第三章 金属材料.ppt

1、第三章 金属材料,工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢是指含碳量在0.0218%2.11%的铁碳合金。 合金钢是指为了提高钢的 性能，在碳钢基础上有意 加入一定量合金元素所获 得的铁基合金。,第一节 工业用钢,（一）钢的新分类方法,一、 钢的分类及编号,1、按用途分类,（二）钢的通常分类,2、按化学成分分类,3、按质量分类 钢的质量是以杂质磷、硫的含量来划分的。 分为普通钢、优质钢、高级优质钢。 根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下： 普通钢：P0.045%，S 0.05%。 优质钢： P，S0.035%。 高级优质钢： P，S0.025%。,4、按冶炼方法分类,平炉炼钢

2、,5、按金相组织分类,（三）钢的编号 我国钢材的编号是按C含量、合金元素种类和数量、质量级别来编写的。 采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。 用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母.,1、普通碳素结构钢 Q+最低屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号 Q表示“屈服强度”；屈服强度值单位是MPa； 质量等级符号为A、B、C、D、E。由A到E，其P、S含量依次下降，质量提高。,脱氧方法符号: 沸腾钢F； 镇静钢Z；半镇静钢b；特 殊镇静钢TZ。 如碳素结构钢牌号表示为 Q235-AF、Q235-BZ。,钢板,

3、2、优质碳素结构钢 牌号用两位数字表示，指钢平均含碳量，单位万分之几。 如45钢平均含碳量为万分之四十五（即0.45%）的优质碳素结构钢。 Mn含量较高时将Mn标出： C0.6%时：Mn为0.9-1.2%时标出； C0.6%时：Mn为0.7-1.0%时标出。 例如： 25Mn，表示平均含C 0.25%、Mn0.7-1.0%的钢。 65Mn平均含C0.65%、Mn0.9-1.2%的钢。 沸腾钢、半镇静钢、专门用途钢应在钢号后特别标出： 如15g，表示平均含C量0.15%的锅炉用钢。,3. 碳素工具钢 T + 数字 T表示“碳素工具钢” ； 数字表示平均含碳量，单位为千分之几. 如T8其平均含碳量

4、为千分之八(0.8%C)。 *说明：碳素工具钢都是优质以上质量的。高级优质钢在钢号后加“A”，如T8A、T10A等。,丝锥,锉刀,4. 合金结构钢 牌号由“数字+元素+数字”三部分组成。 前两位数字表示平均碳含量，单位是万分之几 合金元素以汉字或化学元素符号表示 合金元素后面的数字表示该元素的近似含量，单位 是百分之几 若合金元素含量低于1.5%，则不标其后面数字，而含量1.52.49%时，标注2。如：27MnSi：C0.240.32%、Si、Mn1.11.4%。,5. 合金工具钢 含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+ 当含碳量1.00%时，含碳量用一位数字标明，表示平均含碳量，单位千分之几

5、 当含碳量1.00%时，不标含碳量。 如：9Mn2V，C=0.85-0.95%； CrWMn，C=0.90-1.05%。,高速钢不标含碳量，如 W6Mo5Cr4V2含C0.8-0.9%； W18Cr4V含C0.7-0.8% * 含铬量小于1%时，在含铬 量(以千分之一为单位)前加数 字“0”，如Cr06，Cr0.5-0.7%。,铣刀,6、滚动轴承钢 G+Cr+铬含量(不标含碳量) “G”表示“滚动轴承钢”。 * 铬含量以千分之一为单位. 如“GCr15”的平均含Cr量为1.5%。 渗碳轴承钢牌号的表示方法 与合金结构钢相同，仅在牌 号头部加字母“G”，如 “G20CrNiMo”。,7、不锈钢和

