《常用铸造合金》课件

常用铸造合金铸造合金是工业生产中重要的材料，广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。了解常用铸造合金的特性和应用，对于工程师设计和制造产品至关重要。铸造合金简介定义铸造合金是专门为铸造而设计的金属材料，包含多种元素。应用铸造合金广泛应用于机械制造、汽车、航空航天等领域。优点相比纯金属，铸造合金具有更高的强度、耐腐蚀性、耐磨性等。铸造合金的分类铁合金主要成分为铁，如灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等。有色金属合金主要成分为铜、铝、镁、锌等。特殊合金具有特殊性能的合金，如钛合金、镍合金、钴合金等。铸铁合金铁基合金以铁为主要成分，含碳量2.11%～6.67%。性能特点高强度、耐磨损、抗冲击，易于加工。应用广泛机械制造、建筑工程、汽车制造等行业。分类灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁。灰铸铁灰铸铁灰铸铁是指主要由铁、碳和硅组成的铸铁。碳以石墨形式存在，呈片状或团状。灰铸铁具有良好的减震性能，易于加工，价格低廉，广泛应用于机械制造、建筑等领域。性能特点灰铸铁具有良好的流动性和铸造性能，易于铸造复杂形状的零件。具有较高的抗拉强度和抗压强度，但抗冲击性能较差。球墨铸铁强度高球墨铸铁具有较高的抗拉强度和屈服强度，可与碳钢相比拟。韧性好球墨铸铁的断裂韧性高，能够承受冲击载荷和振动载荷。耐磨性强球墨铸铁的表面硬度高，耐磨性好，适用于制造磨损部件。可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁是由白口铸铁经退火处理而得到的。退火处理过程使碳化铁转变为石墨，形成球状或团状石墨，并具有良好的韧性。性能特点可锻铸铁具有良好的强度、韧性、耐磨性和抗冲击性能。应用领域可锻铸铁常用于制造各种机械零件，如齿轮、轴承、曲轴等。有色金属铸造合金铜合金铜合金具有良好的导电性、导热性，以及优良的耐腐蚀性，广泛应用于电子、机械、建筑等领域。铝合金铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀性好等优点，在航空、航天、汽车等行业得到广泛应用。镁合金镁合金是密度最低的金属结构材料，具有良好的减震性能和电磁屏蔽性能，广泛应用于汽车、电子产品等领域。锌合金锌合金具有良好的流动性和易于加工的特点，可用于制造各种精密零件和装饰件，在汽车、电子、五金等行业得到广泛应用。铝合金轻便性铝合金的密度较低，比重约为2.7，比钢材轻约三分之一，具有较好的轻便性。耐腐蚀性铝合金的表面容易形成一层致密的氧化膜，具有良好的耐腐蚀性。可塑性铝合金具有良好的可塑性和延展性，易于加工成各种形状。强度铝合金的强度取决于合金元素的种类和含量。铜合金种类铜合金种类繁多，例如黄铜、青铜、白铜等。黄铜以其良好的机械性能和耐腐蚀性应用广泛；青铜以其优异的耐磨性和润滑性被用于各种机械部件；白铜因其耐腐蚀性和优美外观而应用于装饰领域。性能铜合金具有优异的导电性、导热性、抗腐蚀性和良好的机械性能。其机械性能可以通过合金化元素和热处理工艺进行调节，以满足不同的应用需求。应用铜合金广泛应用于电力、机械、建筑、化工、航空航天等领域。例如，电线电缆、机械零件、管道、仪器仪表等。特点铜合金具有良好的可加工性，可以进行锻造、铸造、挤压、拉拔等加工工艺，这使其能够制成各种形状和尺寸的零件。镁合金轻量化镁合金密度低，强度高，可用于制造汽车零部件，降低车辆重量，提高燃油经济性。耐腐蚀镁合金具有良好的耐腐蚀性能，可用于制造电子产品外壳，提高产品寿命。高强度镁合金强度高，可用于制造自行车车架，提高自行车强度和刚度。轻合金密度低轻合金密度低，可减轻产品重量，降低运输成本，提高效率，尤其适用于航空航天等领域。高强度轻合金强度高，可抵抗各种载荷，例如拉伸、弯曲、剪切等，确保产品安全可靠。良好加工性能轻合金具有良好的加工性能，可塑性好，易于成型，方便生产加工。铝合金强度高铝合金强度高，耐腐蚀性强，重量轻，加工性能好。