《工程材料及其成型技术》第4讲金属材料02(铸铁和有色ppt课件

1、4.5. 铸 铁Cast Iron-铸铁概述铸铁中碳的二种存在方式： Fe3C或合金碳化物 G石墨 灰口铸铁：碳全部或大部分以石墨存在铸铁 白口铸铁：碳主要以渗碳体存在 麻口铸铁：碳一部分为石墨，另一部分为渗碳体石墨晶体构造渗碳体晶体构造.4.5. 铸 铁Cast Iron 4.5.1 铸铁的特点1.成分特点 含碳量 2.11，S.P含量较高。 同样有普通铸铁和合金铸铁之分。2.组织特点 白口铸铁 以莱氏体为基体 灰口铸铁 钢的基体 + GGraphite 白口铸铁 断口呈雪白色 铸铁 灰口铸铁 断口呈灰色 麻口铸铁 断口为雪白色底 + 麻点 FF+PP. 三种组织： 1 珠光体灰铸铁 P +

2、 G片 HT200 2 珠光体-铁素体灰铸铁 P+F+G片 HT150 3 铁素体灰铸铁 F +G片 HT100灰铸铁的组织 显微组织：金属基体 + G片 .其中灰口铸铁又以“G形状的不同，分为： 普通灰铸铁 C以片状 “G可锻铸铁 团絮状 “G 球墨铸铁 球状 “G； 蠕墨铸铁 蠕虫状 “G. 铸铁灰铸铁P基体+G片F基体+G片P+F基体+G片. 铸铁可锻铸铁P基体+G团 F基体+G团.F基体+G球 F+P基体+G蠕虫状F+P基体+G球 P基体G球 铸铁球铁、蠕墨铸铁组织.工业铸铁的成分范围温度快冷中速冷却中速冷却缓冷缓冷缓冷快冷白口铸铁珠光体灰铸铁铁素体灰铸铁铁素体球墨铸铁珠光体球墨铸铁珠

3、光体可锻铸铁铁素体可锻铸铁石墨化退火中速冷却缓冷珠光体蠕墨铸铁铁素体蠕墨铸铁Si/Mg/Ce工业铸铁的成分范围与组织.3.性能特点灰口铸铁： 钢的基体组织 + GG石墨的性能：b=1520MPa. 硬度 3-5HBS， =0(1)根本力学性能: 强度、塑性低塑性取决于石墨的外形，尺寸、数量、分布石墨外形越尖，尺寸越大，数量越多，铸铁的力学性能越低。灰口铸铁 = 钢 + 孔洞. 耐磨性能好 由于石墨本身有光滑作用。 消振性能好 由于石墨可以吸收振动能量。 铸造性能好 由于铸铁硅含量高, 成分接近于共晶. 切削性能好 由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。 6切口敏感性低3、铸铁的性能特点 力学性能低。

4、由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏了基体的延续性，且易导致应力集中。.4.5.2.灰口铸铁的分类及牌号表示 灰铸铁 蠕墨铸铁 HT/RuT+最低抗拉强度 灰口铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 QT/KT+最低抗拉强度最低延伸率例： HT100HT350 灰铸铁6 个牌号逢50 进一号。 RuT 420. RuT 200 QT 40018 . QT 9002. KTH 35010. KTZ 45006. 灰口铸铁的运用见表4.2、4.3 .4.5.3.灰口铸铁的热处置1.特点 a.热处置不改动G形状及分布 b.铸铁含有合金元素，加热和冷却速度要较慢。2.热处置方法 a.灰铸铁的热处置不明显改善力学

5、性能，只进展去应力退火，软化退火和外表淬火如机床导轨、气缸套外表淬火以提高耐磨性.b.可锻铸铁的石墨化退火工艺白口铁可锻铸铁的石墨化退火.c.球铁中由于石墨对基体的割裂作用小，凡用于钢的热处置方法，根本上可以在球铁中运用制品(轧辊与辊环)组织贝氏体基球墨铸铁.4.6 有色金属非铁金属 Nonferrous alloys定义:除铁合金(黑色金属)以外的一切金属性能特点:具有独特的物理、化学性能。分类重金属(密度3.5); Cu、Ni 等。轻金属(密度3.5); Al、Mg 等。贵金属; Au、Ag、Pt 等。稀有金属; W、Ti、Ra、Nb 等。半金属; Si、Te、B 等。.4.6 有色金属非

6、铁金属 Nonferrous alloys 4.6.1 铝及其合金 1 .工业纯铝 相对密度2.7，属轻金属，熔点：660， FCC构造，高塑性、耐腐蚀。 工业纯铝 .a、防锈铝合金， LF21，不可热处置强化，用于耐蚀零件箱壳体，装饰资料。b、硬铝合金，LY12，用于铆钉，模锻零件，耐蚀性差c.超硬铝合金，用于受力较大的构造件。 3.形变铝合金( deformation aluminum alloy )飞机翼梁(腹板为硬铝合金)飞机主起落架.D.锻铝合金 ( LD ) : Al Mg Si Cu 具有良好的热塑性,经过固溶处置和人工时效来提高铝合金的力学性能。常用合金：LD5、LD6、LD1