6、耐热钢 含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+ 含碳量以千分之一为单位，但若C含量0.01、0.03、0.08%时，分别以000、00、0来表示含碳量。如00Cr18Ni10，0Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni9Ti,8、铸钢 ZG + 两组数字 ZG表示“铸钢”； 前一组数字表示屈服强度（MPa）,后一组数字表示抗拉强度（MPa）， 如ZG200-400，表示s=200MPa，b=400MPa。,二、结构钢,包括： 工程构件用钢（桥梁、钢轨、车、船），钢板和型钢，一般不热处理，在热轧或空冷状态下使用。 机器零件用钢（轴、齿轮、弹簧、螺栓、螺母等），要热处理使用 按热处理状态分4类：,铜陵长

7、江公路大桥,（1）正火使用碳钢和碳素易切削钢。 （2）淬火+回火状态使用高温回火的调质钢；中温回火的弹簧钢；低温回火的滚动轴承钢； （3）化学热处理后使用（a）渗碳钢：渗后淬火+低温回火；（b）渗氮钢：调质后渗氮。 （4）高频淬火用钢感应淬火+低温回火,1、用途 工程用热轧板、带、棒及型钢，用于建筑结构，适合焊接、铆接、栓接等。,螺纹钢,黄河小浪底枢纽工程,（一）普通碳素结构钢,2、成分特点及钢种： C500MPa，14MnMoVBNb (Q460)，空冷B，低碳B钢。制造高压容器,5.发展趋势 提高强度级别，现已经到800MPa。发展方向： (1)合金化+热处理：提高强度，淬火+高温回火。

8、(2)超低碳化：0.02-0.04% (3)控制轧制：Nb、V在轧制温度溶入A中，推迟再结晶，细化A，提高强韧性。 (4)发展专用钢：低温用钢，耐海水、大气腐蚀用钢，钢轨用钢,南京长江大桥,1、典型渗碳零件的工作条件、失效方式及性能要求： 典型零件：汽车传动齿轮。 工作条件：载荷集中于齿上，局部大 压应力、弯曲和摩擦、接触疲劳。 失效方式：磨损、剥落、断齿。 性能要求： 表面高硬度、高耐磨性和接触疲劳性能，心部有足够韧性和强度。 良好的热处理性能，如淬透性和渗碳能力，高温渗碳晶粒不易长大。,（三）渗碳钢,2、化学成分特点 （1）低碳：0.10.25%C，保证心部塑韧性； （2） 加入提高淬透性

9、合金元素Cr2%、Mn2%、Ni4%、微量B，强化心部，提高韧性； （3）加入阻止A晶粒长大元素，即强碳化物形成元素V0.4%、Ti0.1%、Mo0.6%、W1.65%Cr时，会因Ar增加而使硬度和稳定性下降。 （3）高纯度： S0.02%，P8%，C 0.1% ），有时加Ti、Nb防止晶间腐蚀。 性能特点：具有良好的耐蚀性、冷热加工性及可焊性。高的塑韧性，无磁性。强度低。 热处理：采用固溶处理。即加热到9501100使碳化物溶解后水冷，获得单相奥氏体。或加一个稳定化处理（850950加热，空冷），避免晶间腐蚀。,4. 常用不锈钢,1Cr17削片刀,（2）铁素体不锈钢 典型钢号1Cr17。 成

10、分：低碳（17%)，无固态相变，不能通过热处理改变组织和性能，在退火或正火态使用。具有较好塑性，强度不高，对硝酸、磷酸有较高的耐蚀性。,组织：单相铁素体 性能特点： 耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有脆化倾向。,（3）马氏体不锈钢 主要是Cr13和Cr18型不锈钢 钢号为1Cr134Cr13、9Cr18,Cr13型： C=0.10.4%，Cr1214%，随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降。 Cr18型： C0.81.0%，Cr1719%。 马氏体不锈钢淬透性很高，正火得到马氏体。 热处理： 1Cr13和2Cr13: 淬火+高温回火，类似调质钢，得到回火索氏体组织。 3Cr13、4Cr13

