工程材料-过控-8-有色金属及其选用课件.ppt

1、工程材料工程材料第第8 8章章 有色金属及其选用有色金属及其选用第第9 9章章 选材原则和材料数据库、专家系统简介选材原则和材料数据库、专家系统简介 21:29 主主 要要 内内 容容l钛及铜合金钛及铜合金 钛和钛合金的基本性能、选用l铝及铝合金铝及铝合金 铝及铝合金的性能、选用 l铜及铜合金铜及铜合金 铜及铜合金的性能、选用 l镍及镍合金镍及镍合金 镍及镍合金的性能、选用l轴承合金轴承合金 轴承合金的性能、组织、选用l选材原则和材料数据库、专家系统简介选材原则和材料数据库、专家系统简介 镍过程装备材料选用的一般原则 工程材料数据库、选用专家系统21:29 有色金属及其合金 l在工业生产中，通

2、在工业生产中，通常把铁及其合金称常把铁及其合金称为为黑色金属黑色金属，把其，把其他非铁金属及其合他非铁金属及其合金称为金称为有色金属有色金属。有色金属及其选用有色金属及其选用 有色金属的有色金属的产量和用量产量和用量不如黑色金属多，但由于其具不如黑色金属多，但由于其具有许多有许多优良的特优良的特性性，如特殊的，如特殊的电电、磁磁、热性能热性能，耐耐蚀性能蚀性能及及高的比高的比强度强度(强度与密度强度与密度之比之比)等，已成为等，已成为现代工业中不可现代工业中不可缺少的金属材料缺少的金属材料.AlFe各种材料在先进汽车中占的重量百分比各种材料在先进汽车中占的重量百分比 有色金属及其合金有色金属及

3、其合金 铸造铸造有色金属及其合金有色金属及其合金牌号表示方法统一如下牌号表示方法统一如下:铸造有色纯金属的牌铸造有色纯金属的牌号为号为 Z+该金属元素符号该金属元素符号+纯纯度百分含量数字度百分含量数字(或用一或用一短横加顺序号短横加顺序号)。如如ZAl99.5和和ZTi-1。l变形变形有色金属及其合金的牌号表示方法还不统一。有色金属及其合金的牌号表示方法还不统一。铝锭铝锭 有色金属及其合金有色金属及其合金 铸造有色合金的牌号为铸造有色合金的牌号为 Z+基体基体元素符号元素符号+主要主要合金合金元素符号及其名义元素符号及其名义百分百分含量含量数字数字+其他合金元素符号及其百分含量数字。其他合金

4、元素符号及其百分含量数字。如如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。等。混合稀土元素符号用混合稀土元素符号用RE表示。表示。优质合金在牌号后标注字母优质合金在牌号后标注字母“A”。l有色金属种类很多，本章仅对有色金属种类很多，本章仅对机机械、仪表械、仪表等工业中广泛使用的等工业中广泛使用的铝铝、铜铜、钛钛及及轴承合金轴承合金作简要介绍。作简要介绍。有色金属及其合金有色金属及其合金 钛及钛合金钛及钛合金 一、工业纯钛一、工业纯钛 纯钛纯钛密度密度小，小，熔点熔点高。高。882.5发生同素异构转发生同素异构转变变-Ti -Ti,由由体心立体心立方方-Ti转变为转变为密排

5、六方密排六方-Ti.纯钛纯钛比强度比强度高，塑性、高，塑性、低温韧性和耐蚀性好。低温韧性和耐蚀性好。美美F-22战机约战机约36%重量的零件用重量的零件用钛合金制造钛合金制造 有色金属及其合金有色金属及其合金 纯钛纯钛主要用于主要用于 350以下工作、强度要求以下工作、强度要求不高的零件，如石油不高的零件，如石油化工用化工用热交换器热交换器、反反应器应器，海水净化海水净化装置装置及及舰船舰船零部件。零部件。钛钢复合反应釜钛钢复合反应釜钛管换热器钛管换热器钛制蒸馏塔钛制蒸馏塔 钛及钛合金钛及钛合金钛合金钛合金 纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金几乎都含有纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金几乎都含

6、有铝铝。铝能提高钛合金的。铝能提高钛合金的强度强度、比强度比强度和和再结晶温度再结晶温度.l按按退火组织退火组织，钛合金可分，钛合金可分为为 型钛合金、型钛合金、型钛合金型钛合金和和+型钛合金三类，它型钛合金三类，它们的牌号分别用们的牌号分别用TA、TB、TC加加顺序号顺序号表示表示。如。如TA5、TB2、TC4等。其等。其中中TA0TA3为工业纯钛。为工业纯钛。钛合金泵钛合金泵 钛及钛合金钛及钛合金 1、型钛合金型钛合金 主想稳定元素有置换型的主想稳定元素有置换型的铝铝，间隙性的碳、氧、氮，间隙性的碳、氧、氮等。多半属于钛等。多半属于钛-铝系。铝系。不能热处理强化，通常在不能热处理强化，通常

