第四章 常用金属材料.ppt

第四章常用金属材料,金属材料分为两大类铁合金（钢、铸铁和铁合金）非铁合金除铁合金外的所有金属及合金。金属材料中95％为钢铁，是应用最多的工程材料。,碳素钢（碳钢）,碳素钢的合金元素含量低，GB/1330491规定，Cr＜0.30％、Mn＜1.0％、Mo＜0.05％、Si＜0.50％、Ti＜0.05％、W＜0.10％、V＜0.04％。碳素钢中的碳质量分数2.11％，钢中还含有C、Si、Mn、S、P等合金元素。,碳素钢的分类,①按碳质量分数分类②按质量分类③按用途分类,碳素钢中各元素对钢性能的影响,C的影响碳质量分数小于0.9％时，随碳质量分数的增加，钢的强度、硬度呈直线上升，而塑性、韧性下降。当碳质量分数大于0.9％时，硬度继续上升，而强度开始下降，塑性、韧性继续下降。Mn和Si有益元素。通常Mn含量在0.25～0.80％，最高达0.70～1.2％。Mn与S、O可形成MnO、MnS，起到脱氧去硫的作用，从而可降低钢的热脆性；Mn和Si可溶于铁素体中形成固溶体，从而提高钢的强度和硬度。S和P有害元素。S与Fe形成的FeS与Fe在钢中形成低熔点的共晶体（熔点983℃），分布在晶界上，在1000～1200℃对钢进行加热锻造时，共晶体将熔化，使钢产生热脆开裂现象。P与Fe形成的Fe3P极脆。含P量高时，在室温或较低温度进行加热时易变脆开裂，称为冷脆。,一．碳素结构钢（GB70088）,约占钢总产量的70～80％，大部分作工程结构件。牌号QσS质量等级脱氧方法质量等级为A、B、C、D四个等级。脱氧方法F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢）、TZ（特殊镇静钢）；Z、TZ在牌号中不标出。如Q215-AF表示σS≥215MPa，质量为A级的沸腾钢；Q235-Bb表示σS≥235MPa，质量为B级的半镇静钢。用途Q195、Q215、Q235A、Q235B等钢塑性较好，通常轧制成型材，如钢板、钢管等，用于桥梁、建筑、车辆行业；Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。这类钢一般在热轧状态使用，不再进行热处理。,二．优质碳素结构钢,用平炉或电炉冶炼。其中S＜0.035％、P＜0.035％，化学成分加以严格控制，塑性、韧性较高，多用于制造重要的零件。这类钢HBS、σS、σb高，经热处理后力学性能较好。钢的牌号用2位数字表示，数字表示钢的平均含碳量的万分数。45钢表示平均含碳量为0.45％的优质碳素结构钢。数字后加F的为沸腾钢，如08F；数字后加Mn的为含锰量较高的钢,如45Mn。牌号自08，10～80，中间为5进制。08、10钢，含碳量很低，塑性很好，可用来作冲压件。15～25钢，低碳钢，σb不高，而塑性韧性较好，具有良好的冲压性和可焊性，可用来制作冲压件、螺钉、螺帽等。经渗碳淬火后可获得表面硬度高而心部韧性好的零部件，常用作渗碳用钢，亦称碳素渗碳钢。30～50钢，中碳钢，经调质处理后使用，可获得既有一定强度和硬度，又有一定塑性和韧性良好配合的综合力学性能，亦称碳素调质钢，可制作锻件、热冲压件、冷镦件、齿轮、轴类等零件。55～80钢，含碳量较高，强度高而塑性低，具有一定的耐磨性，经热处理后有很高的弹性极限，常用于制造各种弹性零件，亦称碳素弹簧钢。也可用作耐磨零件和机车车轮等。,三.碳素工具钢（GB129886）,碳素工具钢含碳量较高（0.65％～1.35％）。