广泛应用在航空航天、汽车、机械制造、建筑、电子等领域广泛应用。可回收利用铝合金可回收利用，有利于环境保护和资源节约。镁合金轻质密度低，重量轻，约为铝合金的三分之二。强度高具有优良的抗拉强度和屈服强度，可满足机械零件的强度要求。易加工可通过铸造、锻造、挤压等多种工艺成形。耐腐蚀具有良好的耐腐蚀性能，可用于潮湿环境和腐蚀性介质中。重合金高密度重合金的密度高，通常大于4.5g/cm³。这使得它们具有高比重，能够承受高负荷。例如，钨合金的密度高达19.3g/cm³，非常适合制造穿甲弹头和平衡配重。高强度重合金的强度高，抗拉强度、屈服强度和硬度都较高。例如，镍基合金具有优异的耐高温和耐腐蚀性能，适合制造高性能发动机部件和航空航天零部件。耐高温重合金通常具有良好的耐高温性能，能够在高温环境下保持其强度和稳定性。例如，钛合金能够承受高达600℃的高温，常用于航空航天和医疗器械行业。耐磨损重合金的硬度高，抗磨损性能强，能够承受较高的摩擦和冲击。例如，钴合金的硬度很高，耐磨损性能优异，适合制造刀具、模具和轴承。钛合金高强度钛合金具有很高的强度和硬度，使其成为航空航天领域的关键材料。生物相容性钛合金与人体组织具有良好的生物相容性，在医疗植入物方面有广泛应用。耐腐蚀性钛合金对各种腐蚀性介质具有良好的耐腐蚀性，适合于恶劣环境的应用。镍合金高强度镍合金具有优异的强度和硬度，在高温下保持良好的机械性能，适合制造耐磨损部件。耐腐蚀耐腐蚀性强，可用于制造耐酸碱腐蚀的设备，延长部件寿命。高温性能具有良好的高温强度和蠕变性能，适合制造高温工作环境下的部件。磁性一些镍合金具有磁性，可用于制造磁性材料。钴合金11.高温强度钴合金具有优异的抗氧化性、抗腐蚀性，并可在高温环境中保持优异的机械性能。22.抗磨损性钴合金的耐磨性高于其他许多合金，使其成为在高负荷条件下工作部件的理想材料。33.磁性特性某些钴合金具有良好的磁性特性，可应用于磁性材料和磁性设备。44.抗冲击性钴合金具有良好的抗冲击性能，能够承受突然的力或冲击，使其在航空航天等领域发挥重要作用。铸铁合金的性能特点强度高铸铁具有较高的抗压强度和抗弯强度，但抗拉强度较低，易脆裂。耐磨性好铸铁的硬度较高，耐磨性较好，常用于制作磨损较大的机械零件。耐热性强铸铁具有较高的熔点和抗氧化性，能够承受高温环境，常用于制作高温工作环境的部件。减震性能好铸铁具有较好的阻尼性能，能够吸收振动，常用于制作减震器等零件。有色金属铸造合金的性能特点良好的导电性铜合金具有优异的导电性，常用于电力设备、电子元件等领域。优异的耐腐蚀性某些铜合金具有良好的耐腐蚀性，适合在潮湿环境中使用。轻质高强铝合金具有轻质高强的特点，广泛应用于航空航天、汽车等行业。良好的焊接性能锡铅合金具有良好的焊接性能，常用于电子元件的焊接。轻合金的性能特点密度低轻合金的密度比钢铁等重金属合金低很多。它们重量轻，易于加工和运输，特别适用于航空航天、汽车等需要减轻重量的领域。强度高轻合金经过特殊的合金化和热处理，可以获得较高的强度和硬度。这些合金能够承受较大的载荷，在结构件和机械部件中发挥重要作用。重合金的性能特点高强度重合金具有很高的强度和硬度，能够承受高负荷和冲击。耐高温重合金具有良好的耐高温性能，可以在高温环境下保持其性能。耐腐蚀重合金具有优异的耐腐蚀性，能够抵抗各种腐蚀性介质的侵蚀。高密度重合金的密度较高，具有良好的质量和重量比。铸造合金的应用领域汽车工业铸造合金广泛应用于汽车发动机、变速箱、底盘等关键部件。例如，铸铁合金用作气缸体、缸盖等部件，铝合金用作车身、轮毂等部件，镁合金用作轻量化部件等。航空航天铸造合金在航空航天领域也发挥着重要作用，例如，钛合金用作飞机发动机、机身等部件，镍合金用作高温部件等。铸造合金的高强度、耐高温、耐腐蚀性能在航空航天领域得到广泛应用。机械制造铸造合金在机械制造领域也有广泛的应用，例如，铸铁合金用作机床床身、机架等部件，铝合金用作模具、机壳等部件。其他领域铸造合金还应用于医疗器械、建筑材料、电子产品等众多领域，例如，铸造不锈钢用作医疗器械，铸造铜合金用作建筑装饰等。铸造合金的选择原则11.使用性能确定合金的机械性能、耐腐蚀性、耐高温性等，满足产品设计需求。22.加工性能选择易于铸造、加工的合金，降低生产成本，提高效率。