机械基础第二节黑色金属第三节有色金属及其合金ppt课件

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1、普通碳素结构钢：,Q+屈服强度+质量等级符号+脱氧符号,优质碳素结构钢：,两位数+（元素符号）,碳素工具钢：,T+数字+（A）,数字为碳含量万分数。如45、65Mn,数字为碳含量千分数，A高级优质钢。如T8、T10A,合金结构钢：,两位数+合金元素+数字,两位数为碳含量的万分数，后面数字是元素含量的百分数，如果元素含量低于1.5%，只注符号，不标含量。如20Cr 、60Si2Mn 。,滚动轴承钢：,G+合金元素+数字,数字是元素含量的千分数。如GCr15,合金工具钢：,一位数+合金元素+数字,一位数为碳含量千分数，碳超过1%时不注，其他同合金结构钢。如CrWMn、9Mn2V,不锈钢：,主要有1

2、Cr13 、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr18Ni9等。,灰铸铁：,HT+最低抗拉强度,可锻铸铁：,KT+最低抗拉强度最小伸长率,KT后如有H、Z，H指黑心（铁素体），Z指珠光体。如KT30006、KTZ55004,球墨铸铁：,QT+最低抗拉强度最小伸长率,如Q235A、Q275,如HT300,如QT40018,耐热钢：,主要有1Cr13Si13 、4Cr14Ni14W2Mo、4Cr9Si2等。,铸钢：,主要有ZGMn13。,复习提问,1、指出下列材料的牌号和含义 HT150；GCr15；40Cr；9SiCr；W18CrV；1Cr13；KTZ550-04；15MnTi；60Si2M

3、n,HT150 GCr15 40Cr 9SiCr,最小抗拉强度为150MPa的灰铸铁。,铬平均质量分数为1.5%的滚动轴承钢。,平均碳的质量分数为0.4%，铬含量小于1.5%的合金结构钢。,平均碳的质量分数为0.9%、硅和锰的质量分数小于1.5%的合金工具钢。,复习提问,1、指出下列材料的牌号和含义,W18CrV 1Cr13 KTZ550-04,碳的质量分数大于1%、钨的质量分数为18%、铬的质量分数为%、钒的质量分数小于1.5%的合金工具钢。,碳质量分数为0.1%、铬的质量分数为13%的不锈钢。,最低抗拉强度为550MPa、最小伸长率为4%、珠光体组织的可锻铸铁。,复习提问,1、指出下列材料

4、的牌号和含义,15MnTi 60Si2Mn,平均碳的质量分数0.15%，锰、钛的质量分数小于1.5%的合金结构钢。,平均碳的质量分数为0.6%、硅的质量分数为2%、锰含量小于1.5%的合金结构钢。,复习提问,1、指出下列材料的牌号和含义 2、什么是奥氏体？奥氏体存在于什么状态下？奥氏体性能如何？ 奥氏体是碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体。 奥氏体只存在于高温下。 奥氏体有一定的强度、硬度和良好的塑性、韧性，适于进行锻压加工。,(一)钢的热处理原理 1概述 热处理是将钢在固态加热到一定温度，并在此温度保持一定时间，然后以选定的冷却速度冷却，以改变钢的内部组织，从而获得所需要性能的一种金属加工工艺。

5、 根据热处理的目的和工艺方法的不同，热处理可分为：,六、钢的热处理,热处理方法虽然很多，但任何一种热处理工艺都是由加热、保温、和冷却三个阶段所组成的。热处理工艺过程可用在温度一时间坐标系中的曲线图表示，这种曲线称为热处理工艺曲线。,2钢在加热时的转变 在热处理工艺中，钢的加热目的是为了获得奥氏体，奥氏体是钢在高温状态时的组织，其强度及硬度高，塑性良好，晶粒的大小、成分及其均匀化程度，对钢冷却后的组织和性能有重要影响。因此，钢在加热时，为了得到细小均匀的奥氏体晶粒，必须严格控制加热温度和保温时间，以求在冷却后获得高性能的组织。 3钢在冷却时的转变 冷却是热处理的关键工序，成分相同的钢经加热获得奥

