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文檔簡介
1、第三章 有色金屬及其合金,第一節(jié) 鋁及鋁合金,1.材料分類。 2.金屬分類。,作業(yè)1 :整理第二章各章節(jié)的知識(shí)點(diǎn),要求分類明確,調(diào)理清晰。,第一節(jié) 鋁及鋁合金,工業(yè)純鋁的純度99.7%98%, 純鋁具有銀白色金屬光澤,密度小(2.72 ),熔點(diǎn)低(660.4), 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)良。 耐大氣腐蝕,易于加工成形 。 具有面心立方晶格,無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,無磁性。,鋁合金制造的機(jī)翼,1.1 工業(yè)純鋁,良好的低溫性能、無低溫脆性:在攝氏零度以下隨著溫度的降低,其強(qiáng)度和塑性提高。 高的導(dǎo)電性:位于銀、銅、金之后。 高的導(dǎo)熱性:熱交換器。 無磁性:沖擊不產(chǎn)生火花,用于制作如儀表材料、電氣設(shè)備的屏蔽材料,易燃
2、、易爆物的生產(chǎn)器材等。 低強(qiáng)度、高塑性:強(qiáng)度為 80MPa130MPa, 延伸率3050 % 。,鋁耐蝕原因: 表面會(huì)生成一層致密的Al2O3薄膜(厚度約為50100 ),可阻止其進(jìn)一步氧化,故鋁的抗大氣腐蝕能力強(qiáng)。 但是鋁不耐酸、堿、鹽的腐蝕。,參考標(biāo)準(zhǔn):GB/T3190-1996、GB/T16474-1996,純鋁應(yīng)用: 1.代替較為貴重的銅合金制作電線,配制各種鋁合金,以及制作一些質(zhì)輕、導(dǎo)熱或耐大氣腐蝕而強(qiáng)度不高的器具。 2.在汽車上用于制作空氣壓縮機(jī)墊圈、排氣閥墊片、汽車銘牌等。,純鋁的強(qiáng)度低,提高強(qiáng)度的方法。 1.在鋁中加入硅、銅、鋅、錳等合金元素, 可以得到較高強(qiáng)度的鋁合金。 2.
3、冷變形加工。 3.熱處理。,1.2 鋁合金,鋁合金分類:,變形鋁合金,鑄造鋁合金,能熱處理強(qiáng)化,不能熱處理強(qiáng)化,鋁-硅系,鋁-銅系,鋁-鎂系,鋁-鋅系,D,o,變形鋁合金:成分位于 D點(diǎn)以左。 特點(diǎn):當(dāng)加熱到固溶線 OF線以上時(shí),可得到單 相固溶體,其塑性很好, 宜于進(jìn)行壓力加工, 故稱為變形鋁合金。,變形鋁合金又分為可熱處理強(qiáng)化和不可熱處理強(qiáng)化兩類.,鋁合金分類示意圖,鋁合金的分類 鋁合金一般具有有限固溶型共晶相圖。,鋁合金分類示意圖,鋁合金的分類 鑄造鋁合金: 鑄造鋁合金的力學(xué)性能 雖然不如變形鋁合金, 但鑄造工藝性能優(yōu)良, 可進(jìn)行各種成形鑄造。,三.常用鋁合金,1.變形鋁合金 a.防銹鋁
4、合金。 b.硬鋁合金。 c.超硬鋁合金。 d.鍛造鋁合金。,防銹鋁合金 鋁-錳系,牌號(hào):3xxx 錳的作用是提高抗蝕能力,并且大部分錳溶 于固溶體,可產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。 鋁-鎂系,牌號(hào):5xxx 鎂也可以產(chǎn)生固溶強(qiáng)化,且可降低合金密度。,防銹鋁合金 特點(diǎn):1.鍛造退火后是單相固溶體組織,抗蝕 性能高,塑性好,故稱防銹鋁合金。 2.不能進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化,屬于不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化的鋁合金。 3.可進(jìn)行冷變形,利用加工硬化,提高其強(qiáng)度。 應(yīng)用:負(fù)荷輕的沖壓件和要求耐腐蝕、保光澤 的零件。如客車裝飾件、客車外皮、鉚釘、油 箱、油管及其它零件。,硬鋁合金:硬鋁合金屬于鋁-銅-鎂系合金,其牌號(hào):2xxx表示。 強(qiáng)化
