第一章-常用航空材料课件.ppt

1、第一章第一章 常用航空材料常用航空材料前言 材料是人类社会发展的重要物质基础，是现代科学技术和生产发展的重要支柱之一，也是一个国家科技水平与工业水平的体现。当前大飞机的立项与神舟7号的成功，为国人长志气，为世人所瞩目，是我国宇航工作者的骄傲，也是材料工作者的光荣。一代材料技术一代材料技术 一代大型飞机一代大型飞机 第一阶段（19031919年）：木、布结构 第二阶段（1920 1949年）：铝、钢结构 第三阶段（1950 1969年）：铝、钛、钢结构 第四阶段（1970 21世纪初）：铝、钛、钢、复材料结构（以铝为主）第五阶段（21世纪初 ）：复合材料、铝、钛、钢结构（以复合材料为主）C-17

2、运输机运输机钛用量钛用量10.3%（钛零件总重（钛零件总重6.8吨）吨）铝合金用量铝合金用量69.3%，钢用量，钢用量12.3%复合材料用量复合材料用量8.1%欧洲军用运输机欧洲军用运输机 A400M复合材料用量复合材料用量35%40%空中空中“泰坦尼克泰坦尼克”A380，铝合金，铝合金61%，复合，复合材料用量材料用量22%，钛合金用量，钛合金用量10%。空中客车空中客车 A350复合材料用量复合材料用量 37%铝锂合金用量铝锂合金用量23%铝合金用量铝合金用量11%钛合金用量钛合金用量9%钢用量钢用量14%其它用量其它用量6%波音波音787复合材料用量复合材料用量50%50%，铝合金用量，

3、铝合金用量20%20%，钛用量，钛用量15%15%，钢用量，钢用量10%10%1 11 1金属材料的力学性能及工艺性能金属材料的力学性能及工艺性能 111 力学性能力学性能 金属材料抵抗不同性质载荷的能力，通常又称为金属材料抵抗不同性质载荷的能力，通常又称为机械性能。机械性能。机械性能指标：强度、塑性、硬度、韧性和抗疲机械性能指标：强度、塑性、硬度、韧性和抗疲劳性能等。劳性能等。1、强度和塑性、强度和塑性 金属的强度和塑性是通过拉力试验来测定。拉力试样通常有圆形截面的棒状和矩形截面的板状，在试件中间一段截面均匀的部分是试验段，其长度用l0表示，称为标距。强强 度度 弹性模量（E）弹性极限（e）

4、屈服极限（s或0.2）强度极限（b）金属在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力叫强度。金属在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力叫强度。材料的强度可分为抗拉、抗压、抗弯、抗扭和抗剪等强度。强度极限强度极限材料在断裂时承受的最大应力称为强度极限b，即b=Pb/F0(MPa)材料的强度极限b就是材料拉断时的强度，它表示材料抵抗拉伸断裂的能力，也称它表示材料抵抗拉伸断裂的能力，也称为拉伸强度为拉伸强度，是评定金属材料强度的重要指标之一。塑塑 性性 金属在载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力叫塑性。伸长率（）断面收缩率（）塑性指标塑性指标(1)伸长率伸长率 试样拉断后，标距长度增长量与原始标距长度之比试样拉断后，

5、标距长度增长量与原始标距长度之比称为伸长率称为伸长率，即，即=（lk-lo）lo100%对于塑性材料，拉断前会产生明显的颈缩现象，在颈对于塑性材料，拉断前会产生明显的颈缩现象，在颈缩部位产生较大的局部伸长。缩部位产生较大的局部伸长。(2)断面收缩率断面收缩率 试样被拉断后，拉断处横截面积的缩减量与原始横试样被拉断后，拉断处横截面积的缩减量与原始横截面积之比称为断面收缩率截面积之比称为断面收缩率。即。即=(Fo-Fk)/Fo100%金属材料的伸长率金属材料的伸长率和断面收缩率和断面收缩率越大，材料的塑越大，材料的塑性越好。性越好。2.硬度硬度 硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。硬度是衡量金属材料

6、软硬程度的指标。最常用的硬度法：布氏硬度法和洛氏硬度法。最常用的硬度法：布氏硬度法和洛氏硬度法。布氏硬度计与洛氏硬度计布氏硬度计与洛氏硬度计硬度计的应用范围硬度计的应用范围 布氏硬度（布氏硬度（HB）：压痕面积大，能反映出较大范：压痕面积大，能反映出较大范围内被测试金属的平均硬度，适用于组织比较粗大围内被测试金属的平均硬度，适用于组织比较粗大且不均匀的材料，但不宜测试成品件或薄金属件的且不均匀的材料，但不宜测试成品件或薄金属件的硬度，也不能测试硬度高于硬度，也不能测试硬度高于HB450的金属材料。的金属材料。洛氏硬度（洛氏硬度（HR）：压痕小，可以在制成品或较薄：压痕小，可以在制成品或较薄的金

