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1、第二章 金属材料的简介,2.1 Steels,2.2 Aluminum alloys,2.5 Magnesium alloys, 2.4 Titanium alloys, 2.3 copper alloys,2.1 工业用钢,钢铁材料铁碳合金 钢铸铁,其它元素,常存元素,偶存元素,隐存元素,合金元素,Mn、Si、S、P,Cu、Ti、V、Re,N、O、H,非碳化物形成元素 Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B,碳化物形成元素 Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr,稀土 Re,Carbon: Increases hardness , Forms Nb, Cr and V carbides M
2、olybdenum: Adds corrosion resistance. Vanadium: Paired with Mo to improves creep resistance Chromium: strong oxide former, Raises YS, TS. Niobium: Potent carbide former: especially good for creep Silicon: More oxidation resistance, Can increase ultimate strength Nickel: Reduces thermal expansion Man
3、ganese: solid solution strengthening,钢的分类,化学成分,冶金质量,碳素钢,合金钢,低碳钢（C%0.25%）,中碳钢（C%=0.25%0.60%）,高碳钢（C%0.6%）,低、中高合金钢（合金元素含量分）,锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢（合金元素的种类）,含有害杂质硫、磷的多少,冶炼时脱氧程度,普通钢（S%0.055%，P%0.045%）,高级优质钢（S%0.030%，P%0.035%）,优质钢（S%、P%0.040%）,半镇静钢,沸腾钢（脱氧不完全）,镇静钢（脱氧较完全）,钢的分类,用途,工具钢,结构钢,特殊钢,工程构件用钢和机器零件用钢,刃具钢、量具钢
4、、模具钢,不锈钢、耐热钢,金相组织,钢退火态的金相组织,钢正火态的金相组织,亚共析钢,过共析钢,共析钢,珠光体钢,奥氏体钢,马氏体钢,贝氏体钢,我国的钢材编号,原则： （1） 根据编号可以大致看出该钢的成分。 （2）根据编号可大致看出该钢的用途。,一、普通碳钢,二、优质碳素结构钢与合金结构钢,三、碳素工具钢,四、合金工具钢与特殊性能钢,五、专用钢,Nomenclature AISI & SAE10xx Plain Carbon Steels11xx Plain Carbon Steels (resulfurized for machinability) 15xx Mn (10 20%)40xx
5、 Mo (0.20 0.30%)43xx Ni (1.65 - 2.00%), Cr (0.4 - 0.90%), Mo (0.2 - 0.3%)44xx Mo (0.5%)where xx is wt% C x 100example: 1060 steel plain carbon steel with 0.60 wt% CStainless Steel - 11% Cr Q:为何叫Stainless Steel ？,2.2 Al合金,二、铝及其合金的分类与牌号： （一）高纯铝（Fcc） LG1, LG2, LG3, LG4, LG5, 由1 5，Al的含量由99.85 99.99%. （二
6、）工业纯铝： L6, L5, L4, L3, L2, L1, 由6 1，Al的含量由98.8 99.7%. （三）铝合金： LF+数字：防锈铝合金； Ly+数字：硬铝合金； LC+数字：超硬铝合金； LD+数字：锻铝合金； ZL+数字：铸造铝合金； ZL1：Al-Si合金； ZL2：Al-Cu合金； ZL3：Al-Mg合金； ZL4：Al-Zn合金。,Aluminum nomenclature :,Wrought alloys: Pure Al (99.00%) 1xxxAlloyed with:Cu 2xxxMn 3xxx Si 4xxx Mg 5xxxMg + Si 6xxxZn 7xxx