5、相:CuAl2和Al2CuMg等。這類合金可進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化,屬于能熱處理強(qiáng)化的鋁合金,也可進(jìn)行變形強(qiáng)化。 缺點(diǎn):耐腐蝕性比純鋁差。解決辦法:在表面包一層純鋁。 應(yīng)用:飛機(jī)構(gòu)架、螺旋槳、葉片等。,超硬鋁合金:鋁-銅-鎂-鋅系合金,其牌號(hào):7xxx。 第二相強(qiáng)化:固溶處理和人工時(shí)效后,可產(chǎn)生MgZn2, Al2CuMg等,具有高的強(qiáng)度和硬度。 缺點(diǎn):耐蝕性差,高溫下軟化快,包鋁法提高其抗蝕性。,鍛造鋁合金:鋁-銅-鎂-硅系合金 牌號(hào)2xxx。 強(qiáng)化相:Mg2Si,性能與硬鋁相似,主要通過固溶強(qiáng)化和人工時(shí)效來強(qiáng)化。 特點(diǎn):耐蝕性和熱塑性好,適于鍛造。 應(yīng)用:制造外形復(fù)雜的鍛件和模鍛件。,2.鑄造鋁合金
6、: 牌號(hào):ZL+加三位數(shù)字,優(yōu)質(zhì)合金后面加A。 ZL102,合金類別,順序號(hào),1:鋁-硅系,2:鋁-銅系,3:鋁-鎂系,4:鋁-鋅系,合金類別:,1.鋁-硅(Al-Si)系鑄造合金:俗稱(硅鋁明) 目前工程上應(yīng)用最廣泛的鑄造合金。 硅的作用:減小膨脹系數(shù),提高耐磨性、耐蝕 性、硬度和強(qiáng)度。,ZL102 特點(diǎn):1.流動(dòng)性好、收縮小、不易產(chǎn)生裂紋、適宜進(jìn)行鑄造。 2.導(dǎo)熱性好,密度小,耐腐蝕型性好 應(yīng)用:澆注或壓鑄密度小而重量輕的具有一定 強(qiáng)度和形狀復(fù)雜的零件。 應(yīng)用:汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼、缸體及工作溫度200 以下。,鋁-銅(Al-Cu)系鑄造合金:耐熱性好,具有較高的高溫強(qiáng)度,又能通過熱處理來強(qiáng)化,
7、 缺點(diǎn):是耐蝕性差, Wcu高,耐蝕性降低。 應(yīng)用:制造汽車、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞和飛機(jī)的附件等。,鋁-鎂(Al-Mg)系鑄造合金: 優(yōu)點(diǎn):密度小、強(qiáng)度高、耐蝕性好、能耐大氣 和海水腐蝕。 缺點(diǎn):鑄造性能差,耐熱性低。 200 以下工 作的零件。在一定場合可以替代不銹鋼。,鋁-鋅(Al-Zn)系鑄造合金 特點(diǎn):由于Zn的固溶度較大,可經(jīng)變質(zhì)處理和時(shí)效處理,顯著提高合金的強(qiáng)度,而且價(jià)格便宜。 缺點(diǎn):耐蝕性差,熱裂傾向大。 應(yīng)用:用于制造形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的汽車、飛機(jī)的零件和儀表零件等。,舉例:小型汽車(BJ1040)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋用鑄造鋁合金制造。 優(yōu)點(diǎn):質(zhì)量輕、導(dǎo)熱性好,提高壓縮機(jī)的壓縮比,提高能源利用率
8、。 缺點(diǎn):使用過程中易變形;維修時(shí)不能用堿水洗;擰緊缸蓋螺栓、螺母時(shí)應(yīng)考慮鋁合金的熱膨脹。,1.固溶處理 2.時(shí)效 3.退火,1.消除應(yīng)力; 2.均勻成分;,三、鋁合金的熱處理,固溶處理:將鋁合金加熱到稍高于固溶線,保溫適當(dāng)時(shí)間,可得到均勻的單相 固溶體,然后在水中快速冷卻,使第二相來不及析出,在室溫下獲得過飽和的 固溶體單相組織。此時(shí)鋁合金的強(qiáng)度和硬度并沒有明顯升高,而塑性卻得到改善。,作業(yè)2:鋁合金的固溶處理與鋼的淬火處理區(qū)別?,以上,保溫并淬火后獲得過飽和的單相固溶體組織的處理。,可熱處理強(qiáng)化變形鋁合金的熱處理方法:固溶處理 + 時(shí)效。 固溶處理是指將DF之間的合金加熱到固溶線,2. 固