7、属材料上进行测试；而且，从较软材料到较硬的金属材料上进行测试；而且，从较软材料到较硬材料，测试范围比较广泛。但对组织比较粗大且不材料，测试范围比较广泛。但对组织比较粗大且不均匀的材料，测量结果不准确。均匀的材料，测量结果不准确。根据压头的种类和所加载荷的大小分为根据压头的种类和所加载荷的大小分为HRB、HRC和和HRA三种。三种。1HRC10HBS韧性和疲劳强度韧性和疲劳强度 韧性是指金属试样断裂时，吸收能量的能力。韧性好的金属材料，脆性就小，断裂时，吸收能量较多，不易发生脆性断裂。对于在使用中承受较大冲击载荷的构件来说，材料的冲击韧性是很重要的性能指标。如起落架结构中的承力构件就采用强度高、

8、韧性好的合金钢来制造。冲击试验来测定冲击试验来测定 k：势能势能动能动能对试件的冲击载荷。对试件的冲击载荷。GH1-GH2=Ak (J)Ak 摆锤冲断试样消耗的功摆锤冲断试样消耗的功 k =Ak/S (Jcm2)S 试样缺口处横截面积试样缺口处横截面积 k可用来评定材料韧性和脆性程度。可用来评定材料韧性和脆性程度。k低的材料称为脆性材料，在低的材料称为脆性材料，在断裂前没有明显的塑性变形，断裂前没有明显的塑性变形，吸收能量少，抵抗冲击载荷的吸收能量少，抵抗冲击载荷的能力低；能力低；k 高的材料称为塑性材料。在高的材料称为塑性材料。在断裂前有明显的塑性变形，吸断裂前有明显的塑性变形，吸收能量多，

9、抵抗冲击载荷的能收能量多，抵抗冲击载荷的能力强。力强。疲劳强度疲劳强度 金属材料在交变载荷作用下发生的破坏称为疲劳破坏。金属材料在交变载荷作用下发生的破坏称为疲劳破坏。金属材料抵抗疲劳破坏的能力称为疲劳强度。金属材料抵抗疲劳破坏的能力称为疲劳强度。交变载荷和交变应力交变载荷和交变应力 交变载荷是指载荷的大小和方向随时间作周期性或者交变载荷是指载荷的大小和方向随时间作周期性或者不规则改变的载荷。在交变载荷作用下，结构件的应不规则改变的载荷。在交变载荷作用下，结构件的应力称为交变应力。力称为交变应力。1.1.2金属的工艺性能金属的工艺性能 金属接受工艺方法加工的能力称为金属的工艺性能。(1)(1)

10、铸造性：铸造性：将熔化的金属浇铸到铸型中制造金属零件的方法叫铸造。金属的铸造性是指金属是否适合铸造的性质。铸造性好通常是指金属熔化后流动性好，吸气性小，热裂倾向小，冷凝时收缩性小等性质。铸铁、青铜等具有良好的铸造性。(2)(2)锻造性锻造性：金属在冷、热状态下，由于外力作用产生变形而得到所需形状和尺寸的加工方法，称为压力加工。碾压、冲压、模锻、自由锻等都属于压力加工。金属的锻造性是指金属在加热状态下接受压力加工的能力。金属的塑性越大，变形的抗力越小，锻造性就越好。常用的金属中，低碳钢、纯铜等的锻造性比较好，而铸铁不能锻造。(3)焊接性焊接性：焊接工艺一般分为熔焊和钎焊两大类：熔焊：将两个工件的

11、结合部位加热到熔化状态，冷却后形成牢固的接头，使两个工件焊接成为一个整体。一般还要在结合部位另加填充金属。熔焊一般又分为电焊和气焊。钎焊：将两个工件的结合部位和作为填充金属的钎料进行适当的加热，钎料的熔点比工件金属的熔点低，在工件金属还没有熔化的情况下，将已熔化的钎料填充到工件之间，与固态的工件金属相互溶解和扩散，钎料凝固后将两个工件焊接在一起。金属材料的焊接性是指在采用一定的焊接工艺方法、焊接材料、工艺参数等条件下，获得优质焊接接头的难易程度。(4)(4)切削加工性：切削加工性：用切削工具进行加工时，金属表现出来的性能叫做金属的切削加工性能。金属具有较好的切削加工性通常是指切削加工时，切削力