7、在退火状态下使用退火状态下使用,组织为组织为单单相相 固溶体固溶体.强度低于另两类钛合金，强度低于另两类钛合金，但但高温强度高温强度、低温韧性低温韧性及及耐蚀性耐蚀性优越优越.钛合金氢泵钛合金氢泵诱导轮诱导轮钛合金氢泵壳体钛合金氢泵壳体钛合金钛合金 常用牌号有常用牌号有TA5、TA7等等 主要用于制造主要用于制造500以下以下工作的工作的零件，如飞机压气机叶片、导弹零件，如飞机压气机叶片、导弹的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及飞船上的匣及飞船上的高压低温高压低温容器等。容器等。钛合金卫星框架钛合金卫星框架钛合金液下泵钛合金液下泵-Ti合金组织合金组织 型钛合金型钛合金

8、 2、型钛合金型钛合金 加入的合金元素有加入的合金元素有同晶型同晶型钼钼、铌、钒和、铌、钒和共析型共析型的铬、锰的铬、锰、铜、铁、硅等元素。、铜、铁、硅等元素。经经淬火加时效处理淬火加时效处理后，组织后，组织为为 相相基体上分布着细小的基体上分布着细小的 相相粒子。粒子。这类合金这类合金强度高强度高，但，但冶炼工冶炼工艺复杂艺复杂，难于焊接难于焊接,应用受应用受到限制。到限制。钛合金管钛合金管钛合金管应用钛合金管应用钛合金钛合金 型钛合金有型钛合金有TB2、TB3、TB4三个牌号。三个牌号。主要用于主要用于350以下以下工工作的结构件和紧固件作的结构件和紧固件,如飞机压气机叶片、轴如飞机压气机

9、叶片、轴、弹簧、轮盘等。、弹簧、轮盘等。钛合金棒钛合金棒钛合金眼镜架钛合金眼镜架钛离心泵钛离心泵 型钛合金型钛合金 3、+型钛合金型钛合金 加入加入铝、钒、钼、铬铝、钒、钼、铬等。等。相含量大约相含量大约520%。可进行可进行热处理强化热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的，强度高，塑性好，具有良好的热强性热强性、耐蚀性耐蚀性和和低温韧性低温韧性。钛合金列管式换热器钛合金列管式换热器钛合金钛合金 +型钛合金共有型钛合金共有九个牌号九个牌号，其，其中以中以TC4应用最广、用量最大，应用最广、用量最大，其经过淬火加时效处理后，组织其经过淬火加时效处理后，组织为为+时效析出的时效析出的针状针状。+钛

10、合金组织钛合金组织+钛合金组织（电镜）钛合金组织（电镜）+型型钛合金钛合金 +型钛合金主要用型钛合金主要用于制造于制造400以下以下工工作的飞机作的飞机压气机叶压气机叶片片、火箭发动机外火箭发动机外壳壳、火箭和导弹的、火箭和导弹的液氢液氢燃料箱部件燃料箱部件及及舰船舰船耐压壳体耐压壳体等等.生物医生物医用材料用材料飞机压气机叶片飞机压气机叶片 +型型钛合金钛合金钛合金钛合金钛合金钛合金 铝及铝合金铝及铝合金 一、铝及铝合金性能特点一、铝及铝合金性能特点 纯铝具有银白色金属光泽纯铝具有银白色金属光泽，密度密度小小(2.72 g/cm3)，熔熔点点低低(660.4),导电、导电、导热导热性能优良。

11、性能优良。耐大气腐蚀，易于加工成耐大气腐蚀，易于加工成形形。具有具有面心立方面心立方晶格，无同晶格，无同素异构转变，无素异构转变，无磁性磁性。铝合金制造的机翼 有色金属及其合金有色金属及其合金 铝合金既具有铝合金既具有高强度高强度又保持又保持纯铝纯铝的优良特性的优良特性。铝合金常加入的元素主要有铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr 等辅加元素。等辅加元素。铝合金型材铝合金型材铝铸件铝铸件 铝及铝合金铝及铝合金 可将铝合金分可将铝合金分为为变形铝合金变形铝合金和和铸造铝合金铸造铝合金两大类。两大类。变形铝合金又变形铝合金又分为分为可热

12、处理可热处理强化强化和和不可热不可热处理强化处理强化两类两类.铝合金分类示意图铝合金分类示意图l二、铝合金的分类二、铝合金的分类l铝合金一般具有铝合金一般具有有限固溶型共晶有限固溶型共晶相图。相图。铝及铝合金铝及铝合金三、铝合金的热处理三、铝合金的热处理 并淬火后获得并淬火后获得过饱和的单相固溶体过饱和的单相固溶体组织的处理。组织的处理。时效时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以度保温，以析出弥散强化相析出弥散强化相的热处理。的热处理。l可热处理强化变形铝合可热处理强化变形铝合金的热处理方法：金的热处理方法：固溶固溶处理处理+时效。时效。

13、l固溶处理固溶处理是指将合金加是指将合金加热到固溶线以上，保温热到固溶线以上，保温加热固溶加热固溶淬火过饱和淬火过饱和时效析出时效析出 铝及铝合金铝及铝合金 在室温下进行的时效称在室温下进行的时效称自然时效自然时效；在加热条件下进；在加热条件下进行的时效称行的时效称人工时效人工时效。时效强化效果与加热时效强化效果与加热温度温度和保温和保温时间时间有关。有关。温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰值，超过峰值时间，值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强析出相聚集长大，强度下降，为度下降，为过时效过时效。随随时效温度提高时效温度提高，峰，峰值强度下降