6、氏体组织后，以不同的速度冷却时，将获得不同的力学性能。,(二)钢的退火与正火 1退火与正火的目的 退火与正火常作为中间热处理，主要目的是： 降低硬度，以利切削； 消除残余应力，防变形、开裂； 细化晶粒、改善组织，为最后的热处理作好准备。 2、退火工艺及应用 钢的退火是将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织状态的热处理工艺。 钢的退火方法很多，常用的有完全退火、球化退火和去应力退火。,(1)完全退火 将钢加热到Ac3以上2060，保温后随炉缓冷到600以下，再出炉空冷到室温。,主要用于亚共析钢的铸件、锻件、热轧型材和焊接结构件的退火。,(2)球化退火 将钢加热到Ac

7、1以上2040，缓冷到600出炉空冷到室温。,主要用于消除共析钢和过共析钢组织中的粗片状珠光体，降低硬件度和提高塑性。,(3)去应力退火 将钢加热到Ac1以下温度（一般500650），保温后随炉缓冷到200300出炉空冷到室温。,主要用于消除铸件、焊件及切削加工件的应力，减小变形，稳定尺寸。,由于加热温度较低，过程中无相变发生。,3、正火工艺及应用 正火是指将钢件加热到Ac3（亚共析钢）或Accm（过共析钢）以上3050，经保温后在空气中冷却的热处理工艺。,正火与退火的主要区别是正火冷却速度稍快，得到的组织较细小，强度、硬件度有所提高，操作简单，生产周期短，成本低。所以在实际生产中，凡是能用正

8、火代替退火的零件，就不采用退火处理。,(三)淬火 1淬火 淬火是将钢的组织加热到Ac3或Acm以上3050以上，保温一定时间后在水、盐水或油中快速冷却的热处理工艺。 淬火的目的是获得马氏体组织，使钢具有高硬度和高耐磨性。 （1）淬火工艺 1） 淬火加热温度 对于亚共析钢，淬火温度 一般为Ac3以上3050；对 于共析钢或过共析钢，淬火 加热温度为Ac1以上3050。 在实际生产中，还需根据工件形状、尺寸、淬火介质等综合考虑。,2）淬火加热时间 包括升温和保温时间。 3） 淬火冷却介质 生产中，常用的冷却介质是水、油、碱或盐类水溶液。,（2）淬火冷却方法 单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火

9、1）单液淬火法 将加热后的钢件放到一种淬火介质中连续冷却到室温。 操作简单，易实现自动化；但易产生淬火缺陷。 2）双液淬火法 将加热后钢件先放到冷却能力较强的介质（水或盐碱溶液）中，待温度降到300400时，取出迅速投入到冷却速度较慢的油中冷却到室温。 此法可有效地降低内应力，防止钢件的变形和开裂。,3）分级淬火法 将加热钢件先放入盐浴或碱浴中冷却，停留一段时间，待其心部与表面的温差减小后再取出放在空气中冷却。 此法比双质介淬火容易控制，能防止钢件变形和开裂，而且硬度也较均匀。 适用于形状复杂、尺寸较小、要求精密的零件。 4）等温淬火法 将加热钢件放到温度稍高于230的盐浴中，停留较长时间后，

10、取出在空气中冷却。 此法淬火后的钢件硬度较低，但能在获得高强度的同时还具有良好的塑性；应力和变形都很小，但生产周期长、效率低。 主要用于形状复杂、强度和韧性要求较高的钢件。,2、钢的淬透性与淬硬性 淬透性是指钢在一定条件下淬火时淬硬层所能进入的深度。 如果某种材料的淬硬层深，我们就说它的淬透性好。 淬硬性指钢在理想条件下淬火所能达到最高硬度的能力。 淬透性好的钢，其淬硬性不一定高。 3、淬火缺陷及防止方法 （1）硬度不足 原因：加热温度过低，保温时间不足或冷却速度太慢。 消除办法：正火后重新淬火。,（2）过热或过烧 过热或过烧，使钢脆性增加、强度低、塑性和韧性变差。 原因：加热温度过高或保温时

11、间过长。 消除办法：正火或退火后重新淬火。 （3）变形或开裂 原因：钢件在加热或冷却时，工件表层与心部温差较大。 解决办法：变形可校正，开裂只能报废。,(四)回火 钢的回火是指将淬火后的钢，在组织转变为奥氏体的临界温度以下加热，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 1、淬火钢件回火的目的 消除或减少淬火应力，降低脆性，防止工件变形开裂。 稳定组织，从而稳定工件的尺寸。 调整硬度、强度，提高塑性，使工件获得较好的力学性能。 2回火种类 常用的回火方法有低温回火、中温回火、高温回火。,2回火种类 低温回火（150250） 目的：减小淬火应力和脆性、保持淬火后的高硬度和耐磨性。 应用：各种工模