碳素工具钢按S、P含量分为2组第一组是高级优质钢S≤0.020％,P≤0.030％；第二组是优质钢S≤0.030％，P≤0.035％。碳素工具钢的牌号是用“碳或T数字”表示，数字表示钢的平均碳质量分数的千分数。如碳12或T12表示钢的平均碳质量分数为1.2％的碳素工具钢。若是高级优质碳素工具钢，则在钢号数字后加一个“高”或“A”，如T8A或碳8高。如有T8Mn或T8MnA，则表示碳质量分数为0.8％,含Mn量较高的碳素工具钢或高级碳素工具钢。碳素工具钢一般经淬火低温回火后使用，硬度大于64HRC。随着碳质量分数的增加，热处理后钢的耐磨性提高，而塑性、韧性降低。由于碳素工具钢的淬透性不高，故适用于小尺寸的模具、刀具和量具等。T7、T8硬度高，韧性较高，可制作冲头、凿子、锤子等工具；T12、T13等硬度高，韧性较低，可制作锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具。工作温度一般不超过180℃，否则硬度急剧下降。,四.铸造碳钢,用于铸造的碳素钢称为铸造铸钢，简称铸钢。对于形状复杂，而性能要求较高的零件，用锻件及铸件的材料达不到要求时，可选用铸钢件来制造。铸钢一般是亚共析钢，碳质量分数在0.15～0.60％之间.铸钢的牌号是“ZG”加2组数字组成，第一组数字表示屈服强度，第二组数字表示抗拉强度。如ZG230450表示σS为230MPa和σb为450MPa。常用牌号有ZG200400、ZG230450、ZG270500、ZG310570、ZG340640。,五.低淬透性含钛优质碳素结构钢,这类钢淬透性很低，含钛量较高，ωTi0.03％～0.12％,不含其他合金元素。广泛用于制造汽车、拖拉机的小模数齿轮和轴等零件。牌号以2位数字加D、Ti表示。数字表示平均碳质量分数为万分数，D表示低淬透性，Ti表示含钛量。如55DTi表示平均碳质量分数为0.55％的低淬透性含钛优质碳素结构钢。,低合金钢与合金钢,低合金钢与合金钢是以合金元素含量多少区分的；70;,低合金钢与合金钢的分类,合金钢的编号,编号方法原则采用“数字化学元素符号数字”的方法。,（1）合金结构钢编号,前面数字表示钢的平均碳质量分数的万分数，元素符号表示钢中所含的合金元素，用化学符号表示，后面的数字表示合金元素平均含量的百分数。合金元素的平均含量四舍五入。如0.37～0.45％C，0.80～1.10％Cr的铬钢，以40Cr表示；含0.57～0.65％C，1.5～2.0％Si、0.80～1.10％Mn的硅锰钢，以60Si2Mn表示。如含S、P量低的高级优质钢，则在钢号的末尾加以符号“A”或“高”字，如20Cr2Ni4A，表示平均碳质量分数为0.20％、Cr2.0％、Ni4.0％的高级优质合金钢。,（2）滚动轴承钢与易切钢,滚动承钢牌号为“G平均铬质量分数的千分数”组成，碳质量分数不标出。如GCr15（滚铬15）表示平均含铬量为1.5％的滚动轴承钢。易切钢为“Y”碳质量分数的万分数。如Y12、Y20分别表示平均碳质量分数为0.12％、0.20％的易切钢。,（3）合金工具钢,合金工具钢的编号方法与合金结构钢相似，区别的是平均碳质量分数≥1.0％时不标出，＜1.0％时以千分数表示。如9SiCr表示平均碳质量数为0.9％，Si、Cr的平均含量＜1.5％；CrMn表示平均碳质量分数≥1.0％，Cr、Mn平均含量＜1.5％。对于高速钢不论碳质量分数多少，均不标出。