9、溶時(shí)效處理,由于過飽和的固溶體不穩(wěn)定,隨著時(shí)間延長其中將形成很多溶質(zhì)原子富集區(qū)(G-P區(qū)),進(jìn)而析出細(xì)小彌散分布的與母相共格的第二相,引,起晶格畸變,阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),此時(shí)將使合金的強(qiáng)度硬度明顯升高,塑性明顯下降,這就是時(shí)效強(qiáng)化。,時(shí)效: 1.固溶處理后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行時(shí)效。由于 固溶處理后獲得的過飽和固溶體是不穩(wěn)定的組織, 有分解出第二相過渡到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。 2.如果在一定溫度下保持一定時(shí)間,使第二相 從過飽和固溶體中緩慢析出,導(dǎo)致晶格畸變,從而使 鋁合金的強(qiáng)度和硬度得到顯著提高,塑性明顯下降。,在室溫下進(jìn)行的時(shí)效稱自然時(shí)效;在100 200 范圍內(nèi)進(jìn)行的時(shí)效稱人工時(shí)效。 時(shí)效強(qiáng)化效果與加熱溫度和保
10、溫時(shí)間有關(guān)。 溫度一定時(shí),隨時(shí)效時(shí)間延長,時(shí)效曲線上出現(xiàn)峰,值,超過峰值時(shí)間,析出相聚集長大,強(qiáng)度下降,為過時(shí)效。時(shí)效溫度越高,時(shí)效過程越短,效果越差。超過200 ,晶格畸變消失,就不具備強(qiáng)化效果了。,3. 鋁合金的回歸處理,自然時(shí)效后的鋁合金,在230250短時(shí)間(幾秒至幾分鐘)加熱后,快速水冷至室溫時(shí),可以重新變軟。如再在室溫下放置,則由發(fā)生自然時(shí)效,這種現(xiàn)象稱為回歸。,回歸處理的實(shí)際意義在于使時(shí)效強(qiáng)化的鋁合金重新變軟,便于加工。,一切能時(shí)效硬化的合金都有回歸現(xiàn)象。,退火: 變形鋁合金的退火是為了消除加工硬化,便于再加工。 例如:飛機(jī)蒙皮等形狀復(fù)雜的鈑金件,加熱到350450 ,保溫后空冷
11、。 不恩那個(gè)熱處理強(qiáng)化的鋁合金零件,為了保持較高的強(qiáng)度,可進(jìn)行去應(yīng)力退火,在180300 加熱后空冷。 鑄造鋁合金的退火可以消除鑄造時(shí)產(chǎn)生的偏析和內(nèi)應(yīng)力,并使組織穩(wěn)定,提高塑性。,1 防銹鋁合金 主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。 Mn和Mg主要作用是,衛(wèi)星天線(LF2),提高抗蝕能力和塑性,并起固溶強(qiáng)化作用。 防銹鋁合金鍛造退火后組織為單相固溶體,抗蝕性、焊接性能好,易于變形加工,但切削性能差。 不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化,常利用加工硬化提高其強(qiáng)度。,四、變形鋁合金,汽化器(熱交換管為LF21),常用的Al-Mn系合金有 LF21( 3A21 ),其抗蝕性和強(qiáng)度高于純鋁,用于制造油罐、油箱、管道、
12、鉚釘?shù)刃枰獜澢?、沖壓加工的零件。 常用的Al-Mg系合金有 LF5( 5A05 ),其密度比純,鋁小,強(qiáng)度比Al-Mn合金高,在航空工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,如制造管道、容器、鉚釘及承受中等載荷的零件。,2 硬鋁合金 主要是Al-Cu-Mg系合金,并含少量Mn。 可進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化,也可進(jìn)行變形強(qiáng)化。 強(qiáng)度、硬度高,加工性能好,耐蝕性低于防銹鋁。,常用硬鋁合金如LY11 (2A11)、 LY12 (2A12)等,用于制造沖壓件、模鍛件和鉚接件,如螺旋槳、梁、鉚釘?shù)?,3 超硬鋁合金 屬Al-Zn-Mg-Cu系合金,并含有少量Cr和Mn。 時(shí)效強(qiáng)化效果超過硬鋁合金. 熱態(tài)塑性好,但耐蝕性差。常用合金有 L
