船舶焊接工艺船舶材料与焊接第三章演示文稿

船舶焊接工艺船舶材料与焊接第三章演示文稿现在是1页\一共有28页\编辑于星期四（优选）船舶焊接工艺船舶材料与焊接第三章现在是2页\一共有28页\编辑于星期四第一节船用铝合金

一、纯铝的性能特点:

（一）纯铝的密度小（2.7g/cm3）。其强度很低，σb=80MPa~100MPa。但塑性很好，δ=30%~50%。熔点为660℃，结晶后具有面心立方晶格，没有同素异构转变。（二）导电、导热性能仅次于银、铜、金而居于第四位。（三）具有良好的抗大气腐蚀能力，在空气中铝的表面可生成致密的氧化膜，可有效地隔绝铝和氧的接触，阻止表面的进一步氧化。根据上述特点，工业纯铝的主要用途为：代替较贵重的铜制作导线、电缆；配制铝合金；制作具有导热和抗大气腐蚀性能而对强度要求不高的用具和器皿。工业纯铝中常见的杂质是铁和硅，杂质越多，其导电性能越低，腐蚀性、塑性越差。现在是3页\一共有28页\编辑于星期四AVC纯铝散热器

纯铝吊灯纯铝机箱铝芯线现在是4页\一共有28页\编辑于星期四

二、铝合金的分类及对船用铝合金性能的基本要求铝合金：纯铝的强度较低，若在铝中加入一些元素，如铜、镁、锌、锰、硅等形成铝合金，其性能将会有很大的改善。（一）铝合金的分类根据铝合金的化学成分和工艺特点，可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两类。铝合金状态图的一般类型现在是5页\一共有28页\编辑于星期四铝合金的分类形变铝合金铸造铝合金不能热处理强化铝合金

能热处理强化铝合金现在是6页\一共有28页\编辑于星期四

（二）合金性能的基本要求把铝合金加热到α相区，保温后在水中快冷，得到单相过饱和的α固溶体，这种处理方式称为固溶处理或淬火。

力学性能方面：

1、屈强比保持一定差距，一般不要大于0.8，利于半成品和零件的加工矫正工作。

2、高温强度在加热到100℃之前，应保持力学性能不变，加热到250℃时，屈服强度大于60%。

3、疲劳强度平板试样的疲劳强度不小于50MPa，带焊缝试样的疲劳强度不小于40MPa。

4、延伸率不小于10%，以适应各种加工工艺需要。

抗腐蚀性能方面：应具有良好的抗腐蚀性能，特别是抗海水腐蚀性能。对高强度变形铝合金，还要求有较好抗晶间腐蚀和抗应力腐蚀性能。

其它方面：热处理不可强化铝合金，应具有良好的可焊性和加工性；热处理可强化铝合金，经过一定热处理后，应具有良好的加工性，并具有在热处理中抵抗变形的能力。现在是7页\一共有28页\编辑于星期四

（三）铝合金的时效硬化

1.定义:

固溶处理或淬火：把铝合金加热到α相区，保温后在水中快冷，得到单相过饱和的α固溶体，这种处理方式称为固溶处理或淬火。

时效硬化：在固溶处理后的合金随时间延续而发生进一步强化的现象。

回归现象：已经时效硬化的铝合金，如若需恢复其塑性，可在230~250℃作短时间加热，然后快冷至室温，合金将重新恢复塑性，即性能恢复到淬火状态。若在室温下放置，则与新淬火合金一样，仍能进行正常的自然时效与人工时效，这种现象称为回归现象。

2.种类自然时效人工时效现在是8页\一共有28页\编辑于星期四

含4%Cu的铝合金自然时效曲线现在是9页\一共有28页\编辑于星期四

含4%Cu的铝合金在不同温度下的人工时效曲线现在是10页\一共有28页\编辑于星期四

（四）船用变形铝合金

1.分类船用变形铝合金，按其化学成分与主要性能特点，分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝等四种，见表3-1。

2.牌号按GB/T16474—1996规定，变形铝合金牌号用四位字符体系表示，牌号的第一、三、四位为数字，第二位为字母“A”。牌号中第一位数字是依主要合金元素Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、Zn的顺序来表示变形铝合金的组别。依其主要合金元素的排列顺序分别标示为2、3、4、5、6、7。例如，5A50，表示以镁为主要合金元素的变形铝合金，后两位数字用以标识同一组别的不同铝合金。现在是11页\一共有28页\编辑于星期四3.常用的铝合金

(1)防锈铝合金:

Al–Mn

通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性(

比纯铝好

)。

Al–Mg

通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性(

比纯铝轻

)。防锈铝合金均属热处理不可强化的铝合金，加工硬化是其唯一的强化手段。防腐保温铝板卷铝皮铝镁合金板

瓦楞铝板

现在是12页\一共有28页\编辑于星期四

(2)硬铝合金:

Al–Cu–Mg通过时效强化提铝合金强度,但耐蚀性不高。常用于航空制造业结构件的制造，如飞机螺旋桨、叶片、隔框、蒙皮、支架、承受高负荷的铆钉等。

(3)超硬铝合金:Al–Zn–Mg–Cu通过时效强化和形成的强化相,使铝合金达到最高的硬度和强度。但耐蚀性较差。主要用于制造飞机的受力构件，如飞机的起落架、大梁等。飞机翼梁(腹板为硬铝合金)飞机主起落架现在是13页\一共有28页\编辑于星期四(4)锻铝合金