14、，出现峰值强度下降，出现峰值的时间提前。值的时间提前。含含4%Cu铝合金的时效曲线铝合金的时效曲线 时效时间时效时间/d 铝及铝合金铝及铝合金时效时间时效时间屈服强度屈服强度时效峰时效峰过时效过时效亚时效亚时效铝合金的热处理铝合金的热处理四、铝合金的牌号、性能及用途四、铝合金的牌号、性能及用途 1、变形铝合金、变形铝合金 变形铝及铝合金牌号表示方法变形铝及铝合金牌号表示方法 根据国标规定根据国标规定，变形铝及铝合金可直接引用，变形铝及铝合金可直接引用国际四国际四位数字位数字体系牌号或采用体系牌号或采用国标国标规定的四位字符牌号。规定的四位字符牌号。全世界铝的用量全世界铝的用量百万吨百万吨一次生

15、产量一次生产量二次回收量二次回收量总用量总用量 铝及铝合金铝及铝合金 铝及铝合金铝及铝合金 GB 3190-82中的旧牌号仍中的旧牌号仍可继续使用，表示方法为可继续使用，表示方法为:防锈铝合金：防锈铝合金：LF+序号序号 硬铝合金：硬铝合金：LY+序号序号 超硬铝合金：超硬铝合金：LC+序号序号 锻铝合金：锻铝合金：LD+序号序号铝合金制品铝合金制品 铝及铝合金铝及铝合金 常用变形铝合金常用变形铝合金 防锈铝合金防锈铝合金 主要是主要是Al-Mn和和Al-Mg系合金。系合金。Mn和和Mg主要作用是主要作用是卫星天线（LF2）提高提高抗蚀能力抗蚀能力和和塑性塑性，并起，并起固溶强化固溶强化作用。

16、作用。l防锈铝合金锻造退火后组织为防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体单相固溶体，抗蚀性、，抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。l不能进行热处理强化不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。，常利用加工硬化提高其强度。铝及铝合金铝及铝合金 常用的常用的Al-Mn系合金有系合金有 LF21（3A21），），其抗蚀性其抗蚀性和强度高于纯铝，用于制造和强度高于纯铝，用于制造油罐油罐、油箱油箱、管道管道、铆铆钉钉等需要等需要弯曲弯曲、冲压冲压加工的零件。加工的零件。常用的常用的Al-Mg系合金系合金有有 LF5（5A05），），其密度比纯其密度比

17、纯 铝小，强度比铝小，强度比Al-Mn合金高，在航空工业合金高，在航空工业中得到广泛应用，如中得到广泛应用，如制造制造管道管道、容器容器、铆铆钉钉及承受及承受中等载荷中等载荷的的零件。零件。防锈铝合金防锈铝合金 硬铝合金硬铝合金 主要是主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量系合金，并含少量Mn。可进行可进行时效强化时效强化，也可进行，也可进行变形强化变形强化。强度、硬度高强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。l常用硬铝合金如常用硬铝合金如LY11(2A11)、LY12(2A12)等，用于制造等，用于制造冲压件冲压件、模锻件模锻件和和铆接件铆接件，如，如螺旋

18、桨螺旋桨、梁梁、铆钉铆钉等等.飞机翼梁飞机翼梁(腹板腹板为硬铝合金为硬铝合金)铝及铝合金铝及铝合金 超硬铝合金超硬铝合金 属属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并系合金，并含有少量含有少量Cr和和Mn。时效强化时效强化效果超过硬铝合金效果超过硬铝合金.热态塑性好，但耐蚀性差。热态塑性好，但耐蚀性差。常用合金常用合金有有 LC4(7A04)、LC9(7A09)等，主要用于等，主要用于工工作温度较低作温度较低、受力较大受力较大的结的结构件构件,如如飞机大梁飞机大梁、起落架起落架等等.飞机主起落架 铝及铝合金铝及铝合金 锻铝合金锻铝合金 Al-Cu-Mg-Si系合金系合金 可可锻性好锻性好，力学性能高，

19、力学性能高，用于用于形状复杂的锻件形状复杂的锻件和和模锻件模锻件，如喷气发动机，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等压气机叶轮、导风轮等.lAl-Cu-Mg-Fe-Ni系系耐热锻铝合金耐热锻铝合金 常用牌号有常用牌号有LD7(2A70)、LD8(2A80)、LD9(2A90)等等。用于制造。用于制造150 225下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。蒙皮等。铝及铝合金铝及铝合金美F-117隐身战斗机(所用材料大部分是铝合金)高比强铝合金机翼 铝及铝合金铝及铝合金 2、铸造铝合金、铸造铝合金 包括：包括：Al-Si系：系：代号为代号为ZL1+两位数字顺序