11、、9Cr18：淬火+低温回火，类似工具钢，获得回火M组织，具有高硬度、高耐磨性。,用于要求耐蚀、耐磨件， 医疗器械、量具等。,不锈钢刀,（4）奥氏体马氏体沉淀硬化型 成分与18-8型相近，但Ni略低，并加入少量的Al、Mo、Ti、Nb等元素。C0.040.13%，Cr1517%，Ni48%。超低碳避免形成碳化物，保证耐蚀性； Al、Mo、Ti、Nb与Ni形成金属间化合物沉淀硬化。Cr、Ni与其它元素配合降低Ms至室温-78，以便随后冷处理、塑变或调整处理，使A转变为M，进一步强化基体。 热处理：固溶（9501050）得到A，再冷处理/塑变成形/调整处理（750/950加热空冷）使部分A转变为M

12、，再时效（400500）析出金属间化合物沉淀硬化。又是超高强度钢。制造航空、火箭发动机壳、压力容器等。,耐热钢具有高的热化学稳定性和热强性的特殊钢。 1. 耐热钢的工作条件、失效方式及性能要求： 工作条件：300以上，甚至1200，长期工作。 失效方式：剧烈氧化截面减小、强度降低造成的破坏。 性能要求： (1)高的抗氧化性 (2)高的高温力学性能（抗蠕变、热强性、热疲劳、热松弛） (3)组织稳定性高 (4)膨胀系数小，导热性好 (5)工艺性及经济性好,（二）耐热钢,抗氧化性途径：合金化，加入Cr、Si、Al，形成致密稳定氧化膜，阻止氧化。 提高热强性途径： 高温变形机制滑移、扩散、晶界滑动。强

13、化途径为 固溶强化：加入Mo、W、Co，增大原子间结合力，阻止扩散，提高热强性。 第二相强化：最有效途径！耐热钢采用难溶碳化物MC、M6C、M23C6；耐热合金采用金属间化合物Ni3(Ti,Al)来强化。 晶界强化：高温晶界弱化，应减少晶界，大晶粒、单晶；定向结晶、消除与外力垂直的晶界；加入B、Zr、RE等降低晶界能量；使晶界呈锯齿状，阻止滑动。,2. 提高钢的抗氧化性和热强性的途径,涡轮机机壳,（1）马氏体型耐热钢 空冷即获得M组织。包括2类： a.低碳高铬钢：在Cr13型不锈钢基础上加入Mo、W、V、Ti、Nb等，强化F、形成稳定碳化物、提高高温强度。常用钢号为1Cr11MoV、1Cr12

14、WMoV。500以下具有优良的蠕变抗力和消振性，制造汽轮机叶片，又称叶片钢。,3. 常用耐热钢及其热处理,耐热钢按正火组织分为： 马氏体型、铁素体型、奥氏体型、沉淀硬化型,汽轮机叶片,b. 中碳铬硅钢：抗氧化性好、蠕变抗力高、高硬度和高耐磨性。4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等，750，发动机排气阀，又称气阀钢。 热处理：淬火+高温回火，10001100空冷/油冷+650800空冷/油冷 组织：保持M形态的回火马氏体。 （2）铁素体型耐热钢 在铁素体不锈钢基体中加入Si、Al提高抗氧化性。高温强度低、焊接性差、脆性大。多用于受力不大的加热炉构件。1Cr13Si3、1Cr13SiAl、1Cr

15、18Si2等。 热处理：正火，700800空冷，组织：铁素体,（3）奥氏体型耐热钢 在奥氏体不锈钢基础上加W、Mo、V、Ti、Nb、Al等。形成稳定碳化物和金属间化合物来提高高温强度。具有高的热强性和抗氧化性、高的塑性和韧性、好的焊接和冷成形性。用于600850的高压锅炉过热器、汽轮机叶片、叶轮、发动机气阀。1Cr18Ni12Ti、1Cr15Ni36W3Ti、4Cr14Ni14W2Mo。 热处理：固溶处理10001150水/油冷，或者固溶+时效，时效温度高于使用温度60100，保温10h以上,（4）沉淀硬化型耐热钢 与沉淀硬化型不锈钢相同 0Cr17Ni4Cu4Nb：高温燃气涡轮压缩机和透平发