如W18Cr4V表示平均碳质量分数为0.7％～0.8％、含钨量为18％、含铬量为4％、含钒量＜1.5％。,（4）特殊性能钢,牌号前面的数字表示平均碳质量分数的千分数。如9Cr18表示碳质量分数为0.9％，含铬量为18％。当平均碳质量分数≤0.03％及0.08％时，在钢号前分别标以“00”及“0”。如00Cr18Ni10表示平均碳质量分数≤0.03％、含铬量为18％、含镍量为10％；又如0Cr19Ni9表示平均碳质量分数≤0.08％、平均含铬量为19％、平均含镍量为9％。,3．合金元素在钢中的作用,常用的合金元素有Mn、Si、Cr、Ti、Ni、V、Mo、W、RE等。,3．合金元素在钢中的作用,（1）合金元素对钢的基本相的影响（2）合金元素对Fe-C状态图的影响（3）合金元素对热处理的影响,（3）合金元素对热处理的影响,1）金元素对钢加热时奥氏体化的影响2）合金元素对过冷奥氏体转变的影响3）合金元素对马氏体转变的影响4）合金元素对淬火钢回火转变及性能的影响,合金钢回火转变特点,①提高合金钢的回火稳定性较高温度回火时仍能保持较高强度和硬度。②合金钢有2次淬火和2次硬化现象合金元素含量较高，残余奥氏体稳定，加热到500～600℃温度范围回火时也不分解，而在冷却时有部分残余奥氏体转变为马氏体，使钢的硬度提高，这种现象称为2次淬火。含W、Mn、V、Cr、Ti等合金元素量高时，在500～600℃回火，会直接从马氏体中析出弥散分布、颗粒细小的特殊碳化物、使钢的硬度不但不会下降，反而有所升高，这种现象称为2次硬化。,合金钢回火转变特点,③回火脆性淬火后，在某一温度范围回火后出现脆化现象，称为回火脆性。在250～350℃回火产生的脆性，称为低温回火脆性或第一类回火脆性；在500～650℃回火产生的脆性，称为高温回火脆性或第二类回火脆性。第一类回火脆性与回火后的冷却速度无关，无法消除。应避开此温度范围。第二类回火脆性与冷却速度有关，快速通过500～650℃，抑制脆化出现。防止第二类回火脆性的主要措施有第一，冶炼时提高钢的纯度，减少杂质元素的含量；第二，采用回火时快速冷却，抑制元素偏聚；第三，在钢中加入适量的Mo、W，也可阻止杂质元素偏聚；第四，采用二次淬火改善杂质元素的分布情况。,二.合金结构钢,1．工程结构钢,（1）低合金结构钢低碳、低合金，C0.2％，合金元素总量3.0％，可分为F-P钢，低碳B钢和低碳M钢。合金有Mn、Ti、V、Nb、Cu、P。Mn是基本强化元素，1.8％时，除固溶强化外，还可细化F晶粒，提高强度、改善塑性。Ti、Nb、V等生成微细碳化物起到细化晶粒和弥散强化作用，提高钢的强度和韧性。少量Cu、P可提高钢对大气的抗蚀能力。一般不进行热处理，在热轧正火状态使用。（2）船钢和锅炉钢专用于造船和锅炉制造的低合金结构钢，有专用牌号。船钢含P量不能太低，以保证一定的抗蚀性，碳质量分数不能太高，以提供良好的焊接工艺。锅炉钢Si含量不能太低，以保证Si氧化膜覆盖于钢的表面，提高钢的强度、韧性和抗氧化性，碳质量分数不能太高，便于焊接。,机器结构用钢之（1）合金调质钢,是指淬火高温回火（调质处理）后使用的结构钢。组织为S回。C为0.30％～0.50％。含有较多的Mn、Cr、Si、Ni、B等，可固溶强化F，增加淬透性；另外含有少量的Mo、W、V等元素，形成特殊碳化物，细化晶粒，提高回火稳定性，防止第二类回火脆性。按淬透性大小可分三类1）低淬透性合金调质钢主要40Cr、40MnB等。