20、号两位数字顺序号 Al-Cu系：代号为系：代号为ZL2+两位数字顺序号两位数字顺序号 Al-Mg系：代号为系：代号为ZL3+两位数字顺序号两位数字顺序号 Al-Zn系：系：代号为代号为ZL4+两位数字顺序号两位数字顺序号 Al-Si系铸造铝合金系铸造铝合金 l又称又称硅铝明硅铝明。其中。其中ZL102(ZAlSi12)是含是含12%Si的铝硅二元合的铝硅二元合金，称为简单硅铝明金，称为简单硅铝明.57712.7%铝及铝合金铝及铝合金在普通铸造条件下，在普通铸造条件下，ZL102组织几乎全部为组织几乎全部为共晶体共晶体，由粗针状的硅晶体和由粗针状的硅晶体和 固溶体组成，强度和塑性都较固溶体组成，

21、强度和塑性都较差。生产上通常用差。生产上通常用钠盐钠盐变质剂进行变质剂进行变质处理变质处理，得到细，得到细小均匀的共晶体加一次小均匀的共晶体加一次 固溶体组织，以固溶体组织，以提高性能提高性能。未变质处理未变质处理 经变质处理经变质处理 ZL102的铸态组织的铸态组织 Al-AiAl-Ai系铸造铝合金系铸造铝合金 加入其他合金元素的铝硅铸造加入其他合金元素的铝硅铸造合金称合金称复杂复杂(或特殊或特殊)硅铝明硅铝明。Al-Si系铸造铝合金的系铸造铝合金的铸造性能铸造性能好好，具有优良的，具有优良的耐蚀性耐蚀性、耐热耐热性性和和焊接性能焊接性能。活塞活塞(裙部为铝硅合金裙部为铝硅合金)l用于制造飞

22、机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶片、发动机活塞等。Al-AiAl-Ai系铸造铝合金系铸造铝合金 Al-Cu系铸造铝合金系铸造铝合金 这类合金的这类合金的耐热性好耐热性好，强度较高强度较高；但密度大，铸造；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。系合金。汽缸头l常用代号有常用代号有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。主要用于等。主要用于制造在制造在较高温度较高温度下工作下工作的高强零件，如内燃机的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。汽缸头、汽车活塞等。铸造铝合金铸造铝合金 Al-Mg系铸造铝系铸造铝合金合金 这类合金的这

23、类合金的耐蚀性耐蚀性好好，强度高强度高，密度，密度小；但铸造性能差小；但铸造性能差,耐热性低。耐热性低。l常用代号为常用代号为ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等等.l主要用于制造主要用于制造外形简单外形简单、承受、承受冲击载荷冲击载荷、在、在腐蚀性腐蚀性介介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。鼓风机密封件等鼓风机密封件等(ZL102、301)铸造铝合金铸造铝合金 Al-Zn系铸造铝合金系铸造铝合金 这类合金的这类合金的铸造性能好铸造性能好，强度较高强度较高，可自然时效强，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。化；但密度大

24、，耐蚀性较差。l常用代号为常用代号为ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等等.l主要用于制造形状复主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、杂受力较小的汽车、飞机、仪器零件。飞机、仪器零件。铸造铝合金铸造铝合金 铜及铜合金铜及铜合金 一、铜及铜合金性能特点一、铜及铜合金性能特点 纯铜呈紫红色，故又称紫铜，纯铜呈紫红色，故又称紫铜，具有具有面心立方面心立方晶格，无同素异晶格，无同素异构转变，无磁性。构转变，无磁性。纯铜具有优良的纯铜具有优良的导电性导电性和和导热导热性性，在大气、淡水和冷凝水中，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。有良好的耐蚀性。塑性好。热轧铜合

25、金热轧铜合金 有色金属及其合金有色金属及其合金 铜合金常加元素为铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又保持了纯铜等，既提高了强度，又保持了纯铜特性特性.铜管铜管铜与黄铜带铜与黄铜带 铜合金分为铜合金分为黄铜、青铜黄铜、青铜、白铜、白铜三大类。三大类。铜及铜合金铜及铜合金 二、黄铜二、黄铜 以锌为主要合金元素的铜合金称为以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜黄铜。黄铜按化学成分可分为黄铜按化学成分可分为普通黄铜普通黄铜和和特殊黄铜特殊黄铜。按工艺可分为按工艺可分为加工黄铜加工黄铜和和铸造黄铜铸造黄铜。黄铜棒黄铜棒 铜及铜合金铜及铜合金 1、普通

26、黄铜、普通黄铜 铜与锌的铜与锌的二元合金二元合金称为普通黄铜。称为普通黄铜。加工普通黄铜加工普通黄铜的牌的牌号为：号为：H(黄黄)+表表示示铜铜平均平均百分含量百分含量的数字，如的数字，如H68。l从铜锌合金相图可以看出黄铜有从铜锌合金相图可以看出黄铜有 和和+两种组织两种组织,分别称分别称单相黄铜单相黄铜和和两相黄铜两相黄铜。黄黄 铜铜普通黄铜的显微组织普通黄铜的显微组织 单相黄铜单相黄铜 两相黄铜两相黄铜 黄黄 铜铜 黄黄 铜铜 单相黄铜塑性好。单相黄铜塑性好。常用牌号有常用牌号有H80、H70、H 68。适于制造冷变形零件，如适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。弹壳、冷凝器管等。两相