12、小，切削碎屑容易脱落，切削工具不易磨损，加工后容易得到光洁度较高的加工表面。材料的切削加工性能主要决定于它们的物理性能和机械性能。强度高、硬度高的材料，塑性好的材料和导热性能差的材料，其切削加工性能都比较差。1.2黑色金属材料 介绍碳钢、铸铁以及各种合金钢的成份特点、热介绍碳钢、铸铁以及各种合金钢的成份特点、热处理工艺、组织、性能及应用。一般了解有色金处理工艺、组织、性能及应用。一般了解有色金属性能特点和应用。属性能特点和应用。分为两大类分为两大类 黑色金属黑色金属 （铁（铁 铬铬 锰）锰）铁和铁为基的合金（钢、铸铁和铁金）；铁和铁为基的合金（钢、铸铁和铁金）；有色金属有色金属 包括黑色金属以

13、外的所有金属及其合金。包括黑色金属以外的所有金属及其合金。3.2 3.2 铸铁铸铁 铸铁是碳质量分数大于铸铁是碳质量分数大于2.11%2.11%、含有较、含有较多的硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。多的硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。铸铁生产设备和工艺简单，价格便宜，铸铁生产设备和工艺简单，价格便宜，具有许多优良的使用性能和工艺性能，应具有许多优良的使用性能和工艺性能，应用广泛。用广泛。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。主要元素。铸铁分类铸铁分类灰口铸铁。含碳量较高（灰口铸铁。含碳量较高（2.72.74.04.0），碳主要），碳主要以片状石墨形态存在，断口

14、呈灰色，简称灰铁。熔以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（点低（1145114512501250），凝固时收缩量小，抗压强），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。身、汽缸、箱体等结构件。白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件

15、。作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。能承受强动载荷的零件。球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部

16、件及农机具等。汽车零部件及农机具等。蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。用于制造汽车的零部件。合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐

17、蚀、耐低温或从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。仪表等的零部件。灰铸铁灰铸铁 价格便宜、应用最广。价格便宜、应用最广。灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号 HT150HT150、HT250HT250、HT400 HT400 “HT”“HT”表示表示“灰铁灰铁”，数字表示最低抗拉，数字表示最低抗拉强度。灰铸铁有铁素体、珠光体和铁素体加珠强度。灰铸铁有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种基体。光体三种基体。灰铸铁中的碳、硅质量分数一般控制在以灰铸铁中的碳、硅质量分数一般控制在以下范围：下范围：2.5%2.5%

18、4.0%C;1.0%4.0%C;1.0%2.0%Si2.0%Si。灰铸铁的应用灰铸铁的应用 叶轮叶轮 发动机飞轮发动机飞轮 箱体箱体 启动阀启动阀 灰铸铁铸造性能优良、灰铸铁铸造性能优良、价格便宜，但强度价格便宜，但强度较低、韧性差。制造机床床身、床头箱、阀体、较低、韧性差。制造机床床身、床头箱、阀体、叶轮、飞轮等。叶轮、飞轮等。1.2.2 1.2.2 钢钢l工业用钢工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。l碳素钢碳素钢是指含碳量不大是指含碳量不大于于2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。l合金钢是指合金钢是指为了改善钢为了改善钢的某些性能而加入一定的某些性

19、能而加入一定量的某种或几种合金元量的某种或几种合金元素所获得的铁基合金。素所获得的铁基合金。碳钢的不足：碳钢的不足：碳钢淬透性低，不适易形状复杂和尺寸大的工件；碳钢淬透性低，不适易形状复杂和尺寸大的工件；只能水冷，易变形开裂，性能不均；只能水冷，易变形开裂，性能不均；强度和屈强比低；强度和屈强比低；回火稳定性差；回火稳定性差；不能满足特殊性能的要求。耐热、耐蚀、抗氧化、不能满足特殊性能的要求。耐热、耐蚀、抗氧化、耐磨、红硬性等。耐磨、红硬性等。2.2.钢的牌号钢的牌号 我国钢材的编号是采用汉我国钢材的编号是采用汉语拼音字母、化学元素符语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的号和阿拉伯数字相

20、结合的方法。方法。采用汉语拼音字母表示钢采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代和工艺方法时，一般从代表钢产品名称的汉字的汉表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母语拼音中选取第一个字母.碳素结构钢碳素结构钢牌号牌号:Q+数字数字质量等级质量等级 脱氧程度符号脱氧程度符号例例：Q235AF （屈服强度（屈服强度235MPa,A级沸腾钢）级沸腾钢）（Q 屈服点屈服点“屈屈”字拼音首字母。数字为屈服强度数值。质量等级字拼音首字母。数字为屈服强度数值。质量等级A、B、C、D 四级）四级）Q215Q255Q195Q235Q275塑性好，钢板、钢筋、型