合金元素总量2.5％，淬透性低，综合力学性能及工艺性能好，可用于制造中小截面零件。如汽车、拖拉机轴、连杆、齿轮。2）中淬透性合金调质钢主要牌号35CrMo、40CrNi。合金元素总量不大于3.5％，可用于制作大截面、重载齿轮、曲轴和连杆等。3）高淬透性合金调质钢主要牌号40CrNiMoA、40CrMnMo等。合金元素总量达4.0％以上，淬透性高，可用于制作汽轮机的主轴、叶轮等。,机器结构用钢之（2）合金渗碳钢,渗碳直接淬火低温回火，表层为高碳M回Ar合金渗碳体，硬度HRC60～66。心部为FT少量低碳M，硬度HRC25～40；具有表硬，心强韧的特点。C0.10～0.25％。合金Cr＜2.0％、Ni＜4.5％、Mn＜2.0％、B＜0.005％。合金元素具有固溶强化、提高淬透性作用；此外加入V、Mo、W、Ti等强碳化物形成元素，细化晶粒、抑制渗碳时A的长大，改善渗碳能力。可分三类1）低淬透性合金渗碳钢如15Cr、20CrMn等。经渗碳后淬火与低温回火后心部强度较低，强度与韧性配合较差，主要用于制造受力不大，强度、耐磨性要求不高的零件。2）中淬透性合金渗碳钢如20CrMnTi、20Mn2TiB等。合金元素含量≤4.0％，淬透性较好，热处理后表面硬度高，而心部强韧性好，用作承受冲击载荷的齿轮、轴和凸轮盘等。3）高淬透性合金渗碳钢如20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA等。合金元素总量4.0～6.0％，淬透性大，经渗碳淬火低温回火后心部强度很高，强度与韧性配合很好，可制造重载、大截面、强韧性和耐磨性要求高的重要零件，如内燃机车、飞机、坦克用的齿轮、轴、曲轴、连杆等。,机器结构用钢之（3）合金弹簧钢,是一种用于制造各种弹簧或类似零件的专用结构钢。C0.5～0.7％，以保证钢具有高强度、高硬度和韧性。常用的有65Mn、60Si2Mn、55SiMnMoV。有热轧态和冷轧态两种。1）热轧态用于制造ф2～ф50的弹簧，绕制或热压成型后，再淬火和中温回火（450～550℃），组织为S回，43～48HRC。2）冷拉态用于制造截面＜ф2的弹簧，采用冷拉钢丝冷卷成型。成型后在200～250℃油槽中进行消除应力退火后即可使用。,机器结构用钢之（4）滚动轴承钢,用来制造轴承的滚珠、滚针、内外套圈和一些工、量、模具等。C0.9～1.1％，Cr0.5～1.65％，高碳获得高硬度和耐磨性；铬可提高淬透性，细化碳化物，提高耐磨性和韧性。热处理工艺球化退火、淬火和低温退火。轴承钢锻造后的组织为SFe3CⅡ（少量）。精密轴承，淬火后要进行一次冷处理（-60～-80℃），减少Ar含量，然后再低温回火，消除冷处理内应力。,机器结构用钢之（5）易切钢,在钢中加入一定量的S、Pb、Ca、Se、P等合金元素，从而提高钢的可切削性能，这类钢称为易切钢。易切钢的主要合金元素是S，与Mn可形成MnS，切削加工时能自动断屑，切削抗力小，MnS还具有润滑作用，可作为刀具和切屑的润滑剂，延长刀具寿命，降低工件表面粗糙度。,三.合金工具钢,用于制造刃、模、量具等工具。要求高硬度和耐磨性，并有一定韧性和较小的变形。分为刃具钢、模具钢和量具钢3类。,1．合金刃具钢,用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、钻头等。分为低速和高速刃具钢。低速刃具钢有碳素工具钢和低合金刃具钢高速刃具钢都是高合金钢。