金屬材料及熱處理知識第8章課件

金屬材料及熱處理知識姜敏鳳主編第八章非鐵金屬（有色金屬）了解工業(yè)中常用的非鐵金屬鋁、銅、鈦及其合金，軸承合金的性能及用途。第八章非鐵金屬（有色金屬）第一節(jié)鋁及其合金一、工業(yè)純鋁1.鋁合金的分類鋁合金一般都具有圖8-1所示相圖類型。按其化學(xué)成分和工藝性能，可將鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。圖8-1鋁合金相圖的一般類型二、鋁合金的分類和熱處理純鋁是銀白色的低熔點輕金屬，密度為2.7g/cm，熔點約為660℃，具有面心立方晶格，無同素異晶轉(zhuǎn)變，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，耐蝕性好。純鋁的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性隨其純度的降低而變差，所以純度是純鋁的重要指標(biāo)。第一節(jié)鋁及其合金2.鋁合金的熱處理鋁合金的熱處理方法主要是固溶熱處理和時效。固溶熱處理是將鋁合金加熱至α單相區(qū)恒溫保持，形成單相固溶體，然后快速冷卻，使過飽和α固溶體來不及分解，室溫下獲得過飽和α固溶體的工藝。圖8-2w(Cu)=4%的鋁合金自然時效曲線合金的性能隨時間而變化的現(xiàn)象稱為時效。在室溫進(jìn)行的時效處理稱為自然時效。在室溫以上的溫度進(jìn)行的時效處理稱為人工時效。固溶熱處理和時效是鋁合金強化的常用手段。第一節(jié)鋁及其合金圖8-3人工時效溫度對強度的影響三、變形鋁合金1.防銹鋁（LF）防銹鋁主要有Al-Mg或Al-Mn系，這類鋁合金不能熱處理強化，只能通過冷變形強化。常用的牌號有LF5、LF11、LF21等。2.硬鋁（LY）硬鋁主要為Al-Cu-Mg系合金。這類合金可以通過固溶熱處理和時效處理來獲得高強度，抗拉強度σb可達(dá)450MPa。常用牌號有LY1、LY2、LY12等。3.超硬鋁（LC）超硬鋁為Al-Cu-Mg-Zn系合金，它是在硬鋁合金的基礎(chǔ)上加入鋅元素而制成的。常用的牌號有LC4、LC6等。4.鍛鋁（LD）鍛鋁大多為Al-Cu-Mg-Si系合金。常用變形鋁合金新舊牌號、力學(xué)性能及用途見表8-1。第一節(jié)鋁及其合金表8-1常用變形鋁合金的新舊、牌號、力學(xué)性能及用途（續(xù)）第一節(jié)鋁及其合金第一節(jié)鋁及其合金表8-2部分鑄造鋁合金的牌號、代號、主要特點及用途（摘自GB/T1173—1995、GB/T15115—1994）第二節(jié)銅及其合金一、工業(yè)純銅純銅具有面心立方晶格，無同素異晶轉(zhuǎn)變，密度為8.96g/cm，熔點為1083℃，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性優(yōu)良，抗大氣腐蝕性能良好，塑性好，容易進(jìn)行冷、熱塑性加工，強度和硬度較低（σb=230～250MPa，30～40HBS），通過冷變形可使之強化。工業(yè)純銅有T1、T2、T3三個代號。二、銅合金的分類銅合金是以銅為基體，加入合金元素形成的合金。黃銅：是指以銅為基體，以鋅為主加元素的銅合金。白銅：是指以銅為基體，以鎳為主加元素的銅合金。青銅：是指除黃銅和白銅以外的銅合金，主要有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。三、黃銅1.普通黃銅普通黃銅是銅鋅二元合金，具有優(yōu)良的耐蝕性能，其力學(xué)性能與含鋅量有關(guān)。如圖8-6所示。圖8-6黃銅的組織和力學(xué)性能與含鋅量的關(guān)系2.