27、黄铜热塑性好两相黄铜热塑性好,强度高强度高.常用牌号有常用牌号有H59、H62。适于制造受力件，如垫圈适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。弹簧、导管、散热器等。冷凝器管冷凝器管汽车机油泵衬套汽车机油泵衬套 黄黄 铜铜 2、特殊黄铜、特殊黄铜 在普通黄铜的基础上加入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。等元素形成特殊黄铜。加工特殊黄铜的牌号为：加工特殊黄铜的牌号为：H(黄黄)+主加主加元素符号元素符号(Zn除外除外)+铜铜平均百分含量平均百分含量+主加元素主加元素平均百分含量平均百分含量,如如HPb59-1.特殊黄铜特殊黄铜强度强度、耐蚀性耐

28、蚀性比普比普通黄铜好，铸造性能改善。通黄铜好，铸造性能改善。黄铜制品黄铜制品 黄黄 铜铜 常用牌号有常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等。等。主要用于主要用于船舶船舶及及化工零件化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。桨、轴承、衬套及阀体等。黄黄 铜铜 三、青铜三、青铜 除黄铜和白铜外的其他铜合金除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为统称为青铜青铜。加工青铜的牌号为：加工青铜的牌号为：Q+主加主加元素符号元素符号及其平均及其平均百分含量百分含量+其他元素其他元素平均百分

29、含量平均百分含量 如如QSn4-3(含含4%Sn、3%Zn).常用青铜有常用青铜有锡青铜锡青铜、铝青铜铝青铜、铍青铜铍青铜、硅青铜硅青铜、铅青铜铅青铜等。等。青铜制品青铜制品 铜及铜合金铜及铜合金 1、锡青铜、锡青铜 是以锡为主加元素的铜合金，是以锡为主加元素的铜合金，锡含量一般为锡含量一般为314%。锡青铜铸造锡青铜铸造流动性差流动性差，铸件密，铸件密度低，易渗漏，但度低，易渗漏，但体积收缩率体积收缩率在有色金属中最小在有色金属中最小。锡青铜锡青铜耐蚀性耐蚀性良好，在良好，在大气大气、海水海水及及无机盐无机盐溶液中的耐蚀性溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在比纯铜和黄铜好，但在硫酸硫酸、盐酸盐

30、酸和和氨水氨水中的耐蚀性较差。中的耐蚀性较差。锡青铜锭锡青铜锭Cu-Sn相图相图 青青 铜铜 常用牌号有常用牌号有QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。等。l主要用于耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。锡青铜管船用青铜软船用青铜软管快速接头管快速接头阀阀(锡青铜阀锡青铜阀体、阀盖体、阀盖)锡青铜锡青铜 2、铝青铜、铝青铜 以铝为主加元素以铝为主加元素的铜合金，铝含的铜合金，铝含量为量为511%。强度强度、硬度硬度、耐耐大型水力发电设备中的抗磨环大型水力发电设备中的抗磨环 磨性磨性、耐热性耐热性及及耐蚀性耐蚀性高于黄铜和锡青铜，高于黄铜和锡青铜，铸造铸造性性能好

31、，但能好，但焊接焊接性能差。性能差。l常用牌号有常用牌号有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。等。l主要用于制造主要用于制造船舶船舶、飞机飞机及及仪器仪器中的中的高强高强、耐磨耐磨、耐蚀件耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。青青 铜铜 3、铍青铜、铍青铜 以铍为主加元素的铜合金，以铍为主加元素的铜合金，铍铍含量为含量为1.72.5%。具有具有高的强度高的强度、弹性极限弹性极限、耐磨性耐磨性、耐蚀性，良好的、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵价格较贵.铍青铜制品铍青铜

32、制品l常用牌号有常用牌号有QBe2、QBe1.7、QBe1.9等等。l用于重要的用于重要的弹性件弹性件、耐磨耐磨件件，如，如精密弹簧精密弹簧、膜片膜片，高速、高压轴承及防爆工高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件具、航海罗盘等重要机件.青青 铜铜 普通白铜是普通白铜是Cu-Ni二元合金，具有较高的二元合金，具有较高的耐蚀性耐蚀性和抗和抗腐蚀疲劳腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。性能及优良的冷热加工性能。普通白铜牌号：普通白铜牌号：B+镍镍的平均的平均百分含量百分含量，如，如B5。常用牌号有常用牌号有B5、B19等等。用于在。用于在蒸汽蒸汽和和海水海水环境下工环境下工作的作的精密机械精密机

33、械,仪表零件仪表零件及冷凝器及冷凝器,蒸馏器蒸馏器,热交换器等热交换器等.白铜件白铜件l四、白铜四、白铜l以以镍镍为主要合金元素的铜为主要合金元素的铜合金称合金称白铜白铜。分。分普通白铜普通白铜和和特殊白铜特殊白铜。铜及铜合金铜及铜合金 特殊白铜特殊白铜是在普通白铜基础上添加是在普通白铜基础上添加Zn、Mn、Al等元等元素形成的，分别称素形成的，分别称锌白铜锌白铜、锰白铜锰白铜、铝白铜铝白铜等。等。其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。常用牌号如常用牌号如BMn40-1.5(康铜康铜)、BMn43-0.5(考铜考铜)。用于制造精密机械、仪表零件及用于制造精密机械、仪表