21、钢塑性好，钢板、钢筋、型钢、螺钉、螺帽螺钉、螺帽。强度高的型钢、钢板做较大型构件。强度高的型钢、钢板做较大型构件。重要焊接结构件重要焊接结构件 齿轮加工齿轮加工方钢方钢 优质碳素结构钢优质碳素结构钢 牌号用两位数字表示。牌号用两位数字表示。这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。如如45钢钢平均含碳量为万分之四十五（即平均含碳量为万分之四十五（即0.45%）的优质碳素结构钢。的优质碳素结构钢。钢带钢带*说明：说明：含含Mn量为量为0.71.0%时，在两位数字后加元素时，在两位数字后加元素符号符号“Mn”，如，如40Mn。l 对于沸腾钢和半对于沸腾钢和半镇静钢

22、镇静钢,在钢号后分在钢号后分别加字母别加字母F和和b，如，如08F、10b。l 高级优质钢在钢高级优质钢在钢号后加字母号后加字母A，如，如20A。铸钢铸钢 ZG+两位数字两位数字 ZG表示表示“铸钢铸钢”；两位数字表示平均含碳两位数字表示平均含碳量的万分之几量的万分之几,如如ZG25.铸钢件铸钢件2.5吨大齿轮铸件吨大齿轮铸件3.钢的热处理钢的热处理 热处理是将固态金属或合金以一定的速度加热热处理是将固态金属或合金以一定的速度加热到一定的温度并保温一定时间，再以预定的冷到一定的温度并保温一定时间，再以预定的冷却速度进行冷却，以改变其内部金相组织，从却速度进行冷却，以改变其内部金相组织，从而获得

23、所需要性能的一种工艺过程。温度和时而获得所需要性能的一种工艺过程。温度和时间是影响热处理的主要因素。间是影响热处理的主要因素。一、钢热处理方法的分类一、钢热处理方法的分类钢的热处理分为以下几种基本类型：钢的热处理分为以下几种基本类型：在实际生产中又分为预备热处理和最终热处理。在实际生产中又分为预备热处理和最终热处理。为使加工的零件满足使用性能要求而进行的热处为使加工的零件满足使用性能要求而进行的热处理叫做最终热处理；理叫做最终热处理；而为了消除前一道工序造成的某些缺陷，或为后而为了消除前一道工序造成的某些缺陷，或为后面的加工做好准备的热处理叫做预备热处理。面的加工做好准备的热处理叫做预备热处理

24、。1 1）退火和正火）退火和正火(1)(1)退火退火-将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，后缓冷却的热处理工艺叫做退火。保温一定时间，后缓冷却的热处理工艺叫做退火。据处理的目的和要求不同，钢的退火可分为据处理的目的和要求不同，钢的退火可分为完全退火、完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火和去应力退火等温退火、球化退火、均匀化退火和去应力退火等等。等等。退火的目的退火的目的:降低硬度降低硬度,提高塑性提高塑性.细化晶粒，消除内应力细化晶粒，消除内应力（2 2）正火）正火钢材或钢件加热到临界温度以上，保温适当时钢材或钢件加热到临界温度以上，保

25、温适当时间后，在自由流动的空气中均匀冷却的人处理称为间后，在自由流动的空气中均匀冷却的人处理称为正火。正火。改善了材料的综合力学性能，得到较高的强改善了材料的综合力学性能，得到较高的强度和硬度。度和硬度。正火与完全退火的主要差别在与冷却速度正火与完全退火的主要差别在与冷却速度快快些，些，目的是使钢的组织正常化，所以亦称目的是使钢的组织正常化，所以亦称常化处理常化处理，一，一般应用于以下方面：般应用于以下方面：1.1.作为最终热处理作为最终热处理 正火可以细化晶粒，使组织组织均匀化，减少亚共正火可以细化晶粒，使组织组织均匀化，减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并细化，从而提高析钢中铁素体

26、含量，使珠光体含量增多并细化，从而提高钢的强读、硬度和韧性。对于普通结构钢零件，机械性能钢的强读、硬度和韧性。对于普通结构钢零件，机械性能要求不很高时，可以正火作为最终热处理。要求不很高时，可以正火作为最终热处理。2.2.作为预先热处理作为预先热处理 截面较大的合金结构钢件，在淬火或调质处理前长截面较大的合金结构钢件，在淬火或调质处理前长进行正火，以消除魏氏组织和带状组织，并获得细小而均进行正火，以消除魏氏组织和带状组织，并获得细小而均匀的组织。对于过共析钢可减少二次渗碳体量，并使其不匀的组织。对于过共析钢可减少二次渗碳体量，并使其不形成连续网状，为球化退火作组织准备。形成连续网状，为球化退火