16、动机的叶片和轴 0Cr17Ni7Al：高温弹簧、膜片、波纹管,耐磨钢的工作条件、失效方式和性能要求 工作条件：受严重磨损和强烈冲击 失效方式：磨损，有时脆断 性能要求：高耐磨性和韧性 如拖拉机的履带板、破碎机牙板和铁路辙岔等。,（三）耐磨钢,2. 化学成分特点 最经典的耐磨钢为ZGMn13高锰钢，工件铸造生产。 （1）高碳：0.91.5%C 以保持高耐磨性。 （2）高锰：1114%Mn 以保证形成奥氏体组织. （3）适量Si：0.30.8% 改善钢液流动性、固溶强化、加工硬化 3. 热处理特点 铸态组织为奥氏体+晶界碳化物, 性能硬而脆，耐磨性差。 热处理采用水韧处理。即将钢加热到105011

17、00，使碳化 物溶入奥氏体，并进行水淬。 室温组织为过饱和单相奥氏体。,4. 性能特点 水韧处理后，韧性高，硬度低.使用时必须伴随着压力和冲击作用。 在压力及冲击作用下，表面奥氏体迅速加工硬化，使表面硬度提高到HB500550，获得高耐磨性。而心部仍为奥氏体组织,具有高耐冲击能力。,第二节 铸铁,铸铁是含碳量大于2.11%并含 有较多硅、锰、硫、磷等元素的 多元铁基合金。为提高性能，还加入合金元素，成为合金铸铁。 铸铁虽然强度和韧性低，但生产简便、成本低廉、较高耐磨性和减震性、较低缺口敏感性，因而是应用最广泛的材料之一。,一、铸铁的分类,1、根据碳在铸铁中存在的形式分类 （1）灰口铸铁：碳大部

18、分或全部以游离态的石墨形式存在，其断口呈现暗灰色。是目前应用最广泛的一类铸铁。 （2）白口铸铁：碳除少数溶于铁素体外，大部分以Fe3C的形式存在，断口呈银白色。硬而脆！ （3）麻口铸铁：碳一部分以石墨形式存在，一部分以Fe3C的形式存在，断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色 的石墨。,2、根据铸铁中石墨的形态进行分类,灰铸铁 (石墨为片状)；可锻铸铁(石墨为团絮状)； 球墨铸铁(石墨为球状)；蠕墨铸铁(石墨为蠕虫状)。,(一)铸铁的石墨化过程 石墨是碳的一种结晶态，具有简单六方晶格，层状结构，层内原子间距0.142nm，以共价键结合；层间距0.34nm，分子键结合。层间结合力弱，其强度、塑性、韧性都

19、很低。 铸铁中的碳除少量固溶于基体中外，主要以化合态的渗碳体(Fe3C)和游离态的石墨(G)两种形式存在。G的形成途径可以用Fe-Fe3C和Fe-G双重相图来分析。（1）液相析出（过共晶）；（2）固相中析出；（3）Fe3C高温分解。,二、铸铁的石墨化及其影响因素,存在两个铁碳相图： Fe-Fe3C和Fe-G双重相图,铸铁的石墨化过程: 铸铁中石墨形成的过程称为石墨化过程。石墨化分2个阶段（以形成温度为界限共析温度）： 第1阶段石墨化：在PSK线（共析温度）以上发生的石墨化。包括结晶时一次石墨、共晶转变形成的共晶石墨、奥氏体中析出的二次石墨，及加热时一次渗碳体、二次渗碳体及共晶渗碳体的分解形成的