高速钢在高速切削过程中，刀具刃部工作温度可达600℃，必须选用合金元素含量高的高速钢，使之在600℃左右工作时硬度仍在HRC60以上，保持良好切削性能，又称“锋钢”。高速钢按其所含的主要合金元素可分为W系（如W18Cr4V）和Mo系（如W6Mo5Cr4V2）。共同特点是碳质量分数较高并含有较高的碳化物形成元素W、Mo、Cr、V等。,高速钢的热处理以W18Cr4V为例,工艺流程为下料→锻造→退火→切削加工→淬火后三次高温回火→喷丸→磨削→成品。退火等温退火。加热860～880℃，保温3～4h，随炉缓冷至500～550℃出炉空冷。退火组织S细粒状合金碳化物，硬度为207～225HBS。淬火合金元素总含量高，导热性很差，采用分级预热。常用的是在盐浴炉中加热以防氧化和脱碳。淬火加热温度1270～1280℃，目的使合金元素尽可能多地溶入A，从而在淬火后可获得合金元素含量高的合金马氏体，提高其红硬性和回火稳定性。尺寸小，形状简单工件油淬；形状复杂、变形量小工件分级淬火或等温淬火。组织M淬细粒状合金碳化物较多Ar，硬度为63～64HRC。回火淬火后必须立即回火，以消除淬火内应力、稳定组织、减少Ar量。常用550～570℃回火三次，每次保温1h。使碳化物（W2C、VC等）呈细小弥散状从马氏体中析出，形成第二相弥散强化（即二次硬化）。回火组织M回细粒状合金碳化物少量Ar（1～2％），硬度63～66HRC,2．合金模具钢,专用于制造模具的钢。可分为冷作模具钢热作模具钢塑料模具钢等。,3．合金量具钢,用于制造各种测量工具如量规、千分尺等。要求高硬度（大于62HRC）与耐磨性，热处理变形小，存放和使用过程中，尺寸稳定，始终保持高精度，并有足够韧性和良好加工性。简单量具选用碳素工具钢；高精量具采用低合金工具钢。量具钢的热处理工艺为淬火低温回火。组织M回Ar。对于精度高的量具，通常在淬火后立即进行冷处理（-80℃），使Ar转变，然后再低温回火，另外在精加工前进行一次去应力退火（时效处理），以进一步稳定组织，消除量具的残余内应力。,四.特殊性能钢,指对某些特殊的物理、化学性能和力学性能具有较高指标的钢，主要有高强钢、耐磨钢、耐热钢、耐蚀钢（不锈钢）等。1．高强度钢σb＞1500Mpa，并具有一定强度和韧性。用于航空、火箭导弹等。2．耐磨钢主要指在冲击载荷下发生冲击硬化的高锰钢。主要成分为1.0～1.3％C、11.0～14％Mn（Mn/C10～12），常用牌号ZGMn13。可用作制造防弹板、保险箱钢板、挖掘机的铲齿、轧辊、拖拉机、坦克履带、破碎机锷板等。3.耐热钢金属材料的耐热性包括高温抗氧化性和热强性2个方面，具有良好耐热性能的钢称为耐热钢。,（3）常用耐热钢,1）奥氏体耐热钢1Cr18Ni9Ti、4Cr14Ni14W2Mo等。可在600～750℃使用。广泛用于汽轮机、航空、舰艇、火箭、石油等部门的高温装置的重要构件。一般要进行固溶处理和时效处理后使用。2）铁素体耐热钢可在低于650℃工作。与奥氏体不锈钢相比，合金元素含量较低，工艺性好，价格低廉，故被广泛使用，如15CrMo、1Cr17等可长期在580～650℃使用。3）马氏体耐热钢一般含Cr量高，有较高的抗氧化性和热强性，淬透性好。一般用于600～650℃以下受力较大的零件，如各种汽轮机叶片等。大多调质处理后在回火索氏体下使用。4）珠光体耐热钢合金元素总量3～5％，常用Cr12MoV、15CrMo等。在500℃以下工作，广泛用于动力、石油等部门作为锅炉及管道材料、汽轮机叶片等。