13、C4 (7A04 )、LC9 (7A09 )等,主要用于工作溫度較低、受力較大的結(jié)構(gòu)件, 如飛機(jī)大梁、起落架等.,飛機(jī)主起落架,4 鍛鋁合金 Al-Cu-Mg-Si系合金 可鍛性好,力學(xué)性能高,用于形狀復(fù)雜的鍛件和模鍛件,如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉輪、導(dǎo)風(fēng)輪等.,壓氣機(jī)葉片,Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐熱鍛鋁合金 常用牌號(hào)有LD7 (2A70)、LD8(2A80)、LD9(2A90)等 。用于制造150 225下工作的零件,如壓氣機(jī)葉片、超音速飛機(jī)蒙皮等。,目前,國際通用的變形鋁合金的牌號(hào)有兩種,一種為四位數(shù)字體系,一種為四位字符體系,區(qū)別在于牌號(hào)的第二位。,1 0 6 0,鋁合金組別,純鋁或鋁
14、合金的改良情況,最低鋁含量中小數(shù)點(diǎn)后兩位,用19分別代表純Al,Cu,Mn,Si,Mg,Mg和Si,Zn,其他鋁合金,0或A表示原始純鋁和原始合金,1060是最低鋁含量為99.60%的工業(yè)純鋁,五、鑄造鋁合金 包括: Al- Si系: 代號(hào)為ZL1+兩位數(shù)字順序號(hào) Al-Cu系:代號(hào)為ZL2+兩位數(shù)字順序號(hào) Al-Mg系:代號(hào)為ZL3+兩位數(shù)字順序號(hào) Al-Zn系: 代號(hào)為ZL4+兩位數(shù)字順序號(hào) Al-Si系鑄造鋁合金,又稱硅鋁明。其中ZL102(ZAlSi12)是含12%Si的鋁硅二元合金,稱為簡單硅鋁明.,在普通鑄造條件下, ZL102組織幾乎全部為共晶體,由粗針狀的硅晶體和固溶體組成,強(qiáng)
15、度和塑性都較差。生產(chǎn)上通常用鈉鹽變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理,得到細(xì)小均勻的共晶體加一次固溶體組織,以提高性能。,加入其他合金元素的鋁硅鑄造合金稱復(fù)雜(或特殊)硅鋁明。 Al-Si系鑄造鋁合金的鑄造性能好,具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性和焊接性能。,活塞(裙部為鋁硅合金),用于制造飛機(jī)、儀表、電動(dòng)機(jī)殼體、汽缸體、風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等。, Al-Cu系鑄造鋁合金 這類合金的耐熱性好,強(qiáng)度較高;但密度大,鑄造性能、耐蝕性能差,強(qiáng)度低于Al-Si系合金。,汽缸頭,常用代號(hào)有ZL201 (ZAlCu5Mn)、ZL203 (ZAlCu4)等。主要用于制造在較高溫度下工作的高強(qiáng)零件,如內(nèi)燃機(jī)汽缸頭、汽車活塞等。, Al
16、-Mg系鑄造鋁合金 這類合金的耐蝕性好,強(qiáng)度高,密度??;但鑄造性能差,耐熱性低。,常用代號(hào)為ZL301(ZAlMg10)、 ZL303(ZAlMg5Si1)等. 主要用于制造外形簡單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)下工作的零件,如艦船配件、氨用泵體等。,鼓風(fēng)機(jī)密封件等(ZL102、301), Al-Zn系鑄造鋁合金 這類合金的鑄造性能好,強(qiáng)度較高,可自然時(shí)效強(qiáng)化;但密度大,耐蝕性較差。,大型空壓機(jī)活塞(ZL401),常用代號(hào)為ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等. 主要用于制造形狀復(fù)雜受力較小的汽車、飛機(jī)、儀器零件。,2 鑄造鋁合金生產(chǎn),一般用坩堝或電爐熔煉,熔點(diǎn)低
