金屬材料熱處理第八章有色金屬及其合金課件

工程材料

機(jī)械制造基礎(chǔ)-Ⅰ

第八章有色金屬及其合金機(jī)械工程系唐明華第八章有色金屬及其合金概述鋁及鋁合金銅及銅合金滑動軸承合金第一節(jié)概述1.定義:

除黑色金屬(鋼、鐵)以外的所有金屬。2.性能特點(diǎn):具有獨(dú)特的性能。3.分類重金屬(密度＞3.5);Cu、Ni等。輕金屬(密度＜3.5);Al、Mg等。貴重金屬;Au、Ag、Pt等。稀有金屬;W、Ti、Ra、Nb等。半金屬;Si、Te、B等。第二節(jié)鋁及鋁合金一.鋁的性能特點(diǎn):密度小;導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能好;抗大氣腐蝕性好;塑性高;強(qiáng)度低;無磁性;無打擊火花;加工工藝性好等。二.純鋁的分類高純鋁L01～04工業(yè)高純鋁L0、L00工業(yè)純鋁L1～5三.鋁合金的分類鋁合金的分類形變鋁合金鑄造鋁合金不能熱處理強(qiáng)化鋁合金

能熱處理強(qiáng)化鋁合金四.鋁合金的熱處理退火(anneal)時(shí)效強(qiáng)化(ageingstrengthening)回歸(regression)一)退火(anneal)1.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。2.鑄造鋁合金的退火:

消除應(yīng)力;均勻成分;二)時(shí)效強(qiáng)化

(ageingstrengthening)1.定義:在固溶處理后的合金隨時(shí)間延續(xù)而發(fā)生進(jìn)一步強(qiáng)化的現(xiàn)象。2.背景資料:

1906年德國Duralumin首次發(fā)現(xiàn)。1910年德國A·Welmer發(fā)明并獲專利。1916年用于制造飛機(jī)。1938年Guinier–Preston建立學(xué)說。3.原理(G–P學(xué)說):

G–P區(qū)

(Guinier–Prestonzone)也稱“富銅區(qū)”,即:在鋁合金表面第一層的銅原子成為小片狀,含量增加。4.種類自然時(shí)效人工時(shí)效含4%Cu的鋁合金自然時(shí)效曲線含4%Cu的鋁合金在不同溫度下的

人工時(shí)效曲線Al–Cu合金部分相圖三)回歸(regression)時(shí)間溫度

加熱200～270℃水淬時(shí)效組織原淬火組織人工時(shí)效后的鋁合金沒有回歸現(xiàn)象。五.常用的鋁合金形變鋁合金(deformationaluminumalloy)鑄造鋁合金(castaluminumalloy)一)形變納鋁合平金(凡de肢fo群rm淡at擴(kuò)io器n吐al明um顛in擇um幕a墓ll赤oy厘)1.防銹鋁合金(LF)全:Al校–全M酬n通過箱固溶佛強(qiáng)化巧提高荒鋁合青金的強(qiáng)度售和抗急蝕性(比純嘴鋁好)。例如:L魚F2墾1。Al績–軌M煤g通過嗎固溶碑強(qiáng)化潮提高枝鋁合嘆金的強(qiáng)度逼和抗敞蝕性(比純國鋁輕)。例如:L映F2、LF薄6等。飛機(jī)翼梁(腹板為硬鋁合金)2.硬鋁合金(LY)從:Al份–患C憶u士–舉Mg通過時(shí)效熊強(qiáng)化提鋁咬合金懂強(qiáng)度,但耐蝕技性不份高。LY蝦1、LY對11、LY遺12。3.超硬鋁合金(LC)按:Al罵–品Z儲n脾–青Mg欺–貞C年u通過時(shí)效樂強(qiáng)化盜和形折成的遵強(qiáng)化飯相,使鋁樹合金瞧達(dá)到最高迎的硬扎度和強(qiáng)度。但耐蝕鋒性較氏差。LC零4、LC愛9。飛機(jī)主起落架4.鍛鋁合金(LD)共:Al迷–辨M婦g取–哲Si正–悅C塔u具有嚷良好諸的熱程塑性,通過僚固溶柴處理男和人差工時(shí)棚效來提腳高鋁駐合金德的力足學(xué)性瘋能。LD回5、LD隙6、LD啞10。壓氣機(jī)葉片二)鑄造組鋁合赤金(張ca較st肺al桑um置in存um賣a瓣ll諷oy帆)鑄造縱鋁–硅合顆金鑄造邊鋁–銅合底金鑄造留鋁–鎂合鎖金鑄造顧鋁–鋅合領(lǐng)金1.鑄造鋁–硅合金(ZL101～ZL漏11柴1幣)驅(qū):活塞(裙部為鋁硅合金)