,4．耐蚀钢（不锈钢）,将具有抵抗空气、水、酸碱或其他介质腐蚀的钢称为不锈钢1）奥氏体不锈钢（铬镍不锈钢，18-8型）常用1Cr18Ni9和1Cr18Ni9Ti等，碳为0.08～0.15％,Cr为17～19％，Ni为8～10％。是单相奥氏体组织，塑性和耐蚀性均较好。2）铁素体不锈钢典型的是1Cr17钢，C0.12％，含Cr16～18％。含铬量高使钢形成单相铁素体，提高抵抗电化学腐蚀的能力，塑性好，强度低，并具有抗高温氧化性，但不能通过热处理强化，应进行去应力退火，消除冷变形或焊接后的内应力。3马氏体不锈钢常用1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、7Cr17、8Cr17等。其中1Cr13、2Cr13碳质量分数低，耐蚀性和韧性较好，适用于制造高温下在酸、碱、盐中承受冲击的零件。3Cr13、4Cr13碳质量分数增加，则硬度较高，适用于制造在一定腐蚀介质要求高强度的零件。7Cr17、8Cr17碳质量分数和含铬量都增加，硬度、耐磨性提高，适用于制造耐蚀性的工、刃、量具等。,第三节铸铁,1．铸铁的成分铸铁是碳质量分数较高的铁碳合金，常含有C、Si、Mn、S、P五大元素。常用铸铁成分大致为2.5～4.0％C、1.0～3.0％Si、0.5～1.4％Mn、0.02～0.2％S、0.01～0.5％P。此外，还含有一定量的合金元素如Cr、Mo、V、Cu、Al等，含有合金元素的铸铁，称合金铸铁。2．铸铁的特性强度、塑性、韧性比钢差，不能进行锻造。但具有优良铸造性和切削加工性，良好的减摩性、耐磨性、消震性以及缺口敏感性低，并且生产工艺及设备简单，价格低廉，因此，铸铁被广泛地应用于机械制造、冶金、石油化工、交通等工业部门。,3．铸铁的分类,三.灰铸铁,（1）灰铸铁的组织灰铸铁的组织可看作钢的基体上加片状石墨，基体分为3种，即P、PF、F基体。,灰铸铁的性能特点,灰铸铁的抗拉强度只有碳素结构钢的1/3。灰铸铁在凝固冷却过程中析出比体积较大的石墨，使铸铁的收缩率减少；石墨片分割了金属基体，从而使切屑容易脆断，使得灰铸铁的切削加工性良好，但抗拉强度、塑性和韧性极低；由于石墨能起润滑作用以及石墨脱落后的孔洞能起储油作用，故使灰铸铁有优良的减摩性，并具有良好的减震性及低的缺口敏感性。,化学成分,C2.5～4.0％。Si1.0～3.0％。硅有1/3碳当量作用，一般根据力学性能要求确定。Mn0.5～1.2％，锰低则强度和硬度低；锰过高则不利于石墨化。硫使铸铁产生热脆，磷使铸铁产生冷脆。一般控制S0.15％；P1400℃，孕育后尽快浇注，以防孕育衰退。,3、化学成分要求,C与Si一般C3.6～3.9％，Si2.0～2.8％。Mn阻碍石墨化，一般为0.6～0.8％。铁素体球铁0.3～0.6％。S与PS强烈阻碍石墨化，且与Mg合成MgS，降低球化效果，易产生夹渣和引起铸件脆性，其含量应0.07％。P0.1％。,4、牌号与应用,以“QT”后接2组数字表示。第一组为抗拉强度，第二组为最低延伸率。如QT400-15表示球铁抗拉强度不低于400MPa，延伸率不低于15％。GB134888规定球铁有8个牌号。前3个为铁素体基体，塑性较高强度较低，后3个分别为珠光体、回火索氏体、下贝氏体，强度较高而塑性较低。优点优良力学性能，生产工艺简单成本低，可代替锻钢制造重要零件。如曲轴、凸轮轴、活塞等。缺点收缩率大，铸件内应力和白口倾向大。