17、,較好的流動(dòng)性,適合注重各種形狀復(fù)雜的薄、厚壁鑄件。,鋁合金的高溫氧化能力很強(qiáng),易與氧形成Al2O3薄膜,薄膜懸浮在鋁液中,熔煉和澆注過程中很難去掉,易形成夾渣,降低鑄件的力學(xué)性能。此外,鋁合金的吸氣能力強(qiáng),吸入鋁液中的氣體在凝固時(shí)被表面的Al2O3薄膜阻礙,會(huì)形成許多分散的氣孔,降低鑄件的氣密性和力學(xué)性能。,第三章:有色金屬及其合金 2016.10.21,1.鋁的物理、化學(xué)性質(zhì)及力學(xué)性能。 2.鋁合金分類。,第二節(jié) 銅及銅合金,一、銅及銅合金在汽車工業(yè)中是不可或缺的材料。據(jù)統(tǒng)計(jì),一輛載貨汽車需要20kg左右的銅。 銅是較為貴重的有色金屬,全世界的產(chǎn)量僅次于鋼和鋁。純銅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù):99.7
18、99.95%。 熔點(diǎn)1083 , 密度8.96g/cm3,第二節(jié) 銅及銅合金,一、銅及銅合金性能特點(diǎn) 純銅呈紫紅色,故又稱紫銅,具有面心立方晶格,無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,無磁性。 純銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,在大氣、淡水和冷凝水中有良好的耐蝕性,塑性好。,熱軋銅合金,純銅力學(xué)性能: 面心立方晶格,無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。強(qiáng)度低,塑性好,可進(jìn)行冷變形強(qiáng)化,但塑性下降顯著。 如:當(dāng)變形率50%時(shí),強(qiáng)度從230250MPa提高到400430MPa。塑性由4050%下降到12%。 純銅的焊接性能良好,但強(qiáng)度低,不宜做結(jié)構(gòu)材料。,雜質(zhì)元素的對(duì)性能的影響: 1.Si、Mn可引起銅的“熱脆”。 2.S、P可引起銅的“
19、冷脆”。 所以必須控制雜質(zhì)含量。,根據(jù)雜質(zhì)含量的不同,工業(yè)純銅分四種:,銅合金常加元素為Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等,既提高了強(qiáng)度、硬度,韌性好,又保持了純銅特性. 銅合金分為黃銅、青銅、白銅三大類。,二、黃銅 以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。 黃銅按化學(xué)成分可分為普通黃銅和特殊黃銅。 按工藝可分為加工黃銅和鑄造黃銅。,1、普通黃銅 銅與鋅的二元合金稱為普通黃銅。 加工普通黃銅的牌號(hào)為:H (黃) + 表示銅平均百分含量的數(shù)字,如H68。,從銅鋅合金相圖可以看出黃銅有 和+ 兩種組織,分別稱單相黃銅和兩相黃銅。,Wzn32%,合金組織中 開始出現(xiàn)相。以金屬化
20、合 物CuZn為基的無序固溶體, 呈體心立方結(jié)構(gòu),塑性好, 可進(jìn)行熱加工。,當(dāng)溫度下降到456468 時(shí), 相發(fā)生有序化,轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w 。 相很脆,不易進(jìn)行冷加工。此時(shí)合金的塑性隨著鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加開始下降,而強(qiáng)度任然在上升,因?yàn)樯倭?相存在對(duì)強(qiáng)度并無不利的影響。 當(dāng)Wzn45%之后 相已占合金組織的大部分至全部,強(qiáng)度急劇降低,塑性繼續(xù)下降,所以黃銅中鋅含量一般不喊=超過47%。,普通黃銅的顯微組織,單相黃銅塑性好。 常用牌號(hào)有H80、H70、 H 68。 適于制造冷變形零件,如彈殼、冷凝器管等。 兩相黃銅熱塑性好, 強(qiáng)度高. 常用牌號(hào)有H59、H62。 適于制造受力件,如墊圈、彈簧、導(dǎo)