ZL102合金鑄造組織(化染)55×2.鑄造鋁–銅合金(ZL201～ZL貢20仙3價(jià))祥:有較代高的妖強(qiáng)度味、塑忌性及達(dá)耐熱排性,但鑄造性圾能和育耐蝕岸性較芒差。

鋁銅合金鑄造組織(化染)210×汽缸頭3.鑄造鋁–鎂合金(ZL301、ZL省30脆2慕)盤:有較洗高的呈強(qiáng)度炊、韌綢性及博耐蝕栽性,但鑄造性絹能和遭耐熱墨性較精差。

鋁鎂合金鑄造組織(化染)150×鼓風(fēng)機(jī)用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)4.鑄造鋁–鋅合金(ZL401、ZL李40第2眉)治:具有草良好笨的鑄忍造性,經(jīng)變蘇質(zhì)處召理和時(shí)效談處理腫后,強(qiáng)度詠高,但耐男蝕性挺差。大型空壓機(jī)活塞(ZL401)第三辱節(jié)也銅及惕銅合致金一.銅的叼性能趁特點(diǎn):密度摧大;導(dǎo)電環(huán)及導(dǎo)改熱性能駱好;抗大志氣腐陸蝕性盡好;塑性梨高;強(qiáng)度低;無磁忽性;無打奮擊火燭花;加工噴工藝性好饑等。二.純銅簽的分倡類工業(yè)壇純銅T1～T4無氧帖銅TU膜2純銅組織肅金相筋圖三.銅合敲金的疾分類黃銅:禮Cu粒–補(bǔ)Z您n白銅:罰Cu耳–雙N哥i青銅:除黃加銅和鋪白銅外差的所優(yōu)有銅合羊金。一.黃銅(侄br鉛as范s吊)普通光黃銅(射co蘋mm葛on史b彎ra蠻ss弓)特殊岔黃銅(辭sp企ec字ia托l(wèi)差br仿as川s刊)一)普通回黃銅(漆co陜mm經(jīng)on辛b狀ra涂ss關(guān))50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB+’bb(Mpa)(%)HB1.黃銅蜜的力材學(xué)性芒能與笑含鋅居量的綢關(guān)系2.黃銅彩的牌情號(驢Z覆)H90含銅量WCu=90%黃銅鑄造3.常用診的黃公銅金獎包黃銅--秩-室H9乎0彈殼難黃銅--喉-混H7衰0敗(船H6均8貧)日用揭黃銅--懶-偉H6坑2輪(族H5斬9轎)法蘭閥閘閥冷凝器管二)特殊線黃銅(僅sp窩ec兩ia只l國br炸as虧s錘)1.定義:在黃戒銅中腐加入Al、Fe、Si、Cr、Ni、Sn、Mn等元軋素所剖形成閥的合蔬金。2.牌號:HAl59-3含鋁量WAl=3%含銅量WCu=59%3.常用半的特墊殊黃末銅海軍婦黃銅--待-月HS也n6驚2送-貢1易切削賄黃銅--密-慢HP己b5溝9肺-捐1H6軟2末–鈴1海軍撥黃銅王金相阻組織軟圖62Cu–37Zn–Sn海軍黃銅鑄造組織(化染)600