27、作组织准备。3.3.改善切削加工性能改善切削加工性能 低碳钢或低碳合金钢退火后硬度太低，不便于切削低碳钢或低碳合金钢退火后硬度太低，不便于切削加工。正火可提高其硬度，改善其切削加工性能。加工。正火可提高其硬度，改善其切削加工性能。2 2）淬火和回火）淬火和回火(1)(1)淬火淬火 将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。淬火速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。淬火是钢的最重要的强化方法。是钢的最重要的强化方法。淬火温度的选定淬火温度的选定 一般情况下，亚共析钢的淬火加热温度为一般情况下，亚共析钢

28、的淬火加热温度为AcAc以上以上共析钢和过共析钢的淬火加共析钢和过共析钢的淬火加热温度为热温度为Ac1Ac1以上以上。（2 2）回火）回火 钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能，将其加热到性能，将其加热到Ac1Ac1以下某一温度，保温一定时间，然以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫回火。后冷却到室温的热处理工艺叫回火。淬火钢一般不宜直接使用，必须进行回火。这是淬火钢一般不宜直接使用，必须进行回火。这是因为第一淬火后得到的是性能很脆的马氏体，并存在有内因为第一淬火后得到的是性能很脆的马氏体，并存在有内应力，容易产生变

29、形和开裂；第二，淬火马氏体和残余奥应力，容易产生变形和开裂；第二，淬火马氏体和残余奥氏体艘是不稳定组织，在工作中会发生分解，导致零件尺氏体艘是不稳定组织，在工作中会发生分解，导致零件尺寸的变化，而这对精密零件是不允许的，第三，为了获得寸的变化，而这对精密零件是不允许的，第三，为了获得要求的强度，硬度，塑性和韧性，以满足零件的使用要求。要求的强度，硬度，塑性和韧性，以满足零件的使用要求。根据回火温度的高低，一般将回火分为三种：根据回火温度的高低，一般将回火分为三种：（1 1）低温回火（）低温回火（150-250150-250）低温回火后，组织为极细的低温回火后，组织为极细的e e 碳化物和低过饱

30、和度碳化物和低过饱和度a a固溶体，固溶体，形态基本不变。形态基本不变。即为：回火马氏体即为：回火马氏体+残余奥氏体。残余奥氏体。低温回火的目的低温回火的目的 是降低淬火应力，提高工件的韧是降低淬火应力，提高工件的韧性，保证淬火后的高硬度和高耐磨性。性，保证淬火后的高硬度和高耐磨性。应用应用 主要用于处理各种高碳钢工具、模具、滚主要用于处理各种高碳钢工具、模具、滚动轴承以及渗碳和表面淬火的零件。动轴承以及渗碳和表面淬火的零件。（2 2）中温回火（）中温回火（350-500350-500）得到铁素体基体与大量弥散分布的细粒状的混合组得到铁素体基体与大量弥散分布的细粒状的混合组织，叫做回火屈氏体。

31、织，叫做回火屈氏体。中温回火的目的中温回火的目的 获得回火屈氏体获得回火屈氏体。因为回火因为回火屈氏体具有高的弹性极限和屈服强度，同时也具有一屈氏体具有高的弹性极限和屈服强度，同时也具有一定的韧性，硬度一般为定的韧性，硬度一般为35HRC-45HRC35HRC-45HRC。应用应用 主要用于处理各种弹簧及需要高屈服强主要用于处理各种弹簧及需要高屈服强度的零件。度的零件。（3 3）高温回火（）高温回火（500-650500-650）组织为再结晶等轴组织为再结晶等轴F+F+粗粒状粗粒状Fe3CFe3C，称为回火索氏体，称为回火索氏体 SS。高温回火的目的：获得良好的综合机械性能。高温回火的目的：获

32、得良好的综合机械性能。淬火淬火+高温回火高温回火调质处理调质处理应用应用 适用于承受各种复杂载荷的重要的机械零件。适用于承受各种复杂载荷的重要的机械零件。如轴类件、齿轮类件等如轴类件、齿轮类件等2.2.表面热处理表面热处理 仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺称为表面热处理，也叫表面淬火。工艺称为表面热处理，也叫表面淬火。种类种类:有感应加热、火焰加热、电接触加热和电解加热有感应加热、火焰加热、电接触加热和电解加热等表面热处理，最常用的是前两种。等表面热处理，最常用的是前两种。3.3.化学热处理化学热处理 化学热处理化学热处理是将钢件置于

33、一定温度的活性介质中保是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。种类：渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铝等。种类：渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铝等。作用：提高钢件表层的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性作用：提高钢件表层的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性能以及疲劳强度等。能以及疲劳强度等。2.1.3 2.1.3 合金钢合金钢 随着科学技术和工业的发展，对材料提出了更高随着科学技术和工业的发展，对材料提出了更高的要求，如更高