21、管、散熱器等。,黃銅 :具有良好的耐海水和耐大氣腐蝕能力,并且單相黃銅優(yōu)于雙相黃銅。 冷加工的黃銅制品存在殘余應(yīng)力,如果在潮濕大氣或海水中,特別是含氨的介質(zhì)中,容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕,使黃銅開裂,這種現(xiàn)象叫做應(yīng)力腐蝕開裂,或季裂 冷加工后的黃銅應(yīng)1.進(jìn)行去應(yīng)力退火(250300 進(jìn)行加熱,保溫13h),消除內(nèi)應(yīng)力;2.加入適量錫、硅、鋁、錳、鎳等元素降低應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性。,2、特殊黃銅 在普通黃銅的基礎(chǔ)上加入Al、 Fe、Si、Mn、Pb、 Sn、Ni等元素形成特殊黃銅。 加工特殊黃銅的牌號(hào)為: H(黃)+主加元素符號(hào)(Zn除外)+銅平均百分含量+主加元素平均百分含量, 如HPb59-1. 特殊
22、黃銅強(qiáng)度、耐蝕性比普通黃銅好,鑄造性能改善。,常用牌號(hào)有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等。 主要用于船舶及化工零件,如冷凝管、齒輪、螺旋槳、軸承、襯套及閥體等。,三、青銅 除黃銅和白銅外的其他銅合金統(tǒng)稱為青銅。 加工青銅的牌號(hào)為:Q +主加元素符號(hào)及其平均百分含量+其他元素平均百分含量 如QSn4-3(含4%Sn、3%Zn). 常用青銅有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等。,青銅制品,1、錫青銅 是以錫為主加元素的銅合金,錫含量一般為314%。 錫青銅鑄造流動(dòng)性差,鑄件密度低,易滲漏,但體積收縮率在
23、有色金屬中最小 。 錫青銅耐蝕性良好,在大氣、海水及無機(jī)鹽溶液中的耐蝕性比純銅和黃銅好,但在硫酸、鹽酸和氨水中的耐蝕性較差。,常用牌號(hào)有QSn4-3、ZCuSn10Pb1等。,主要用于耐蝕承載件,如彈簧、軸承、齒輪軸、蝸輪、墊圈等。,錫含量與組織力學(xué)性能之間的關(guān)系 1.WSn 56% 時(shí) 合金組織中出現(xiàn)硬而脆的相(Cu31Sn8為基的固溶體),合金塑性急劇下降,但強(qiáng)度繼續(xù)增高。 3.WSn 20%以上時(shí),大量的使強(qiáng)度顯著下降,合金變的硬而脆,無實(shí)用價(jià)值。 所以錫含量一般為314%。,wSn10%,塑性差只適用于鑄造,鑄造錫青銅流動(dòng)性差,易形成疏松,組織不致密的組織。 但在凝固時(shí)尺寸收縮小, 適
24、于鑄造對(duì)外形尺寸要 求嚴(yán)格的鑄件。,應(yīng)用: 錫青銅的抗蝕性優(yōu)于純銅與黃銅,特別是在大氣、海水等環(huán)境中,優(yōu)越性更為明顯,但在酸類及氨水中,耐蝕性差。 錫青銅耐磨性好,多用于制造軸瓦、軸套等耐磨零件。,2、鋁青銅 以鋁為主加元素的銅合金,鋁含量為511%。 強(qiáng)度、硬度、耐,大型水力發(fā)電設(shè)備中的抗磨環(huán),磨性、耐熱性及耐蝕性高于黃銅和錫青銅,鑄造性能好,但焊接性能差。 常用牌號(hào)有QAl5、QAl7等。 主要用于制造船舶、飛機(jī)及儀器中的高強(qiáng)、耐磨、耐蝕件,如齒輪、軸承、蝸輪、軸套、螺旋槳等。,鋁含量對(duì)鋁青銅力學(xué)性能的影響: 1.鑄造狀態(tài)下,當(dāng)WAl7%8%,塑性急劇下降。 4. WAl12,塑性很差,加