20、石墨。,第2阶段石墨化：在PSK线及以下温度发生的石墨化。包括冷却时共析石墨和加热时共析渗碳体的分解形成的石墨。 石墨化程度不同， 所得到的铸铁类型和 组织也不同。,（二）影响铸铁石墨化的因素 （1） 冷却速度的影响 铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，结晶将按Fe - G相图进行，因而促进石墨化。,快冷时由于过冷度大，结晶将按 Fe-Fe3C相图进行, 不利于石墨化.,（2）化学成分的影响,碳和硅是强烈促进石墨化的元素，含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造性能变差；含量过高,会使石墨数量多且粗大，基体内铁素体量增多，降低铸件的性能。,碳、硅量控制范围：2.54.0%C，1.03.0%S

21、i。,三、常用普通铸铁,（一）灰铸铁 灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。牌号： HT+数字，数字表示最低抗拉强度（MPa）。如HT200 化学成分：C2.54.0%, Si1.03.0%, Mn0.51.3%,灰铸铁的组织为钢基体+片状石墨，基体有铁素体、珠光体和铁素体+珠光体三种。石墨几乎相当于孔洞，其形状影响性能。石墨减磨作用。,灰铸铁齿轮箱,（二）可锻铸铁 用于制造形状复杂且承受振 动载荷的薄壁小型件，如汽车、 拖拉机的前后轮壳、管接头、 低压阀门等。,石墨呈团絮状的灰口铸铁，白口铸铁经石墨化退火获得。 牌号：KT+数字+数字，后面的两组数字分别表示最低抗拉强度（MPa）和最低伸长率（

22、%）。 组织：基体(F、P)团絮状G 铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁。如KTH300-06 性能：强度为碳钢的00%，接近于铸钢。 名为可锻，实不可锻。 成分：保证正常浇铸获得全白口。因此要适当降低C、Si，适当增加Mo、Cr。一般C2.42.7%，Si1.41.8%，Mn0.50.7%，对P可锻铸铁可增加到1.01.2%，P0.2%,S0.18%,Cr0.06。,（三） 球墨铸铁 石墨呈球形的灰口铸铁。铁水加少量球化剂和孕育剂得到球状石墨。 组织：钢基体（F、F+P、P）+ 球状G 球化剂为Mg、Mg-RE。 为避免白口，并使石墨细小均匀，在球化处理同时还进行孕育处理。常用孕育剂为硅铁和

23、硅钙合金。 具有良好的力学性能和工艺性能。 成分：C3.53.9%，Si2.02.6%，Mn0.61.0%，S0.06%，P0.1%，残留Mg0.030.06%，RE0.020.06%。 与灰铁比，C、Si高、Mn低、严格控制P、S，具有较高的C当量CE=4.54.7%，获得共晶成分，保证铸造性能和石墨化。 牌号：QT400-18，b400MPa，18%,性能与热处理 力学性能主要取决于基体组织（F,F+P,P ,B,M,T,S,A），可热处理调整基体组织。性能优于其他铸铁。与钢比，疲劳极限接近中碳钢，冲击疲劳抗力高于中碳钢，屈强比是钢的2倍，塑韧性低于钢。强度是碳钢的7090%。,球墨铸铁可

24、进行各种热处理，如退火、正火、淬火加回火、等温淬火等。,球墨铸铁的热处理特点是： 奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高; 淬透性比碳钢高; 奥氏体中碳含量可控。,用途 承受震动、载荷大的零件，如曲轴、传动齿轮等。,（四）蠕墨铸铁 钢基体上分布蠕虫状石墨，介于片球之间。 蠕墨铸铁是20世纪60年代发展起来的一种新型铸铁. 铁水经蠕化处理和孕育处理得到的. 蠕化剂为稀土硅铁镁合金、稀土硅铁合金、稀土硅铁钙合金等。孕育剂为Si或Si-Ca。,组织：基体（F、F+P、P)+ 蠕虫状G 成分：高C、低S、一定Si和Mn，P,S0.1%(最好0.06%)。 性能：优于灰铁，低于球铁。导热、热疲劳抗力、铸造性