,5、热处理球墨铸铁热处理仅改变基体组织而不改变石墨形状。,（1）退火1）消除内应力退火用于只保持铸态组织的铸件。工艺将铸件加热到500～600℃，保温2～8h，然后随炉冷却。2）高温退火用于铸态存在自由渗碳体而要获得铁素体基体球铁的处理。3）低温退火用于铸态为FP基体而获得铁素体基体球铁的处理。,5、热处理,（2）正火增加基体珠光体的含量，提高强度和耐磨性。1）高温正火用于获得珠光体基体球铁。2）低温正火可获得FP基体球铁，组织比较细密，强度稍低，但塑性韧性较高。正火后一般还要进行去应力退火。,5、热处理,（3）调质处理对于截面大、受力复杂、综合力学性能要求高的铸件，要进行调质处理。最终组织为S回G球状。（4）等温淬火对于一些要求综合力学性能较高，且外形复杂，热处理易变形、开裂的零件，采用等温淬火，获得B下球铁。（5）表面淬火用于零件摩擦表面的强化，如曲轴轴颈、凸轮工作表面和齿轮齿面等。淬火后需低温回火，表层基体为M回。,五.可锻铸铁组织,石墨形状呈团絮状的铸铁称为可锻铸铁，生产上常用的有F、P基体2种。,五.可锻铸铁性能,由于可锻铸铁的石墨呈团絮状，对基体的切割作用小，无明显应力集中现象，其力学性能高于灰铸铁。铁素体基具有较好的塑性，延伸率可达12％；珠光体基具有较高的强度，抗拉强度可达700MPa。可锻铸铁并不可锻，仍属铸造合金。,五.可锻铸铁牌号与应用,以“KT”后接基体种类、最低抗拉强度和最低延伸率表示。铁素体基用黑心“KTH”表示，有4个牌号；珠光体基用“KTZ”表示，有4个牌号；白心可锻铸铁“KTB”生产中应用较少。如KTH37012表示铁素体可锻铸铁σb≥370MPa，δ≥12％；KTZ450-06表示珠光体可锻铸铁σb≥450MPa，δ≥6％。可锻铸铁主要用于承受一定冲击载荷，大批量生产的形状复杂而薄壁的小型零件，如阀体、管接头、万向节壳体等。,六.其他铸铁,1．冷硬铸铁实质上是高碳低硅，再加入少量B、Cr、Mo的低合金铸铁经表面激冷处理获得的，表面有一定深度的白口组织，心部均为灰口组织的铸铁。2．耐磨铸铁耐磨铸铁按耐磨机理分为抗磨铸铁和减摩铸铁2种。,六.其他铸铁,3．蠕墨铸铁组织石墨形状呈蠕虫状的铸铁。基体常用的有F、FP、P三种基体。牌号以“RuT”表示，后面数字表示最低抗拉强度。目前仅有RuT200、RuT300、RuT340、RuT380、RuT420。用途目前主要用于制造强度要求高，组织致密，承受热疲劳载荷，形状复杂的零件，如制动盘、排气管、活塞环、钢锭模等。,蠕墨铸铁,第四节非铁金属及合金,是除钢铁外，所有其他金属的统称（即有色金属）。如铜、铝、锡、铅、镁等。非铁合金是以一种非铁金属为基础，加入一种或几种其他元素熔炼而成的一种新的组成物。生产上常用的有铜合金、铝合金、轴承合金及钛合金等。,一.铜及铜合金,纯铜又称紫铜，ρ8.94g/cm3，面心立方，熔点1083℃。纯铜具有良好的导电、导热及抗蚀性，塑性很好，可进行各种冷、热加工。纯铜无同素异构转变，不能用热处理方法强化，因而常用合金化方法强化。纯铜易产生冷、热脆性，因此，要严格控制杂质的含量纯铜代号以“T”表示，后面数字为序号，数字越大纯度越低。,铜合金,以铜为主要元素，加入少量其他元素形成的合金。强度比纯铜高，并具有许多优良的物理化学性能，常用作工程结构材料。在铜合金中，除Cu-Ni合金形成无限固溶体外，其余常用铜合金都形成有限固溶体，第二相（强化相）多为电子化合物。,铜合金的分类及编号,铜合金的牌号,普通黄铜以“H数字”表示，数字表示平均含铜百分数。