34、的强度，抗高温、高压、低温，的要求，如更高的强度，抗高温、高压、低温，耐腐蚀、磨损以及其它特殊物理、化学性能的要耐腐蚀、磨损以及其它特殊物理、化学性能的要求。求。由于碳钢已不能完全满足科学技术和工业展要求，由于碳钢已不能完全满足科学技术和工业展要求，为了提高钢的性能，在铁碳合金中加入合金元素，为了提高钢的性能，在铁碳合金中加入合金元素，得到合金钢。得到合金钢。1 1、合金钢的分类、合金钢的分类1 1）按合金元素质量分数总量分类）按合金元素质量分数总量分类2 2）按用途分类）按用途分类（1 1）低合金钢）低合金钢 总量低于总量低于5 5 （2 2）中合金钢）中合金钢 总量总量 5 51010（3

35、 3）高合金钢）高合金钢 总量大于总量大于1010 （1 1）合金结构钢）合金结构钢（2 2）合金工具钢）合金工具钢（3 3）特殊钢）特殊钢（低合金高强度结构钢（低合金高强度结构钢 、合金渗碳钢、合金渗碳钢、合金调质钢合金调质钢、合金弹簧合金弹簧钢钢 、滚动轴承钢、滚动轴承钢 ）（合金刃具钢、合金模具钢、合金量具钢）（合金刃具钢、合金模具钢、合金量具钢）（不锈钢、耐热钢、耐磨钢）（不锈钢、耐热钢、耐磨钢）2.2.合金钢的牌号合金钢的牌号（1 1）低合金高强度结构钢）低合金高强度结构钢Q+Q+最低屈服强度值最低屈服强度值+质量等级符号质量等级符号Q Q表示表示“屈服强度屈服强度”；屈服强度值单位

36、是；屈服强度值单位是MPaMPa；质量等级符号为质量等级符号为A A、B B、C C、D D、E E。由。由A A到到E E，其，其P P、S S含量含量依次下降，质量提高。依次下降，质量提高。l如低合金高强度结构钢牌号如低合金高强度结构钢牌号表示为表示为Q390AQ390A。钢管钢管（2 2）合金结构钢和合金弹簧钢）合金结构钢和合金弹簧钢 两位数字（表示平均含碳量的万分之几）两位数字（表示平均含碳量的万分之几）+合金元合金元素符号素符号+该元素百分含量数字该元素百分含量数字+当合金元素的平均含量小于当合金元素的平均含量小于1.50%时，只标元素符时，只标元素符号，不标含量；号，不标含量；当合

37、金元素的平均含量为当合金元素的平均含量为1.502.49%、2.50 3.49%、3.504.49%、4.505.49%、时，在相应的合金时，在相应的合金元素符号后标元素符号后标2、3、4、5 等数字。如等数字。如20CrNi3。高级优质钢高级优质钢在牌号后加字母在牌号后加字母A，如如60Si2MnA。特级优质钢特级优质钢在牌号后加字母在牌号后加字母E，如如30CrMnSiE。不锈钢制管板式换热器不锈钢制管板式换热器所有合所有合金钢的金钢的合金元合金元素量标素量标法相同法相同（3 3）合金工具钢合金工具钢 含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+当含碳量小于当含碳

38、量小于1.00%1.00%时，含碳量用一位数字标明，这时，含碳量用一位数字标明，这一位数字表示平均含碳量的千分之几，如一位数字表示平均含碳量的千分之几，如8MnSi.8MnSi.当含碳量大于当含碳量大于1.00%1.00%时，不标含碳量。时，不标含碳量。*高速钢不标含碳量，如高速钢不标含碳量，如W6Mo5Cr4V2(W6Mo5Cr4V2(含含0.85%C).0.85%C).*含铬量小于含铬量小于1%1%时，在含铬时，在含铬量量(以千分之一为单位以千分之一为单位)前前加数字加数字“0”0”，如，如Cr06Cr06。（4 4）轴承钢）轴承钢 G+Cr+G+Cr+铬含量铬含量(不标含碳量不标含碳量)

39、“G”“G”表示表示“滚动轴承钢滚动轴承钢”。*铬含量以千分之一为单位铬含量以千分之一为单位.如如“GCr15”“GCr15”的平均含铬量的平均含铬量为为1.5%1.5%。渗碳轴承钢渗碳轴承钢牌号的表示方牌号的表示方法与合金结构钢相同，仅法与合金结构钢相同，仅在牌号头部加字母在牌号头部加字母“G G”，如如“G20CrNiMoG20CrNiMo”。（5 5）不锈钢和耐热钢）不锈钢和耐热钢 含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+含碳量以千分之一为单位。含碳量以千分之一为单位。l含碳量的表示方含碳量的表示方法为：法为：l当平均含碳量当平均含碳量1.00%1.00%时