25、能比球铁好，铸件致密。 牌号：RuT340， b340MPa。用于内燃机缸盖、阀体、泵体，可热处理强化。,蠕墨铸铁中的石墨,四、特殊性能铸铁,在铸铁中加入某些元素，以形成具有特殊性能的 铸铁(又称合金铸铁)。 （一）耐磨铸铁 灰铸铁中提高磷含量；白口铸铁中加入Cr、Ni、Mn、Mo、V、Ti、P、B等元素合金化。 （二）耐蚀铸铁 向铸铁中加入Si、Al、Cr、Cu、Ni、P等元素，高Si1517、高Cr2636%。 （三）耐热铸铁 向铸铁中加入Cr、Si、Al、V、Mo、Mn、Cu、Ni、P等元素。,第三节 有色金属及其合金,在工业生产中，通常把铁及其合金称为黑色金属，把其他非铁金属及其合金称

26、为有色金属。 同时，把密度低于4.5103kg/m3的金属称为轻金属。 有色金属具有钢铁材料不具备的特殊性能，如比强度高、导电性高、耐蚀性高、耐热性高。广泛应用于航空、航天、航海、机电、仪表、化工。 广泛应用的有铝、铜、钛及其合金，轴承合金等。,一、铝及铝合金,（一）纯铝 Al在自然界储量丰富，占地壳质量的8%左右，其优点： （1）质量轻、比强度高。纯铝具有银白色金属光泽，密度小(2.7)，熔点低(660) （2）导电、导热性能优良。 （3）耐大气腐蚀，易于加工成形。 Al与空气中氧气反应生成致密氧化铝钝化膜。具有面心立方晶格，塑性极好。无同素异构转变，无磁性。 工业纯铝（99.799.8%）

27、 牌号：GB/T 3190-1996 1070(L1),1060(L2),1050A(L3), 1035(L4), 1200(L5),8A06(L6),纯度降低,铝合金制造的机翼,工业纯铝强度低，一般不作为结构材料使用，用于铝箔、导线,（二）铝合金 铝加入合金元素成为铝合金，通过冷变形或热处理，获得高强度。 铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr 等辅加元素。,1. 铝合金的分类 铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化两类.,2. 铝合金的强化,（2）时效强化 时

28、效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温 度保温，以析出弥散强化相的热处理。,（1）固溶强化 固溶处理是指将合金加热到固溶线以上，保温并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。加入Cu、Mg、Zn、Si、Mn形成有限固溶体。,在室温下进行的时效称自然时效；在加热条件下进 行的时效称人工时效。 时效强化效果与加热温度和保温时间有关。 温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰,值，超过峰值时间， 析出相聚集长大，强 度下降，为过时效。 随时效温度提高，峰 值强度下降，出现峰 值的时间提前。,以Al-4%Cu合金为例：该合金的时效基本过程可以 概括为：合金淬火(过饱和固溶体) 形成铜原子富集区

29、(GP区) 铜原子富集区有序化(GP区) 形成过渡相 析出平衡相(CuAl2)+平衡的固溶体。时效顺序！ （3）细化组织强化 在铝合金浇注前添加变质剂及微量元素，细化组织（包括基体和过剩相）提高铝合金力学性能(既提高强度又改善塑性。 （4）冷变形强化 对合金进行冷变形，能增加其内部的位错密度，阻 碍位错运动，提高合金强度。这对不能进行热处理强 化的铝合金提供了强化的途径和方法。,3、变形铝合金 变形铝及铝合金牌号表示方法 根据国标规定 ，变形铝及铝合金可直接引用国际四 位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。,GB 3190-82中的旧牌号仍可继续使用，表示方法为拼音+顺序号，如: 防锈铝