特殊黃銅在普通黃銅的基礎(chǔ)上再加入其他合金元素，可以改善黃銅的性能，這類黃銅稱為特殊黃銅。部分黃銅的牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能及用途見表8-3。第二節(jié)銅及其合金第二節(jié)銅及其合金表8-3部分黃銅的牌號、成分、力學(xué)性能及用途（摘自GB/T5231—2001和GB/T1176—1987）第二節(jié)銅及其合金表8-3部分黃銅的牌號、成分、力學(xué)性能及用途（續(xù)）四、青銅青銅種類很多，錫青銅是最常見的青銅，此外還有鋁青銅、鈹青銅、鉛青銅等。按工藝特點又分為加工青銅和鑄造青銅兩大類。常用青銅的牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能及用途見表8-4。第二節(jié)銅及其合金1.錫青銅以錫為主要添加元素的銅合金稱為錫青銅。含錫量對青銅的組織和力學(xué)性能的影響較大，如圖8-7所示。2.鋁青銅以鋁為主要添加元素的銅合金稱為鋁青銅。常用的鋁青銅w(Al)=5%～11%。當(dāng)w(Al)=5%～7%時，有良好的塑性，適宜于冷變形加工；當(dāng)w(Al)=10%時，強度高，適宜于鑄造。第二節(jié)銅及其合金表8-4常用青銅的牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能及用途（續(xù)）3.鈹青銅以鈹為主要添加元素的銅合金稱為鈹青銅。常用的鈹青銅w(Be)=1.7%～2.5%，鈹在銅中的最大溶解度為2.7%。圖8-7錫青銅的組織和力學(xué)性能與含錫量的關(guān)系第二節(jié)銅及其合金第三節(jié)鈦及其合金表8-5工業(yè)純鈦的牌號、力學(xué)性能及用途（摘自GB/T2965—1996）第三節(jié)鈦及其合金2.β型鈦合金主要成分為鈦中加入鉻、鉬、釩等合金元素，這類合金經(jīng)淬火后得到β固溶體的組織，具有較高的抗拉強度和沖擊韌度，壓力加工性能和焊接性能良好。缺點是組織和性能不太穩(wěn)定，熔煉工藝較復(fù)雜，故應(yīng)用較少。3.α＋β型鈦合金常用的鈦合金牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能及用途見表8-6。1.α型鈦合金主要成分為鈦中加入鋁和錫，退火狀態(tài)下的組織是單相α固溶體。表8-6常用的鈦合金牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能及用途（續(xù)）第三節(jié)鈦及其合金第四節(jié)滑動軸承合金一、滑動軸承的性能和組織1.滑動軸承的性能滑動軸承合金應(yīng)具有足夠的抗壓強度和抗疲勞性能，良好的減摩性，良好的儲備潤滑油的功能，良好的磨合性，良好的導(dǎo)熱性和耐蝕性，良好的工藝性能。2.滑動軸承的組織①軟基體和均勻分布的硬質(zhì)點；②硬基體上分布著軟質(zhì)點。二、常用滑動軸承合金1.錫基與鉛基軸承合金常用的錫基和鉛基軸承合金的牌號、力學(xué)性能、特點和用途見表8-7。第四節(jié)滑動軸承合金表8-7常用的錫基、鉛基軸承合金牌號、力學(xué)性能、特點和用途(摘自GB/T1174—1992)（1）錫基軸承合金（2）鉛基軸承合金2.銅基軸承合金銅基軸承合金通常有錫青銅與鉛青銅。3.鋁基軸承合金鋁基軸承合金是以鋁為基體，加入錫等元素組成的合金。第四節(jié)滑動軸承合金1.鋁合金采用何種熱處理強化方法？變形鋁合金中哪些品種可以進(jìn)行熱處理強化？2.什么是鑄造鋁合金的變質(zhì)處理？試述鑄造鋁合金變質(zhì)處理后力學(xué)性能提高的原因。3.試述軸承合金應(yīng)具有哪些性能？