34、零件及 医疗器械等。医疗器械等。康铜热偶康铜热偶白铜型材白铜型材 铜及铜合金铜及铜合金 轴承合金轴承合金 制造滑动轴承的制造滑动轴承的轴瓦轴瓦及其内衬的及其内衬的耐磨合金耐磨合金称为称为轴承轴承合金合金。滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑。滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑 作用的重要部件，由作用的重要部件，由轴承体轴承体和和轴瓦轴瓦两部分组成。两部分组成。l与滚动轴承相比与滚动轴承相比滑动轴承滑动轴承具具有有承载面积大承载面积大，工作平稳工作平稳，无噪音及拆装方便等优点。无噪音及拆装方便等优点。有色金属及其合金有色金属及其合金 一、组织性能要求一、组织性能要求 当轴高速旋转时，轴瓦与

35、轴颈发生当轴高速旋转时，轴瓦与轴颈发生强烈摩擦强烈摩擦，承受，承受轴颈施加的轴颈施加的交变载荷交变载荷和和冲击力冲击力。对轴承合金的性能要求：对轴承合金的性能要求：足够的足够的强韧性强韧性，以承受轴颈施加的交变冲击载荷，以承受轴颈施加的交变冲击载荷.较小的较小的热膨胀系数热膨胀系数，良好的，良好的导热性导热性和和耐蚀性耐蚀性，以，以防止轴与轴瓦之间咬合。防止轴与轴瓦之间咬合。较小的较小的摩擦系数摩擦系数，良好的，良好的耐磨性耐磨性和和磨合性磨合性，以减，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。轴承合金轴承合金 为满足上述性能要求，轴承合金的为满足上述性能要求

36、，轴承合金的组织组织应是应是软的基软的基体体上分布着上分布着硬的质点硬的质点或或硬的基体硬的基体上分布着上分布着软的质点软的质点.当轴旋转时，当轴旋转时，软的基体软的基体（或质点）被（或质点）被磨损磨损而凹陷，而凹陷，减少减少了轴颈与轴瓦的了轴颈与轴瓦的接触面积接触面积，有利于，有利于储存润滑油储存润滑油 和轴与轴瓦间的磨合，而和轴与轴瓦间的磨合，而硬的质点硬的质点(基体基体)则则支撑支撑着着轴颈轴颈，起，起承载承载和和耐磨耐磨作用作用.l软基体软基体(或质点或质点)还能起嵌还能起嵌藏藏外来硬杂质颗粒外来硬杂质颗粒的作用的作用,以避免擦伤轴颈。以避免擦伤轴颈。轴承合金轴承合金 1、锡基轴承合金

37、、锡基轴承合金 是以是以锡为主锡为主并加入少并加入少量量锑锑、铜铜等元素组成等元素组成的合金，熔点较低，的合金，熔点较低，是是软基体硬质点软基体硬质点组织组织类型的轴承合金。类型的轴承合金。l二、常用轴承合金二、常用轴承合金l工业上常用的是工业上常用的是锡基锡基、铅基铅基轴承合金轴承合金,又称又称巴氏合金巴氏合金。l典型牌号为典型牌号为ZSnSb11Cu6。l(其组织为其组织为 基体基体+白亮块状白亮块状SnSbSnSb+星状星状CuCu3 3SnSn)ZSnSb11Cu6合金的显微组织合金的显微组织 轴承合金轴承合金 锡基轴承合金具有锡基轴承合金具有较高的较高的耐磨性耐磨性、导、导热性、耐蚀

38、性和嵌热性、耐蚀性和嵌藏性，摩擦系数和藏性，摩擦系数和热膨胀系数小，但热膨胀系数小，但疲劳强度较低疲劳强度较低，工，工作温度不超过作温度不超过 150，价格高。，价格高。巴氏合金轴瓦巴氏合金轴瓦l广泛用于广泛用于重型动力机械重型动力机械，如，如气轮机气轮机、涡轮机涡轮机和和内燃内燃机机等大型机器的高速轴瓦。等大型机器的高速轴瓦。锡基轴承合金锡基轴承合金 2、铅基轴承合金、铅基轴承合金 是以是以铅为主铅为主加入少量加入少量锑、锡、铜锑、锡、铜等元素的等元素的合金，也是软基体硬合金，也是软基体硬质点型轴承合金。质点型轴承合金。典型牌号为典型牌号为ZPbSb16Sn16Cu2ZPbSb16Sn16C

39、u2合金的显微组织合金的显微组织(+)共晶基体共晶基体+方块状方块状SnSb+针状针状Cu3Sn 轴承合金轴承合金 铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金，但其如锡基轴承合金，但其成本低成本低，高温强度好，有自，高温强度好，有自润滑性。润滑性。l常用于常用于低速低速、低载低载条件下条件下工作的设备工作的设备,如汽车、拖如汽车、拖拉机曲轴的拉机曲轴的轴承等。轴承等。内燃机轴瓦内燃机轴瓦 铅基轴承合金铅基轴承合金 锡基和铅基轴承合金强度比较低，为提高其承载锡基和铅基轴承合金强度比较低，为提高其承载能力和使用寿命，生产上常采用能力和使用