30、合金：LF21 硬铝合金： LY 11 超硬铝合金：LC 4 锻铝合金： LD 2,（1）防锈铝合金 主要是Al-Mn和Al-Mg 系合金。 Mn和Mg主要作用是 提高抗蚀能力和塑性， 并起固溶强化作用。,卫星天线（LF2）,防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、 焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。 不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。,(2) 硬铝合金 主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。 可进行时效强化，也可进行变形强化。 强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。,常用硬铝合金如2A11 (LY11) 、 2A12 (LY12) 等，用于制造冲压件、 模

31、锻件和铆接件，如螺 旋桨、梁、铆钉等.,（3）超硬铝合金 属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并 含有少量Cr和Mn。 时效强化效果超过硬铝合金. 热态塑性好，但耐蚀性差。 常用合金有 7A04 (LC4)、 7A09 ( LC9)等，主要用于工作 温度较低、受力较大的结构件, 如飞机大梁、起落架等.,飞机主起落架,（4）锻造铝合金 Al-Cu-Mg-Si系合金 可 锻性好，力学性能高，用 于形状复杂的锻件和模锻 件，如喷气发动机压气机 叶轮、导风轮等.,压气机叶片,Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金 常用牌号有LD7 (2A70)、LD8(2A80)、LD9(2A90)等 。用于制造15

32、0 225下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机蒙 皮等。,4. 铸造铝合金 Al- Si系： 代号为ZL1+两位数字顺序号，ZL102 Al-Cu系：代号为ZL2+两位数字顺序号，ZL201 Al-Mg系：代号为ZL3+两位数字顺序号，ZL301 Al-Zn系： 代号为ZL4+两位数字顺序号，ZL401 Al-Si系铸造铝合金,又称硅铝明。其中ZL102(牌号ZAlSi12)是含12%Si的铝硅二元合金，称为简单硅铝明.,在普通铸造条件下， ZL102组织几乎全部为共晶体， 由粗针状的硅晶体和固溶体组成，强度和塑性都较 差。生产上通常用钠盐变质剂进行变质处理，得到细 小均匀的共晶体加一次固溶

33、体组织，以提高性能。,加入其他合金元素的铝硅铸造 合金称复杂(或特殊)硅铝明。 Al-Si系铸造铝合金的铸造性能 好，具有优良的耐蚀性、耐热性 和焊接性能。,活塞(裙部为铝硅合金),用于制造飞机、仪 表、电动机壳体、汽 缸体、风机叶片、发动 机活塞等。, 其它铸造铝合金 Al-Cu系铸造铝合金 这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造 性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。,汽缸头,常用代号有ZL201 (ZAlCu5Mn)、ZL203 (ZAlCu4)等。主要用于制 造在较高温度下工作的高 强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。,Al-Mg系铸造铝合金 这类合金的耐蚀性好，强度高，密

34、度小；但铸造性能差，耐热性低。,常用代号为ZL301(ZAlMg10)、 ZL303(ZAlMg5Si1)等. 主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介 质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。,鼓风机密封件等(ZL102、301),Al-Zn系铸造铝合金 这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强 化；但密度大，耐蚀性较差。,大型空压机活塞(ZL401),常用代号为 ZL401(ZAlZn11Si7)、 ZL402(ZAlZn6Mg)等. 主要用于制造形状复 杂受力较小的汽车、飞 机、仪器零件。,二、钛及钛合金,重量轻、比强度高、耐高温、耐蚀，良好低温韧性，用于航空、造船、化工。 （

35、一）纯钛 纯钛密度小（4.5），熔点高（1668）。882.5发生同素异构转变-Ti-Ti, 由体心立方-Ti转变为密排六方-Ti. 工业纯钛牌号TA1、TA2、TA3，顺序号大，杂质多。,美F-22战机约36%重量的零件用钛合金制造,纯钛主要用于 350 以下工作、强度要求不 高的零件，如石油化工 用热交换器、反应器， 海水净化装置及舰船零 部件。,（二）钛合金 纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金几乎都含有 铝。铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度。,按退火组织，钛合金可分 为型钛合金、型钛合金和 +型钛合金3类，它们的牌号分别用TA、TB、TC加顺序号表示。 如TA4TA8（ 型）、T