25、工困難。 因此實(shí)際應(yīng)用的鋁青銅在5%12%之間。,鋁青銅的結(jié)晶溫度范圍很小,流動(dòng)性好,縮孔集中,易獲得致密的鑄件,并且不形成枝晶偏析。鋁青銅的耐蝕性優(yōu)良,在大氣、海水及大多數(shù)有機(jī)酸中的耐蝕性均比黃銅和錫青銅高。耐磨性也比黃銅和錫青銅好。 常用來制造強(qiáng)度及耐磨性要求較高的零件。 如:齒輪,蝸輪、軸承等。,3、鈹青銅 以鈹為主加元素的銅合金,鈹含量為1.72.5%。 具有高的強(qiáng)度、彈性極限、耐磨性、耐蝕性,良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、冷熱加工及鑄造性能,但價(jià)格較貴.,鈹青銅制品,常用牌號(hào)有QBe2、QBe1.7、QBe1.9等 。 用于重要的彈性件、耐磨件,如精密彈簧、膜片,高速、高壓軸承及防爆工具、航
26、海羅盤等重要機(jī)件。,1.鈹在銅中的溶解度隨溫度變化很大,866 , 最大溶解度2.7%,室溫時(shí)只有0.2%,故鈹青銅進(jìn)行 固溶時(shí)效處理后,可獲得很高的硬度和強(qiáng)度, 強(qiáng)度b最大可達(dá)1500MPa,硬度可達(dá)350400HBS. 力學(xué)性能與鈹含量及熱處理有關(guān)系。 2.隨著WBe的增加,鈹青銅的強(qiáng)度和硬度 急劇增高,而塑性下降不多; 3.當(dāng)WBe2%后,強(qiáng)度和硬度少量增加, 但塑性顯著降低。,1.性能:鈹青銅不僅強(qiáng)度高、疲勞抗力高、彈性好, 而且抗蝕、耐熱、耐磨等性能均好于其它銅合金。 導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性優(yōu)良,而且具有抗磁、受沖擊時(shí)不 產(chǎn)生火花等特殊性質(zhì)。 2.應(yīng)用:制造精密儀器、儀表中重要的彈性元件,
27、如鐘表齒輪、電焊機(jī)電機(jī)及防暴工具、航海羅盤 等重要零件。 3.缺點(diǎn):鈹青銅工藝復(fù)雜,價(jià)格較高。,3、白銅 以鎳為主要合金元素的銅合金。 普通白銅:代號(hào):B+鎳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù),例如:B19,WNi=19%,余量為銅的普通白銅。 加入其它合金元素: 鋅白銅、錳白銅、鐵白銅 代號(hào):B+其他元素符號(hào)+鎳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)+其它元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 如:BZn15-20表示wNi=15%、wzn=20%、wCu=65%,3、白銅 在固態(tài)下:銅與鎳無限固溶,組織為單相固溶體,有較好的強(qiáng)度和優(yōu)良的塑性,能進(jìn)行冷、熱變形。冷變形能提高強(qiáng)度和硬度??刮g性好,電阻率較高。 應(yīng)用:主要用于制造船舶儀器零件、化工機(jī)械零件
28、及醫(yī)療器械等。錳含量高的錳白銅可制作熱電偶絲。,第三節(jié) 軸承合金,制造滑動(dòng)軸承的軸瓦及其內(nèi)襯的耐磨合金稱為軸承合金?;瑒?dòng)軸承是許多機(jī)器設(shè)備中對(duì)旋轉(zhuǎn)軸起支撐,作用的重要部件,由軸承體和軸瓦兩部分組成。 與滾動(dòng)軸承相比滑動(dòng)軸承具有承載面積大,工作平穩(wěn),無噪音及拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)。,一、組織性能要求 當(dāng)軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí),軸瓦與軸頸發(fā)生強(qiáng)烈摩擦,承受軸頸施加的交變載荷和沖擊力。 對(duì)軸承合金的性能要求: 足夠的強(qiáng)韌性,以承受軸頸施加的交變沖擊載荷. 較小的熱膨脹系數(shù),良好的導(dǎo)熱性和耐蝕性,以防止軸與軸瓦之間咬合。 較小的摩擦系數(shù),良好的耐磨性和磨合性,以減少軸頸磨損,保證軸與軸瓦良好的跑合。,為滿足上述性能要求