:

Al–Mg–Si–Cu

具有良好的热塑性,通过固溶处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。由于锻铝合金的热塑性好，所以适于制造航空及仪表工业中各种形状复杂、要求比强度较高的锻件，如各种叶轮、框架或高温条件下（200℃~300℃以下）工作的零件，如内燃机的活塞及汽缸等。压气机叶片现在是14页\一共有28页\编辑于星期四

（五）铸造铝合金

1.分类用来制作铸件的铝合金，成为铸造铝合金。铸造铝合金分为铝—硅系、铝—铜系、铝—镁系和铝—锌系四种。其中铝—硅系应用最广。

2.牌号铸造铝合金的牌号表示法如下：例如，ZAlSi7Mg；Z—汉语拼音“铸”字的第一个大写字母，Al—铝的元素符号，Si—硅的元素符号，7—硅的质量分数，Mg—镁的元素符号。

常用铸造铝合金的牌号、化学成分、力学性能及用途见表3-2。现在是15页\一共有28页\编辑于星期四3.铸造铝

–

硅合金(俗称硅铝明)

铝–硅合金一般铸造所得的组织几乎全部是粗大的共晶体，它使合金的力学性能下降.通常采用变质处理细化晶粒后，力学性能显著提高。一般用来制造质轻、耐蚀、形状复杂但强度要求不高的铸件，如发动机汽缸、手提电动工具或风动工具，以及仪表的外壳等。同时，加入Mg、Cu的铝—硅合金（ZL108），还具有较好的耐热性与耐磨性，常用于制造内燃机的活塞等。活塞(裙部为铝硅合金)现在是16页\一共有28页\编辑于星期四

三、铝合金的腐蚀与防腐（一）铝及铝合金常见腐蚀形式

1.电化学腐蚀

2.应力腐蚀开裂（SCC）

铝合金的SCC是在20世纪30年代初发现的。金属在应力（拉应力或内应力）和腐蚀介质的联合作用下所发生的一种破坏，被称为SCC。SCC的特征是形成腐蚀—机械裂缝，既可以沿着晶界发展，也可以穿过晶粒扩展。由于裂缝扩展是在金属内部，会使金属结构强度大大下降，严重时会发生突然破坏。

SCC在一定的条件下才会发生，它们是：一定的拉应力或金属内部有残余应力。

（二）铝合金常用防腐措施1.涂层保护；2.牺牲阳极；3.阳极氧化处理。现在是17页\一共有28页\编辑于星期四第二节船用铜合金

一、纯铜（又称紫铜）铜的性能特点:密度大；导电及导热性能好；抗大气腐蚀性好；塑性高；强度低；无磁性；无打击火花；加工工艺性好等。纯铜主要用途为：制作导电材料，如电线、电缆等，还可用来配制各种合金。纯铜及其合金对于制造不允许受磁性干扰的磁学仪器，如罗盘、航空仪表和炮兵瞄准环等具有重要价值。铜电线、电缆现在是18页\一共有28页\编辑于星期四二、铜合金的分类及牌号表示方法

(一)分类白铜

:Cu–Ni黄铜

:Cu–Zn铜合金的分类青铜:除黄铜和白铜外的所有铜合金。普通黄铜

特殊黄铜锡青铜

特殊青铜

（无锡青铜）压力加工黄铜

铸造黄铜

现在是19页\一共有28页\编辑于星期四(二)牌号1.黄铜的牌号(Z)

H

90含铜量WCu=90%黄铜铸造现在是20页\一共有28页\编辑于星期四2.特殊黄铜牌号3.青铜牌号的表示方法H

Al

59-3含铝量WAl=3%含铜量WCu=59%Z

Q

Sn10–1其它合金元素含量为1%主加元素锡其含量为WSn=10%青铜铸造现在是21页\一共有28页\编辑于星期四三、黄铜1.黄铜：铜与锌组成的合金称为黄铜。为改善其性能，常加入锡、铝、硅、镍、锰、铅、铁等元素，这样形成的合金称为特殊黄铜。2.力学性能与含锌量有着极为密切的关系50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB+’bb(Mpa)(%)HB当含锌量为30%时黄铜具有最大的塑性。而含锌量为40%时黄铜具有最大的硬度。现在是22页\一共有28页\编辑于星期四3.常用的黄铜普通黄铜:金奖黄铜H90，弹壳黄铜H70(H68)，日用黄铜H62(H59)。冷凝器管法兰阀闸阀现在是23页\一共有28页\编辑于星期四特殊黄铜：海军黄铜HSn62–1，易切削黄铜HPb59-1小型螺旋桨船厂员工在导弹驱逐舰“德凯特”号巨大螺旋桨下留影现在是24页\一共有28页\编辑于星期四

四、青铜（一）锡青铜

1.力学性能与含锡量有着极为密切的关系371014压力加工铸造成形σbα+δδαδ含锡量小于8%的合金，具有良好的塑性和适宜的强度，易于压力加工；含锡量大于10%的合金塑性差，只适合铸造。现在是25页\一共有28页\编辑于星期四2.锡青铜的应用锡青铜的抗腐蚀性和耐磨性都比纯铜和黄铜好，都用于制造耐磨零件，如轴套、轴瓦等。也可用来制造与酸、碱、蒸汽接触的零件。温度低于200℃的蒸汽管系和阀件。无锡灵山大佛