如H80，表示ωCu80％的普通黄铜。特殊黄铜以“H主加元素铜百分数主加元素百分数”表示。如HSn62-1，表示Cu62，Sn1，其余为Zn的锡黄铜。青铜以代号“Q主加元素主加元素、辅加元素含量百分数”表示。如QSn7-0.2，表示Sn7，P0.2的锡青铜。铸造铜合金以“ZCu主要合金元素及其含量百分数”表示。如ZCuZn38，表示Zn38，其余为铜的铸造黄铜；如ZCuZn16Si4，表示Zn16，Si4，其余为铜的铸造黄铜。,黄铜（Cu-Zn合金，GB523285）,Cu-Zn二元合金为普通黄铜。Cu-Zn其他合金元素的黄铜，为特殊黄铜。,普通黄铜,普通黄铜Zn＜45。当Zn＜36时，室温组织为α固溶体单相组织。如H96、H80、H68等。有一定强度，色泽美观，塑性很好，可进行冷热加工，适于制作各种冲压零件，如弹壳、套筒等。当Zn36～41时，室温组织为αβ的双相组织，塑性差、硬而脆。当加热至456℃时转变为无序固溶体β，具有良好的塑性，可进行热加工变形，强度高，适用于加工承受一定载荷的零件，如阀杆、螺钉等。,,,,特殊黄铜,在黄铜中加入Al、Sn、Mn、Pb元素，形成锡黄铜、铝黄铜、锰黄铜、铅黄铜等特殊黄铜。合金元素溶入Cu中形成固溶体，细化晶粒，提高合金的强度、耐磨性和改善耐蚀性及切削加工性。Sn提高黄铜在海水中的耐蚀性，提高强度、硬度，用于制造海轮零件；Al在合金表面形成钝化氧化膜，提高黄铜在海水中的耐蚀性，并显著提高合金的强度和硬度，用于制造高强度、耐蚀管材和海轮零件；Mn固溶强化，广泛用于造船业；Pb提高切削加工及耐蚀性，价格低廉，制造各类标准件。,青铜（GB523385）,Cu-Sn合金，但由于铜合金的发展，现已把除Cu-Zn（黄铜）、Cu-Ni（白铜）以外的铜合金统称为青铜。包括锡青铜、铝青铜、铍青铜（硅青铜、铅青铜）等。,铝及铝合金纯铝,物理性能银白色，2.7g/cm3，面心立方晶格，熔点660.24℃。机械性能强度低，导电、导热性好，仅次于银和铜。工艺性能纯铝的铸造性能、可锻性及切削加工性能优良。用途制造电线、电缆。强化方式一般用固溶强化或冷变形强化提高其强度。分类按纯度高低，可分为高纯度铝和工业纯铝。含铝量高于99.93的为高纯铝，以“LG数字”表示，如LG1、LG2、LG3等表示,数字愈大则纯度愈高。工业纯铝以“L序号”表示，如L1、L2、L3等,序号愈大纯度愈低。,铝合金,铝合金中，常用元素有Si、Cu、Mg、Zn、Mn等，这些元素与铝形成有限固溶体，铝合金二元共晶状态图，如图所示。,,铝合金,根据成分及生产工艺特点，分为形变铝合金和铸造铝合金2类。成分位于C左边的合金，在加热时能形成单相固溶体，塑性较高，适于压力加工，故称为形变铝合金。成分位于C右边的合金，都形成两相共晶组织，塑性差，熔点低、流动性好，适于铸造生产，故称为铸造铝合金。,铸造铝合金,形变铝合金,铝合金的牌号,铸铝合金牌号以“ZL3位数”表示，第1位数表示合金系列1铝硅合金，2铝铜合金，3铝镁合金，4铝锌合金；后2位数为序号，如ZL101、ZL201、ZL301、ZL401等。形变铝合金牌号以“L”“F”、“Y”、“C”、“D”表示，分别为防锈铝合金（LF）、硬铝合金（LY）、超硬铝合金（LC）和锻铝合金（LD），后面数字为序号。如LF5、LF21；LY1、LY11；LC4、LC6；LD5、LD7。,作业,P157第1题P158第20题请认真完成,