40、寿命，生产上常采用离心浇注法离心浇注法，将，将它们它们镶铸镶铸在在低碳钢轴瓦低碳钢轴瓦上，形成一层薄而均匀的上，形成一层薄而均匀的内衬，成为内衬，成为双金属轴承双金属轴承。表面保护层表面保护层 减磨层减磨层 镍栅层镍栅层 轴承合金轴承合金 衬背衬背 轴承合金轴承合金钢种钢种C%典型牌号典型牌号合金元素作用合金元素作用热处理热处理使用状态下组织使用状态下组织性能性能用途用途碳素结碳素结构钢构钢0.4Q195Q235热轧空热轧空冷冷F+P塑性塑性,焊接性焊接性好好建筑结建筑结构构低合金低合金高强度高强度钢钢0.2Q345(16Mn)Mn:强化强化F,增加增加P,降低降低脆转温度脆转温度热轧空热轧空

41、冷冷F+P塑性塑性,焊接性焊接性好好桥梁桥梁,船舶船舶,容器容器渗碳钢渗碳钢0.10.252020Cr20CrMnTiCr,Mn:提高提高淬透性淬透性,强强化化F,Ti:细化细化晶粒晶粒渗碳渗碳+淬淬火火+低温低温回火回火表面：表面：M回回+A(少量少量)+颗粒颗粒状状Fe3C心部心部：M回回+F表硬表硬里韧里韧轴、齿轴、齿轮轮调质钢调质钢0.30.54540Cr40CrNiMoCr,Ni:提高淬透提高淬透性性,强化强化F,Mo:防止第二防止第二类回火脆性类回火脆性调质调质S回回良好综良好综合力学合力学性能性能轴、齿轴、齿轮轮弹簧钢弹簧钢0.60.90.450.765Mn60Si2MnCr,M

42、n:提高淬提高淬透性透性,强化强化F；Si:提高屈强比提高屈强比淬火淬火+中中温回火温回火T回回高高 s/b高高-1弹簧弹簧 工业用钢工业用钢 常用金属材料常用金属材料工业用钢（续）工业用钢（续）钢种钢种C%典型牌号典型牌号合金元素作合金元素作用用热处理热处理使用状态下组使用状态下组织织性能性能用途用途滚动轴滚动轴承钢承钢0.951.10GCr15Cr:提高淬提高淬透性透性,耐磨耐磨耐蚀性耐蚀性球退球退+淬淬火火+低温低温回火回火M回回+A(少少量量)+颗粒状颗粒状Fe3C高耐磨高耐磨高高-1足够足够ak滚动轴滚动轴承承耐磨钢耐磨钢1.01.3ZGMn13Mn:形成形成A组织组织水韧处水韧处理

43、理表：表：M+碳化物碳化物心：心：A高耐磨高耐磨耐冲击耐冲击铲齿，铲齿，履带板履带板碳素工碳素工具钢具钢0.651.35T7T13球退球退+淬淬火火+低温低温回火回火M回回+A(少少量量)+颗粒状颗粒状Fe3C高硬度高硬度高耐磨高耐磨冲子、冲子、丝锥、丝锥、锉刀锉刀低合金低合金工具钢工具钢0.751.59SiCrSi、Cr：提：提高淬透性高淬透性球退球退+淬淬火火+低温低温回火回火M回回+A(少少量量)+颗粒状颗粒状Fe3C高硬度高硬度高耐磨高耐磨低速刃低速刃具具高速钢高速钢0.71.5W18Cr4VCr:提高淬透性；提高淬透性；W、V：提高：提高热硬、耐磨性热硬、耐磨性锻、退火、锻、退火、淬

44、火淬火+三三次回火次回火M回回+A(少少量量)+颗粒状碳颗粒状碳化物化物高热硬高热硬高硬度高硬度高耐磨高耐磨高速刃高速刃具具 常用金属材料常用金属材料钢种钢种C%典型牌号典型牌号合金元素作用合金元素作用热处理热处理使用状态组织使用状态组织性能性能用途用途冷作冷作模具模具钢钢1.42.3Cr12Cr12MoVCr:提高淬透提高淬透性。性。MoV:提提高耐磨性高耐磨性锻，退，锻，退，淬火淬火+低低温回火温回火M回回+A(少量少量)+颗粒状碳化物颗粒状碳化物高硬度高硬度高耐磨高耐磨冷冲模冷冲模挤压模挤压模热锻热锻模钢模钢0.50.65CrNiMo5CrMnMo合金元素作用合金元素作用同调质钢同调质钢