40、时，用，用两位数字表示，两位数字表示，如如11Cr17(11Cr17(平均平均含碳量为含碳量为1.10%)1.10%)；涡轮叶片涡轮叶片 当当1.0%1.0%平均含碳量平均含碳量0.1%0.1%时时，用一位数字表示，用一位数字表示,如如2Cr132Cr13（平均含碳量为（平均含碳量为0.20%0.20%）当当0.1%0.1%含碳量上限含碳量上限 0.03%0.03%时时，以，以“0”0”表示，表示，如如0Cr18Ni90Cr18Ni9（含碳量上限为（含碳量上限为0.08%0.08%）当当0.03%0.03%含碳量上限含碳量上限0.01%0.01%时（超低碳）时（超低碳），以，以“03”03”表

41、示，如表示，如03Cr19Ni10(03Cr19Ni10(含碳量上限为含碳量上限为0.03%0.03%）l 当含碳量上限当含碳量上限0.01%0.01%时时(极低碳极低碳)，以，以“01”01”表表示，如示，如01Cr19Ni1101Cr19Ni11（含碳（含碳量上限为量上限为0.01%0.01%）。）。汽轮机叶片汽轮机叶片（6 6）铸钢）铸钢 ZG+两位数字两位数字 ZG表示表示“铸钢铸钢”；两位数字表示平均含碳两位数字表示平均含碳量的万分之几量的万分之几,如如ZG25.ZG25.铸钢件铸钢件2.5吨大齿轮铸件吨大齿轮铸件3.合金钢在航空上的应用（1）超高强度钢）超高强度钢 是指强度极限是指

42、强度极限 b b1 470 MPa(150 kgf1 470 MPa(150 kgfmmmm2 2)的合的合金钢。目前在航空工业中使用最广泛的是低合金金钢。目前在航空工业中使用最广泛的是低合金超高强度钢。超高强度钢。30CrMnSiNi2A30CrMnSiNi2A钢是航空工业中使用较为广泛的低钢是航空工业中使用较为广泛的低合金超高强度钢，用于制造受力最大的重要飞机合金超高强度钢，用于制造受力最大的重要飞机结构件，如起落架、机翼大梁、重要连接件、螺结构件，如起落架、机翼大梁、重要连接件、螺栓等。栓等。超高强度钢超高强度钢 这种钢材的缺点是韧性相对较低，对应力集中比这种钢材的缺点是韧性相对较低，对

43、应力集中比较敏感。所以，用这种钢材制成的零构件，在几较敏感。所以，用这种钢材制成的零构件，在几何形状上都应采取光滑过渡，绝对要避免尖角的何形状上都应采取光滑过渡，绝对要避免尖角的出现；构件表面质量要高，不能有压坑、冲眼等出现；构件表面质量要高，不能有压坑、冲眼等缺陷存在；经磨削或校形后，应在缺陷存在；经磨削或校形后，应在200250200250进行进行去应力回火；在进行表面处理时，一定要防止氢去应力回火；在进行表面处理时，一定要防止氢脆。脆。43404340钢的基础上加入钢的基础上加入1.6%1.6%的的SiSi和少量的和少量的V V，并略微，并略微提高提高C C和和MoMo的含量，得到的含量

44、，得到300M300M钢，使韧性得到提高。钢，使韧性得到提高。（2 2）航空工业中使用的不锈钢）航空工业中使用的不锈钢 不锈钢：能在一定的介质不锈钢：能在一定的介质(如水分、空气、如水分、空气、酸、碱、盐等酸、碱、盐等)中，不产生腐蚀或抗蚀性较中，不产生腐蚀或抗蚀性较好的钢。好的钢。在钢中加入一定量的铬在钢中加入一定量的铬(Cr)(Cr)、镍、镍(Ni)(Ni)等合金等合金元素，可以提高钢的抗腐蚀性能，制成不锈元素，可以提高钢的抗腐蚀性能，制成不锈钢。钢。铬的作用：在钢中加入铬元素的含量达到铬的作用：在钢中加入铬元素的含量达到1212时，可以明显减小碳化物与铁素体之间的时，可以明显减小碳化物与

45、铁素体之间的电极电位差；若含铬量再增加，达到一定值电极电位差；若含铬量再增加，达到一定值时，还可以使钢在常温下成为单相铁素体组时，还可以使钢在常温下成为单相铁素体组织。另外，铬还能在钢表面形成起保护作用织。另外，铬还能在钢表面形成起保护作用的氧化膜的氧化膜(Cr2 O3)(Cr2 O3)，使钢与周围介质隔离，使钢与周围介质隔离，阻止钢进一步氧化。阻止钢进一步氧化。（3 3）航空工业中使用的耐热钢材）航空工业中使用的耐热钢材 飞机上涡扇发动机的零部件大部分都是在高飞机上涡扇发动机的零部件大部分都是在高温和极其复杂的载荷条件下工作的。部件还温和极其复杂的载荷条件下工作的。部件还要承受燃气中腐蚀性气