12、具、滚动轴承及渗碳、表面淬火的零件。 中温回火（350500） 目的：获得高的弹性极限、屈服强度和较好的韧性。 应用：用于各种弹簧和某些模具。 高温回火（500650） 目的：获得强度、塑性、韧性都较好的综合力学性能。 应用：用于各种重要结构件，也可作为某些精密零件的预先热处理。,调质处理=淬火+高温回火，所以中碳范围的结构钢又称调质钢。,常用的表面热处理方法有表面淬火及化学热处理两种。 （一）表面淬火 （1）火焰加热表面淬火 （2）感应加热表面淬火,七、钢的表面热处理,表面淬火视频,（二）化学热处理 化学热处理是指将钢件放入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层，以改变其表层

13、化学成分、组织和性能的热处理工艺。 化学热处理种类很多，最常用的是渗碳和渗氮。 （1）钢的渗碳将工件置于渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入工件表层的化学热处理工艺。 （2）钢的渗氮是指在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。,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为有色金属。,有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具,有许多优良的特性，如特殊的电、磁、热性能，耐蚀性能及高的比强度(强度与密度之比)等，已成为现代工业中不可缺少的金属材料.,汽车上常用的有色金属主要有铝、铜及其合金。,一、 铝及铝合金,(一)、铝及铝合金

14、性能特点 纯铝具有银白色金属光泽，密度小(2.72 )，熔点低(660.4), 导电、导热性能优良。 塑性好、有良好的蚀性。,铝合金制造的机翼,铝合金比强度高，同时还保持铝耐蚀性好、导热性好、质量轻的优点 。 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、变形铝合金 这类铝合金的特点是塑性好，可进行冷热状态下的压力加工。分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和锻造铝合金等。,按铝合金的成分和工艺性能，可分为变形铝合金和铸造铝合金两类。,（1）防锈铝合金 主要指铝锰系、铝镁系合金,卫星天线（LF2）,特点是具有很高的抗蚀性，故常称为防锈铝

15、合金。此外，还具有良好的塑性和一定的焊接性能，但强度较低，不能进行热处理，只有经过冷加工变形才能使其强化。,（2）硬铝合金 主要指铝-铜-镁系、铝-铜-锰系合金,飞机翼梁(腹板为硬铝合金),通过淬火时效处理而获得相当高的强度，在淬火时效状态下有较好的切削加工性，但耐蚀性较差。,（3）超硬铝合金 属于Al-Cu-Mg-Zn系合金,另外还加入少量的铬、锰。强度在铝合金中最高，故称超硬铝。,超硬铝主要用作要求重量轻而受力较大的结构件，如飞机上一些构件。,飞机主起落架,（4）锻造铝合金 化学成分和硬铝相似。,能通过时效处理来提高强度。加热后有良好的塑性，可进行热变形加工。用于制作飞机零件。,压气机叶片

16、,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,防锈铝、硬铝、超硬铝、锻造铝的牌号： 防锈铝合金的牌号：“LF”+顺序号。 “LF”是“铝防”两字汉语拼音的第1个字母。 例LF5、LF11表示顺序号为5或11的防锈铝合金。 同理，LY12： 顺序号为12的硬铝合金； LC6： 顺序为6的超硬铝合金； LD10： 顺序号为10的锻造铝合金。,2、铸造铝合金 用来制造铸件的铝合金,俗称铸铝。 铸铝分为铝硅合金、铝铜合金、 铝镁合金、铝锌合金，即Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系等。,铝硅合金 铝硅合金广泛用于制造内燃机的活塞、气缸体、气缸盖、风扇叶片,电机、仪表外壳及形状复杂的结构件。,活塞(裙部为铝硅合金),铝镁合金 铝镁合金的特点是密度小、耐蚀性好、强度高,但铸造性能差,易产生热裂和缩松。 多用于承受冲击、振动载荷和腐蚀条件下工作的零件 铝锌合金 强度较高,但耐蚀性较差