銅Cu-Sn) ( tin bronze ) 錫青銅的力學(xué)性能與含錫量的關(guān)系如右圖所示。Q Sn 4 - 3Zn=3%Sn=4%錫青Q Sn Me%Me%錫青 無

10、錫青銅 ( tin free bronze ) 鋁青銅：易獲得致密的鑄件，強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐蝕性比黃銅和錫青銅高，相對價廉，常用于制造齒輪、蝸輪軸套、彈簧以及船用設(shè)備中一些耐磨、耐蝕件。其牌號如QAl5，表示含鋁量5%，余為含銅量的鋁青銅。 錫青銅的鑄造收縮率小，流動性差，在氨水、鹽酸、硫酸中耐腐蝕差，但在大氣、海水、淡水和無機(jī)鹽類溶液中的耐腐蝕優(yōu)于黃銅，主要用于制造形狀比較復(fù)雜、耐蝕性好、致密度要求不高的鑄件。 鈹青銅：具有高的強(qiáng)度、硬度、彈性、疲勞強(qiáng)度和耐蝕性以及良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和受沖擊時不起火花等優(yōu)點，用于制造各種精密儀器、儀表中的重要彈簧、膜片及其他彈性元件；還可用于制造特殊要

11、求的耐磨件，如齒輪、羅盤、襯套以及防爆工具和電接觸器等。其牌號如QBe2，表示含鈹量2%、余為銅的鈹青銅。3、鑄造銅合金的牌號表示法ZCu主加元素化學(xué)符號及含量其它合金元素化學(xué)符 號及含量7.3 軸承合金( bearing alloy )一、定義軸承合金是用來制造滑動軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的合金。 各類型軸瓦各類型軸瓦三、性能要求 4）導(dǎo)熱性和低的膨脹系數(shù)，以防溫升和軸的咬合。1）足夠的抗壓強(qiáng)度、硬度和疲勞強(qiáng)度，以承受較高的載荷；2）足夠的塑性與韌性，以抵抗沖擊和震動；3）良好的磨合性和小的摩擦系數(shù)，并能儲油以減少軸的 磨損；支撐軸高速旋轉(zhuǎn)，強(qiáng)烈摩擦，承受周期性載荷二、工作條件 5）良好的耐油腐蝕

12、性。6）工藝性能好，價格低廉。四、常用軸承合金的組織1）軟基體硬質(zhì)點高速中、低載荷情況潤滑油空間軸硬質(zhì)點軟基體軸瓦2） 硬基體軟質(zhì)點高速重載荷的情況潤滑油空間潤滑油空間軸軸軟質(zhì)點軟質(zhì)點硬基體硬基體軸瓦軸瓦五、常用的軸承合金 錫基軸承合金（錫基巴氏合金）組織特點：軟基體硬質(zhì)點 性能特點及應(yīng)用：牌號：Z基體與主加元素及含量輔加元素及含量如：ZSnSb11Cu611%Sb、6%Cu摩擦系數(shù)小，抗蝕性好，價格昂貴，疲勞強(qiáng)度差，適用于制造重要軸承，如汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)等高速軸承。軟基體由Sb在Sn中的固溶體組成；硬質(zhì)點由Sn與Sb形成的化合物SnSb為基的固溶體和Sn與Cu形成的化合物Cu 6Sn5組成。 鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金）軟基體由（+）共晶體組成，為Sb在Pb中的固溶體，為Pb在Sb的固溶體；硬質(zhì)點由SnSb和針狀物Cu2Sb的化合物組成。性能略低于錫基軸承合金，但價格便宜，常用作中低載荷下的中速軸承，工作溫度不超過120。如汽車、拖拉機(jī)的曲軸等的軸承。組織特點： 軟基體硬質(zhì)點 性能特點及應(yīng)用：牌號： ZPbSb16Sn16Cu216%Sb、16%Sn、2%Cu 銅基軸承合金（錫青銅、鉛青銅等）鉛青銅ZCuPb30（硬基體）：鉛不固溶于銅，其組織為硬的銅基體上分布著軟的鉛顆粒。鉛青銅的疲勞強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性和塑性好，摩擦系數(shù)小，工作溫度高，可制作承受高載荷、高速度的軸承