7、0。压气机叶片.4、 铸造铝合金 ( cast aluminum alloy )1铸造铝硅合金 特点：铸造性能好是最常用的铸铝合金 热处置：固溶处置 + 时效强化 应 用：发动机缸体，缸盖，活塞，汽缸头，曲轴箱等活塞(铝硅合金.2铸造铝 铜合金 ( ZL201ZL203 ) : 较高强度、塑性及耐热性,但铸造性能和耐蚀性较差。3铸造铝 镁合金 ( ZL301、ZL302 ) : 较高的强度、韧性及耐蚀性,但铸造性能和耐热性较差。汽缸头ZL203鼓风机用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301).4铸造铝锌合金 ( ZL401、ZL402 ) : 具有良好的铸造性,经蜕变处置和时效处置后,强度

8、高,但耐蚀性差。大型空压机活塞(ZL401)铸造铝合金( cast aluminum alloy )代号表示：ZL+3个数字 例：ZL101 牌号表示： ZAl+合金元素符号及含量的百倍 例：ZAlMg10.4、铝合金的热处置-固溶处置和时效 在固溶处置后的合金随时间延续而发生进一步强化的景象称为时效强化( ageing strengthening ) 。背景资料: 1906年德国 Duralumin初次发现。 1910年德国A Welmer 发明并获专利。 1916年用于制造飞机。 1938年 Guinier Preston 建立学说。.固溶处置时效处置自然时效人工时效 将铝合金加热至单相区

9、恒温坚持，然后快速冷却，构成过饱和固溶体的热处置方法。 固溶处置后的铝合金强度随时间而变化的景象称为时效。. 含4%Cu的铝合金自然时效曲线.含4%Cu的铝合金的人工时效曲线*过时效：时效温度过高、时间过长出现的合金软化景象.5、蜕变处置蜕变剂： 2/3NaF+1/3NaCl 参与量23组织变化： 细化硅晶体性能变化： 强度提高、塑性改善.4.6.2 铜及其合金 1、工业纯铜紫铜 相对密度8.9，熔点为1083，FCC构造 高导电性、导热性和耐蚀性，高塑性，低强度，无磁性。 无氧铜 TU2 分类 工业纯铜 T1T4 铜合金=纯铜+Me .铜合金的分类黄铜:Cu Zn 白铜:Cu Ni 青铜:除

10、黄铜和白铜外的一切铜合金 .50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB+bb(Mpa)(%)HB1、黄铜 (brass)1普通黄铜 (common brass)黄铜的组织、性能与含锌量的关系.1普通黄铜(common brass) 组织： 32Zn 为单相组织 32Zn，为 + 两相组织。 性能： 塑性好，铸锻性能优良、耐磨、耐蚀。 运用： 装饰资料，管、板、散热器、冷凝器等。 冷凝器管法兰阀闸阀.普通黄铜的牌号 H 70含铜量 WCu = 70%黄铜日用黄铜 - H62 ( H59 )弹壳黄铜 - H70 ( H

11、68 )金奖黄铜 - H90.2特殊黄铜 (special brass)定义:在黄铜中参与Al、Fe、Si、Cr、Ni、Sn、Mn 等元素所构成的合金。牌号:H + 其它主加Me符号 + 含Cu量-其它Me含量 例 HPb591 约59Cu、1Pb、40Zn H Al 59 -3含铝量WAl = 3%含铜量WCu = 59%海军黄铜 -HSn62 1易切削黄铜 -HPb59 - 1.3、青铜 ( bronze )普通青铜 ( 锡青铜， tin bronze ) 特殊青铜 ( 无锡青铜 ，tin free bronze ) .青铜牌号的表示方法Z Q Sn10 1 其它合金元素含量为1%主加元素

12、锡其含量为WSn = 10%青铜铸造.1锡青铜(tin bronze) 3 7 10 14压力加工铸呵斥形b+.(2)锡青铜 组织： 6 Sn 单相 6 Sn + (为电子化合物，硬脆 常用合金： 含锡量为 314Sn 力学性能： 抗蚀性比黄铜高 铸造性： 流动性差，但收缩率小，不致密、易渗漏 运用： 阀门，水暖配件，耐磨零件，如齿轮，轴承。 .(3) 铍青铜 含1.62.3Be。如 QBe2，QBe1.7 性能： 弹性极限、耐磨性、耐蚀性、导热性高。运用： 精细仪器、仪表的弹性元件.滑动轴承合金各类轴瓦.滑动轴承的构造与特点滑动轴承的构造：轴瓦、轴承内衬滑动轴承特点：与滚动轴承相比，承压面积