33.成本因素综合考虑合金的成本、价格和供应情况，选择性价比高的合金。44.环境友好性选择环保、可回收的合金，减少对环境的污染。铸造合金的加工工艺熔炼铸造合金的加工工艺从熔炼开始。熔炼是将原材料加热到液态状态。浇注熔化的合金被浇注到铸造模具中，形成铸件的形状。清理铸件从模具中取出后，需要进行清理，去除浇口、冒口和飞边。热处理热处理可以改善铸件的机械性能和使用性能。表面处理表面处理可以提高铸件的耐腐蚀性、美观性。铸造合金的热处理热处理是指通过加热、保温和冷却来改变铸造合金的组织结构，从而提高其力学性能、物理性能和化学性能的过程。1退火消除内应力，改善切削加工性能2正火细化晶粒，提高强度和韧性3淬火提高硬度和强度4回火降低硬度，提高韧性5表面处理改善耐腐蚀性，提高耐磨性常用的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火等。热处理工艺的选择取决于铸造合金的类型、性能要求和应用领域。铸造合金的表面处理1机械加工去除毛刺，提高表面光洁度2热处理改变合金的组织结构，提高性能3涂层增加抗腐蚀性，提高耐磨性4表面喷涂增加装饰性，提高抗氧化性铸造合金的表面处理可以提高其耐腐蚀性、耐磨性、抗氧化性等性能，延长其使用寿命。铸造缺陷及其控制措施砂型缺陷铸造砂型缺陷可能导致铸件表面粗糙、尺寸误差、气孔等缺陷，影响铸件性能。冷隔缺陷冷隔缺陷是由于金属液冷却过快导致的，会导致铸件内部出现空洞或裂纹，影响铸件强度。气孔缺陷气孔缺陷是由于铸件内部存在气体导致的，会导致铸件强度降低，影响铸件性能。缩孔缺陷缩孔缺陷是由于金属液冷却收缩导致的，会导致铸件内部出现空洞或裂纹，影响铸件强度。铸造合金的环境友好性减少污染排放铸造行业应减少有害物质排放，例如烟尘、废气和废水，并开发低排放铸造工艺。提高资源利用率回收和再利用铸造废料，降低原材料消耗，减少资源开采对环境的影响。采用环保材料开发和使用环保型铸造合金，降低材料的毒性和环境危害。铸造合金的检测与分析化学成分分析确定合金的化学成分，确保符合设计要求，比如使用光谱分析法进行分析，可提供元素含量的信息。显微组织分析观察合金的显微结构，了解合金的性能与使用情况，通过显微镜观察金相组织，可了解合金的晶粒大小、形状和分布。力学性能测试评估合金的强度、硬度、韧性等重要性能，例如拉伸试验、硬度测试、冲击试验等，可评估合金的力学性能。其他性能测试根据具体需求，还可以进行耐腐蚀性能、耐高温性能、耐磨性能等测试，可全面了解合金的性能。铸造合金的质量控制严格要求原材料、生产工艺、检验检测等环节都需要严格控制数据监测实时监控生产过程的关键参数，确保产品质量稳定认证体系通过第三方认证，确保产品符合相关标准铸造合金的发展趋势11.高性能化不断提高强度、韧性、耐腐蚀性和耐高温性等性能，以满足现代工业对材料性能的更高要求。22.轻量化开发密度更低、强度更高的轻合金，以降低产品重量，提高燃油效率，减少环境污染。33.智能化利用人工智能和机器学习技术，实现铸造合金的智能化设计、制造和检测，提高生产效率和产品质量。44.绿色化采用环保的生产工艺，减少资源消耗和环境污染，实现铸造合金的绿色可持续发展。铸造合金的研究前沿增材制造3D打印技术为铸造合金的生产提供了新的可能性，可以制造复杂形状的零件。高熵合金研究人员正在开发高熵合金，这种合金具有优异的机械性能和耐腐蚀性。微观结构控制对合金微观结构的精确控制可以显著提高其性能。计算材料学计算机模拟技术可以帮助预测合金的性能，从而加速合金开发过程。本课程的学习目标理解铸造合金的分类掌握常见的铸造合金的分类，包括铸铁合金、有色金属铸造合金、轻合金和重合金。熟悉铸造合金的性能深入了解不同类型铸造合金的性能特点，如力学性能、物理性能、化学性能等。掌握铸造合金的应用领域了解各种铸造合金在机械、航空、电子等领域的应用，并分析其应用优势。掌握铸造合金的加工工艺熟悉铸造合金的加工工艺，包括熔炼、铸造、热处理、表面处理等。本课程的学习重点11.铸造合金分类重点掌握铸造合金的基本分类，以及不同类型合金的特性。22.性能特点深入了解不同铸造合金的性能特点，包括机械性能、物理性能和化学性能。33.应用领域掌握