硅黃卷銅鑄苗造組婦織金慌相圖硅黃銅鑄造組織(化染)50×鉛黃剃銅退謊火組露織金丘相圖鉛黃銅鑄造組織(化染)70×錳黃窯銅鑄割造組摩織金草相圖錳黃銅鑄造組織(化染)25×4.黃銅肚的自猶裂與盆脫鋅:自裂--柱-應(yīng)力園腐蝕:黃銅在塑虛性變蘿形后竊產(chǎn)生較事大應(yīng)眾力,在潮濕杰空氣中或貧在微量氨的氣態(tài)份中右發(fā)生景應(yīng)力條腐蝕語。含鋅量抽越高,應(yīng)力氣腐蝕申傾向隸越大什。脫鋅--瞎-鋅的海電極度電位植遠(yuǎn)低基于銅,所以傳在鹽水口中黃仗銅極舊易發(fā)劈燕生電節(jié)化學(xué)纖腐蝕吊。5.黃銅挽的熱絮處理:去應(yīng)力寒退火:在20忍0～30全0℃左右明退火,提高互塑性管和彈槽性極限,消除嶄應(yīng)力嗽腐蝕管。再結(jié)最晶退金火:在50岔0～70稍0℃左右佛退火,消除馳加工蓬硬化,恢復(fù)塑性售。二.青銅(迎br辰on夫ze廊)普通切青銅(錫青哨銅)(孝ti化n已br紙on何ze肥)特殊得青銅(無錫扒青銅)(錦ti呀n大–腫fr槐ee屆b段ro手nz師e要)青銅誤牌號張的表城示方體法ZQSn伐10–1其它合金元素含量為1%主加元素錫其含量為WSn=10%青銅鑄造一)錫青免銅(五ti猾n孕br養(yǎng)on介ze季)371014壓力加工鑄造成形σbα+δδαδ錫青祥銅鑄數(shù)造組拘織金億相圖錫青銅鑄造組織(真空鍍膜)53×二)特殊狼青銅(無錫因青銅)廣(藥t母in凡–傳f鏟re轎e鄰br追on話ze伍)1.硅青將銅:滴QS揪i3鍵–犧12.鋁青葡銅:唉QA沿l73.鈹青視銅:柔QB煉e2覆;具有命非?？藓玫陌蚜W(xué)性能許。用摔于制斬造重她要、主精密、春高溫富、高悔速下茅工作沈的零件笛。第四踢節(jié)加滑動訂軸承吃合金(胃be皺ar壁in田g脈al槍lo叮y咽)一.定義:工件粉體軸軸瓦二.性能仔要求:1.在工加作溫零度下,應(yīng)具晶有足錄夠的項(xiàng)抗壓駁強(qiáng)度、雙疲勞爐強(qiáng)度起和高的票耐磨把性。2.具有犯足夠即的塑性補(bǔ)與韌淺性。3.具有錢較小跨的摩梁擦系污數(shù)。4.具有更良好醋的磨橡合性仍。5.具有胖良好桂的抗照蝕性型。6.具有趁良好蛾的導(dǎo)痕熱性愛。7.具有要較小似的膨挖脹系羊數(shù)。8.具有麥良好飛的抗肯咬合想性。各類連型軸加瓦三.組織推要求:1.在高中速中、敵低載寄荷情況且下,用軟基勻體上分巖布硬杠質(zhì)點(diǎn)組織誦的材嚇料。潤滑油空間軸硬質(zhì)點(diǎn)軟基體軸瓦錫銻軸承病合金(錫基擴(kuò)巴氏靠合金)ZChSnSb劇11–6其它元素的含量為6%主加元素銻其含量為11%基本元素錫軸承鑄造錫基軸承慈合金彼組織大金相縫圖錫基軸承合金組織(SnSb+CuSb+α基體,濺射)52×鉛基慰軸承脅合金慕組織北金相換圖