36、B1和TB2（ 型）、TC1TC10（+型），常用的TC4。,钛合金泵,型钛合金 主加元素为Al，还有 Sn、Zr等。 不能热处理强化，通 常在退火状态下使用,组 织为单相固溶体. 强度低于另两类钛合 金，但高温强度、低温 韧性及耐蚀性优越.,常用牌号有TA5、TA7等 主要用于制造500以下工作的 零件，如飞机压气机叶片、导弹的 燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及 飞船上的高压低温容器等。,-Ti合金组织,型钛合金 加入的合金元素有Mo、V、Mn、Cr、Fe、Nb等。 经淬火加时效处理后， 组织为相基体上分布着 细小的相粒子。 这类合金强度高，但冶 炼工艺复杂，难于焊接, 应用受到限制。,型钛合

37、金有TB2、 TB3、TB4三个牌号。 主要用于350以下 工作的结构件和紧固件, 如飞机压气机叶片、轴、 弹簧、轮盘等。,+型钛合金 加入的合金元素有Al、V、Mo、Cr等。 可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的 热强性、耐蚀性和低温韧性。,+型钛合金共有九个牌号，其中以TC4应用最广、 用量最大，其经过淬火加时效处理后，组织为+时 效析出的针状。,+型钛合金主要用于制造400以下工作的飞机压 气机叶片、火箭发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料箱 部件及舰船耐压壳体等.,三、铜及铜合金,（一）纯铜 纯铜呈紫红色，故又称紫铜， 具有面心立方晶格，无同素异构 转变，无磁性。密度8.9，熔点1

38、083。 纯铜具有优良的导电性和导热 性，在大气、淡水和冷凝水中有 良好的耐蚀性。塑性好。 工业纯铜：四个牌号T1T4，顺序号大，杂质多（0.10.5%）。,热轧铜合金,（二）铜合金 铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又保持了纯铜特性. 铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大类。 1. 黄铜 以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜。按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。,（1）普通黄铜 铜与锌的二元合金 称为普通黄铜。 加工普通黄铜的牌 号为：H + 表示铜平均百分含量的数字，如H68。,从Cu-Zn合金相图可以看

39、出黄铜有 和+ 两种组织，分别称单相黄铜和双相黄铜。,单相黄铜塑性好。 常用牌号有H80、H70、 H68。 适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。 双相黄铜热塑性好, 强度高。 常用牌号有H59、H62。 适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。,（2）特殊黄铜 在普通黄铜的基础上加入Al、 Fe、Si、Mn、Pb、 Sn、Ni 等元素形成特殊黄铜。 加工特殊黄铜的牌号为： H(黄)+主加元素符号(Zn除 外)+铜平均百分含量+主加元素 平均百分含量, 如HPb59-1. 特殊黄铜强度、耐蚀性比普 通黄铜好，铸造性能改善。,常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1

40、、 HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等。 主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋 桨、轴承、衬套及阀体等。,2. 青铜 除黄铜和白铜外的其他铜合金 统称为青铜。经典的Cu-Sn合金 加工青铜的牌号为：Q+主加 元素符号及其平均百分含量+其 他元素平均百分含量 如QSn4-3(含4%Sn、3%Zn). 常用青铜有锡青铜、铝青铜、 铍青铜、硅青铜、铅青铜等。,青铜制品,（1）锡青铜 是以锡为主加元素的铜合金， 锡含量一般为314%。 锡青铜铸造流动性差，铸件密 度低，易渗漏，但体积收缩率在 有色金属中最小 。 锡青铜耐蚀性良好，在大气、 海水及无机盐溶液中的耐蚀性比 纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸 和氨水中的耐蚀性较差。,常用牌号有QSn4-3、 QSn6.5-0.4、 ZCuSn10Pb1（