13、大、任务平稳、无噪声、维修方便.4.7.滑动轴承合金4.7.1 对轴承资料的要求 硬度适中 摩擦系数小 膨胀系数小 能贮藏光滑 轴承合金组织表示图各类轴瓦组织软硬兼备1软基体均匀分布硬质点2硬基体均匀分布软质点。常用滑动轴承资料：金属锡基与铅基、铜基合合、铝基合金、非金属塑料、橡胶、粉末冶金含油轴承等.铅基轴承合金组织(Sn,Cu3Sb ,Pb-Sb共晶体)锡基与铅基轴承合金显微组织锡基轴承合金组织(SnSb+CuSb+基体).锡基与铅基轴承合金巴氏合金牌号表示铜的质量分数为4元素铅的质量分数为10锑的质量分数是12%铸造锡基轴承合金ZSnSb12Pb10Cu4.4.7.2 常用轴承合金 1、

14、巴氏合金Babbite Alloys(1) 锡基合金： SnSbCu合金 常用ZChSnSb11-6(6Cu) 组织：SnSb 固溶体 + SnSb 化合物和 CuSn 化合物 软基体 硬质点 性能： 耐蚀性导热性减磨性高， 但疲劳强度较低。 运用：大型重要轴承 相 Cu6Sn5红色星状+相 SnSb白色方块+相锡基固溶体，深色基体.1、巴氏合金Babbite Alloys(2)铅基合金： Pb-Sn-Sb-Cu合金 常用ZChPbSb16-16-2 (16Sn，2Cu) ZChPbSb15-5-3 (5Sn，3Cu)组织： PbSb 固溶体+(SnSb 和 CuSn)化合物性能：均低于锡基合

15、金。运用：车辆发动机轴承 铅基轴承合金组织(Sn,Cu3Sb ,Pb-Sb共晶体)Pb+ SnSb共晶 基体+ SnSb橙色方块和Cu2Sb橙色针状.铜基与铝基轴承合金铜基轴承合金主要有锡青铜和铅青铜ZCuSn10Pb1101锡青铜 组织: + 为软基体，为硬质点高的强度，适用于中速及受力较大的轴承，如电动机、泵、金属切削机床轴承ZCuPb3030铅青铜 Cu和Pb不互溶，结晶成铜粒硬+ 铅基底软 较高的疲劳强度、 导热性能，摩擦系数低，适于高速高压轴承。如航空发动机、高速柴油机轴承等.铜基与铝基轴承合金密度小、导热性好、疲劳强度高、耐腐蚀性好，价钱低，广泛运用于高速重载的汽车、迁延机、柴油机

16、轴承铝基轴承合金常用牌号 ZAlSn6Cu1Ni1轴承合金运用例如2-内燃机轴瓦.轴承合金运用例如1汽轮发电机轴承.各种轴承合金性能、轴承合金与轴匹配的硬度对应关系轴承合金种类轴承合金硬度HBS与之匹配的轴硬度HBS最大允许压力/MPa最高允许温度/抗咬合性磨合性耐蚀性耐疲劳性锡基巴氏合金2030150600100150优优优劣铅基巴氏合金1530150600800150优优中劣锡青铜501003004007002000200中劣优优铅青铜408030020003200220250中差差良铝基合金455030020002800100150劣中优良铸铁160180200250300600150差

17、劣优优.4. 7. 粉末冶金资料 一 .概述 1.粉末冶金工艺过程.4. 7. 粉末冶金资料 4.7.1.概述 1.粉末冶金工艺过程 粉末制备压制成型烧结后加工切削加工、压力加工、浸渍、熔渗) 2. 粉末冶金的特点 对原资料及制品的顺应性强。 高效节能 集资料消费 加工技术 零件制造于一体 资料利用率高可实现少无切削 .4.7.2常用粉末冶金资料 1 .轴承资料 制成多孔资料孔隙占体积的1020%再浸渍光滑油而成，故称多孔含油轴承。 1 铜基合金 成分锡青铜CuSn6Zn6Pb3粉末加 0.52%石墨 轴承组织 CuSn固溶体 +石墨 + Pb +孔隙 .1铁基合金： Fe-G ( 0.5 3

18、%)粉末 Fe-G12%)+S(0.51% 轴承组织： 铁素体 + 渗碳体 +石墨 + 硫化物+孔隙 运用：适用于中速，轻载荷轴承，如 纺织机械，家用电器等。 . 2. 摩擦资料 用于制造离合器，制动器的摩擦片，刹车片。 性能要求： a. 摩擦系数大 b. 耐热、耐磨 c. 抗咬合、减摩 d. 强度高 资料成分： 铜基铁基粉末+ + 石棉 + SiO + G + Pb + MoS .性能及运用： 铜基资料：导热性好，抗蚀，瞬间任务温度 500800，用于车辆机床离合器。 铁基资料：高强度，摩擦系数大，瞬间可达 9001000，用于高负荷，高速离合器。. 3.工具资料硬质合金 成分： WC/TiC (高硬度碳化物)+ Co/Ni(粘结剂) 硬度： HRC70 80， 任务温度可达 1000，切削速度比HSS 高10倍 1钨钴类 WCCo 有YG3 YG6，