45、调质调质S回回抗热疲抗热疲劳劳热锻模热锻模压铸压铸模钢模钢0.30.63Cr2W8V合金元素作用合金元素作用同高速钢同高速钢淬火淬火+回回火火M回回+A(少量少量)+颗粒状碳化物颗粒状碳化物抗热疲抗热疲劳劳,耐磨耐磨压铸模压铸模不不锈锈钢钢0.03-0.951Cr13,2Cr13Cr:提高耐蚀提高耐蚀性；性；Ni:形成形成A；Ti:防止晶间防止晶间腐蚀腐蚀调质调质S回回高耐蚀高耐蚀性性(随随C%增增加加,耐蚀耐蚀性下降性下降)汽轮机叶片汽轮机叶片3Cr13,4Cr13淬火淬火+低温低温回火回火M回回医疗器医疗器械械0Cr13不能热处理不能热处理F硝酸氮肥硝酸氮肥工业工业1Cr18Ni9Ti固溶

46、处理固溶处理A化工管化工管道道耐耐热热钢钢15CrMo,12Cr1MoVCr,Si:提高抗氧化提高抗氧化性性;Mo:提高提高T再；再；V,Ti:弥散强化弥散强化;Ni:形成形成A组织组织正火正火F+P高热强高热强性性,高抗高抗氧化性氧化性锅炉零锅炉零件件4Cr9Si2,1Cr11MoV调质调质S回回气阀气阀,叶片叶片1Cr18Ni9Ti固溶固溶A过热器过热器管管 常用金属材料常用金属材料-工业用钢（续）工业用钢（续）铸铁铸铁铸铁铸铁名称名称牌号举例牌号举例获得方法获得方法组织组织热处理热处理用途用途灰铸灰铸铁铁HT250(最低抗拉强度最低抗拉强度为为250MPa)液态金属石液态金属石墨化墨化+

47、孕育孕育处理处理基体基体(F、P、F+P)+片状片状石墨石墨去应力，去应力，消除白口，消除白口，表面淬火表面淬火机床床机床床身身可锻可锻铸铁铸铁KTZ450-06(最低抗拉强度最低抗拉强度为为450MPa,最低最低延伸率为延伸率为6%)白口白口+石石墨化退火墨化退火基体基体(F、P)+团絮状石团絮状石墨墨石墨化石墨化退火退火车轮壳，车轮壳，管接头管接头球墨球墨铸铁铸铁QT500-7(最低抗拉强度最低抗拉强度为为500MPa,最低最低延伸率为延伸率为7%)液态金属石液态金属石墨化墨化+球化球化处理处理+孕育孕育处理处理基体基体(F、P、F+P)+球状球状石墨石墨可进行可进行各种热各种热处理处理柴

48、油机柴油机曲轴曲轴 常用金属材料常用金属材料 有色金属及其合金有色金属及其合金合金合金牌号举例牌号举例牌号含义牌号含义性能性能用途用途铝铝合合金金LF55号防锈铝合金号防锈铝合金耐蚀、塑性好耐蚀、塑性好冷成型件冷成型件LY1111号硬铝合金号硬铝合金强硬度高强硬度高冲压模锻件冲压模锻件LC44号超硬铝合金号超硬铝合金高强高强受力大结构件受力大结构件LD77号锻铝合金号锻铝合金可锻、耐温可锻、耐温锻件锻件ZL1022号号Al-Si铸造合金铸造合金耐蚀耐蚀,铸造性好铸造性好汽缸、活塞汽缸、活塞ZL2011号号Al-Cu铸造合金铸造合金耐热耐热,强度较高强度较高较高温高强件较高温高强件ZL3011号

49、号Al-Mg铸造合金铸造合金耐蚀耐蚀,高强高强舰船配件舰船配件ZL4011号号Al-Zn铸造合金铸造合金高强高强,铸造性好铸造性好汽车飞机零件汽车飞机零件铜铜合合金金H68含含68%Cu(32%Zn)黄铜黄铜塑性好塑性好冷变形件冷变形件HPb59-1含含59%Cu,1%Pb(40%Zn)黄铜黄铜高强高强船舶及化工零件船舶及化工零件QAl7含含7%Al 的铝青铜的铝青铜高强高强,耐磨耐磨,耐蚀耐蚀船舶飞机零件船舶飞机零件钛合金钛合金TC44号号+型钛合金型钛合金高强高强,耐蚀耐蚀,耐热耐热400400航空件航空件巴氏合巴氏合金金ZSnSb11Cu6Sn基轴承合金基轴承合金耐磨耐磨,导热导热,耐蚀

50、耐蚀重型动力轴承重型动力轴承ZPbSb16Sn16Cu2Pb基轴承合金基轴承合金高温高强高温高强低速低载设备低速低载设备 常用金属材料常用金属材料 过程装备材料选用的一般原则过程装备材料选用的一般原则 基本原则是使用性能、加工工艺性能和经济性。可靠基本原则是使用性能、加工工艺性能和经济性。可靠性、资源、能源、环保原则也逐渐成为重要原则。性、资源、能源、环保原则也逐渐成为重要原则。选材原则和材料数据库、专家系统简介选材原则和材料数据库、专家系统简介失效形式失效形式性能要求性能要求使用性能原则使用性能原则经济性原则经济性原则选材选材（材料组分）（材料组分）生产运行生产运行工作条件工作条件加工工艺加