29、,軸承合金的組織應(yīng)是軟的基體上分布著硬的質(zhì)點(diǎn)或硬的基體上分布著軟的質(zhì)點(diǎn). 當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí),軟的基體(或質(zhì)點(diǎn))被磨損而凹陷,減少了軸頸與軸瓦的接觸面積,有利于儲(chǔ)存潤滑油,和軸與軸瓦間的磨合,而硬的質(zhì)點(diǎn) (基體)則支撐著軸頸,起承載和耐磨作用. 軟基體 (或質(zhì)點(diǎn))還能起嵌藏外來硬雜質(zhì)顆粒的作用, 以避免擦傷軸頸。,1、錫基軸承合金 是以錫為主并加入少量銻、銅等元素組成的合金,熔點(diǎn)較低,是軟基體硬質(zhì)點(diǎn)組織類型的軸承合金。,二、常用軸承合金 工業(yè)上常用的是錫基、鉛基軸承合金, 又稱巴氏合金。,典型牌號(hào)為ZChSnSb11Cu6。 (其組織為基體+白亮塊狀SnSb+星狀Cu3Sn),ZSnSb11Cu6合金
30、的顯微組織,軟基體硬質(zhì)點(diǎn)合金,錫基軸承合金具有較高的耐磨性、導(dǎo)熱性、耐蝕性和嵌藏性,摩擦系數(shù)和熱膨脹系數(shù)小,但疲勞強(qiáng)度較低,工作溫度不超過 150 ,價(jià)格高。,巴氏合金軸瓦,廣泛用于重型動(dòng)力機(jī)械,如氣輪機(jī)、渦輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等大型機(jī)器的高速軸瓦。,2、鉛基軸承合金 是以鉛為主加入少量銻、錫、銅等元素的合金,也是軟基體硬質(zhì)點(diǎn)型軸承合金。 典型牌號(hào)為ZPbSb16Sn16Cu2。,ZPbSb16Sn16Cu2合金的顯微組織 (+)共晶基體+方塊狀SnSb+針狀Cu3Sn,鉛基軸承合金的強(qiáng)度、硬度、耐蝕性和導(dǎo)熱性都不如錫基軸承合金,但其成本低,高溫強(qiáng)度好,有自潤滑性。,常用于低速、低載條件下工作的設(shè)備,
31、如汽車、拖拉機(jī)曲軸的軸承等。,錫基和鉛基軸承合金強(qiáng)度比較低,為提高其承載能力和使用壽命,生產(chǎn)上常采用離心澆注法,將它們鑲鑄在低碳鋼軸瓦上,形成一層薄而均勻的內(nèi)襯,成為雙金屬軸承。,硬基體軟質(zhì)點(diǎn)合金,1. 銅基軸承合金(鉛青銅),是以鉛為基本元素的銅基合金。 常見牌號(hào):ZCuPb30 合金組織:Cu+Pb,Cu為基體,粒狀Pb為軟質(zhì)點(diǎn)。 特點(diǎn):高耐磨性,高耐疲勞性,高導(dǎo)熱性,低的摩擦系數(shù),工作溫度高(300320) 適于在高速,重載,高溫下工作的滑動(dòng)軸承,2. 高錫鋁基合金,wSn=20%, wCu=1%,其余Al 合金中鋁為硬基體,其上均勻分布著軟的球狀錫質(zhì)點(diǎn)。 特點(diǎn):常與低碳鋼板一起軋制成雙
32、金屬材料后使用,均勻承載能力較強(qiáng),工作壽命長。,第四節(jié) 硬質(zhì)合金與粉末冶金,一、粉末冶金成形工藝,定義:是直接采用金屬粉末或金屬與非金屬粉作原料,通過配料、壓制成形、燒結(jié)和后處理等工藝過程而制成的材料。,特點(diǎn):不熔煉,少、無切削的精密零件成形加工技術(shù),原料粉末制取,坯體燒結(jié),壓 制,原料準(zhǔn)備:粉末退火,混合,篩分,制粒,加潤滑劑,粉末退火的作用:還原氧化物;降低碳和其他雜質(zhì)的含量;提高粉末純度。,退火溫度選在金屬粉末熔點(diǎn)的0.50.6倍處。,混合有機(jī)械法和化學(xué)法,常用的是機(jī)械法。,篩分的目的是將不同顆粒大小的原始粉末進(jìn)行分級(jí),而使粉末能夠按照粒度分成大小范圍更窄的若干等級(jí)。,制粒是將小顆粒的粉末制成大顆?;驁F(tuán)粒。目的是改善粉末的流動(dòng)性,使粉末能夠順利地充填模腔。制粒的方法有普通造粒,加壓造粒和噴霧干燥法。,壓制成形:是將配置
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