46、体的作用。在这样条要承受燃气中腐蚀性气体的作用。在这样条件下工作的钢部件常常会发生以下的情况：件下工作的钢部件常常会发生以下的情况：(1)(1)金属发生高温腐蚀：在高温下金属极容易与金属发生高温腐蚀：在高温下金属极容易与周围介质直接进行化学反应生成氧化皮，金属周围介质直接进行化学反应生成氧化皮，金属又会在潮湿含有有害物质的空气中发生电化学又会在潮湿含有有害物质的空气中发生电化学腐蚀。腐蚀。既有高温氧化，又有电化学腐蚀，称为高温腐蚀。既有高温氧化，又有电化学腐蚀，称为高温腐蚀。(2)(2)金属在高温下发生蠕变：蠕变是金属在一定金属在高温下发生蠕变：蠕变是金属在一定的温度和应力共同作用下，产生的随

47、时间逐渐的温度和应力共同作用下，产生的随时间逐渐增大的塑性变形。金属的蠕变与温度、载荷和增大的塑性变形。金属的蠕变与温度、载荷和时间有着密切的关系。温度和载荷达到一定值，时间有着密切的关系。温度和载荷达到一定值，才可能发生蠕变，而且温度越高、载荷越大，才可能发生蠕变，而且温度越高、载荷越大，时间越长，蠕变量越大。时间越长，蠕变量越大。(3)(3)金属会产生裂纹或断裂。金属会产生裂纹或断裂。镍基耐热合金、钼基合金和金属陶瓷具有较高的镍基耐热合金、钼基合金和金属陶瓷具有较高的热稳定性和热强度，可用来制造在高温下工作的热稳定性和热强度，可用来制造在高温下工作的零部件，是航空工业中主要使用的耐热材料。

48、零部件，是航空工业中主要使用的耐热材料。13 有色金属有色金属 有色金属分为轻有色金属和重有色金属。有色金属分为轻有色金属和重有色金属。铝、镁、钛及其合金属于轻有色金属；铝、镁、钛及其合金属于轻有色金属；铜、锡、铅等属于重有色金属。铜、锡、铅等属于重有色金属。轻有色金属所以能够在飞机结构中得到广泛的轻有色金属所以能够在飞机结构中得到广泛的应用，主要的一个原因是它的强度、刚度虽然应用，主要的一个原因是它的强度、刚度虽然还比不上结构钢，但它的比重小，使它的比强还比不上结构钢，但它的比重小，使它的比强度度(强度比重强度比重)大，比刚度大，比刚度(弹性模量比重弹性模量比重)与结构钢不相上下。与结构钢不

49、相上下。131铝和铝合金铝和铝合金1 1、工业纯铝、工业纯铝 性能：性能：工业纯铝是银白色的金属，它的比重仅为工业纯铝是银白色的金属，它的比重仅为钢铁比重的钢铁比重的1 13 3。导电性、导热性很高，。导电性、导热性很高，热膨胀性较大，在热膨胀性较大，在2020 C C时的线膨胀系数约时的线膨胀系数约为铁的两倍。为铁的两倍。纯铝还有良好的反辐射热性能，受到辐射纯铝还有良好的反辐射热性能，受到辐射热时，温度升高慢，常用作涡轮喷气发动热时，温度升高慢，常用作涡轮喷气发动机的隔热铝箔。机的隔热铝箔。纯铝在大气中具有良好的耐蚀性。这是因纯铝在大气中具有良好的耐蚀性。这是因为纯铝与氧有很强的亲合力，生成

50、均匀而为纯铝与氧有很强的亲合力，生成均匀而致密的致密的AlAl2 2O O3 3薄膜，将铝和空气隔绝起来。薄膜，将铝和空气隔绝起来。纯铝的强度很低，但塑性很高。可以进行纯铝的强度很低，但塑性很高。可以进行冷压加工。冷压加工。工业纯铝 用途：用途：冶炼铝合金，作冶炼铝合金，作铝合金表面的包复材铝合金表面的包复材料，制作铆钉、铝箔，料，制作铆钉、铝箔，代替铜做导电材料。代替铜做导电材料。纯铝牌号为纯铝牌号为1 1。1050A(1050A(纯度达纯度达99995050)、10351035、12001200。2 2、铝合金的分类及牌号、铝合金的分类及牌号 1）铝合金分类）铝合金分类 变形铝合金：具有良