7、Others 8xxx,x: alloy modification xx: 0.xx% Al min,x: alloy modification - 0 is the original alloy- 1-9 are modification #s xx: no special significancethey identify differentAl alloys in a group.,E.g. 6061: Al-Mg,Si,Cu is (Al-.4-.8Si, .7Fe, .15-.4Cu, .15Mn, .8-1.2Mg, .25Zn, .15Ti),Aluminum Nomenclat
8、ure :,Cast alloys: Pure Al (99.00%) 1xx.xAlloyed with:Cu 2xx.xSi (+Cu / Mg) 3xx.x Si 4xx.x Mg 5xx.xZn 7xx.xTin 8xx.x,xx: 99.xx% Al min x: casting (0) -or- ingot (1),xx: no special significancethey identify differentAl alloys in a group. x: casting (0) -or- ingot (1),See: http:/ http:/.nz/alalloy.htm
9、l,Principal Commercial Alloys of AlSummary of alloy types:,2.3 铜（Cu）,2.3.1 性能 铜具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和延展性等物理化学特性。导电性能和导热性能仅次于银，纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。纯铜的新鲜断面是玫瑰红色的,但表面形成氧化铜膜后,外观呈紫红色,故常称紫铜。,黄铜 在纯铜（99.99%）中加入锌，则称黄铜，如含铜量80,含锌量20%的普通黄铜管用于发电厂的冷凝器和汽车散热器上。加入镍称为白铜，剩下的都称为青铜，除了锌和镍以外，加入其它金属元素的所有铜合金均称做青铜，加入什么元素就称为什么元素，最
10、主要的青铜是锡磷青铜和铍青铜。,黄铜,白铜,白铜,在铜中加入镍称为白铜。 白铜因耐蚀性优异，且易于塑性加工和焊接，广泛用于造船、石油、化工、电力、精密仪表、医疗器械等部门作耐蚀结构件。某些白铜还有特殊的电学性能，可制作电阻元件、热电偶材料和补偿导线。在精密电阻用白铜中，重要的有BMn 312锰铜、BMn 401.5康铜、BMn 430.5考铜以及以锰代镍的新康铜（又称无镍锰白铜）。这类合金具有高的电阻率和低的电阻率温度系数，适于制作标准电阻和精密电阻元件。康铜和考铜的热电势高，还可用作热电偶和补偿导线。,青铜,除了锌和镍以外，加入其它金属元素的所有铜合金均称做青铜，加入什么元素就称为什么元素，
11、最主要的青铜是锡磷青铜和铍青铜。青铜是铜和锡的合金，含锡量约占5%10%。有时也指铜和铝、硅、铍、锰所组成的二元或多元合金。这些合金又叫作特种青铜。不含锡的青铜又叫作无锡青铜，一般具有高的耐腐蚀性，良好的润滑性、较高的导电性，还有的是具有良好的机械性能。锡青铜是我国很早就应用起来的合金，这种合金有很好的铸造性，以及很高的耐腐蚀性。在海水、稀硫酸、氢氧化钠溶液，很稀的碳酸钠溶液中化学稳定性很强。用来铸造轴承、泵壳、阀门、齿轮。特种青铜可制作机械零件等。,2.4 钛及其合金,性质：比重小、比强度高、高的塑性、耐热性高、优异的抗腐蚀性能和冷热加工性。 应用：航空、化工、导弹、航天及舰艇等方面。 不足
12、：高温时异常活泼，钛及其合金的熔炼、浇铸、焊接和热处理等都要在真空或惰性气体中进行，加工条件严格，成本较高。,2.4.1 纯钛,882.5 -Ti （密排六方） -Ti （体心立方） 分类：TA1、TA2、TA3 应用：350以下工作的强度要求不高的零件,2.4.2 钛合金,合金元素种类： 稳定化元素：铝、碳、氮、氧、硼等元素，使 同素异晶转变温度升高。 稳定化元素：铁、钼、镁、铬、锰、钒等元素，使同素异晶转变温度下降。 中性元素：锡、锆等元素，对转变温度影响不明显。 合金种类：钛合金（TA） 、钛合金（ TB ）、（）钛合金（ TC ）。,钛合金,组织：固溶体 优点：很好的强度、韧性及塑性。
13、高温下组织稳定，抗氧化能力较强，热强性较好（500600） 。 不足：室温强度一般低于和（）钛合金，不能进行热处理强化。 代表合金：TA5、TA6、TA7,钛合金,组织： 固溶体 优点：合金具有良好的塑性 不足：比重较大，耐热性差及抗氧化性能低。温度高于700时，合金很容易受大气中的杂质气体污染，生产工艺复杂，限制了它的使用。,（）钛合金,组织：、两相共存 优点：耐热性和塑性都比较好，可进行热处理强化，生产工艺较简单。 应用：TC4（Ti-6Al-4V）合金应用最广、最多,2.5 镁合金,特征：最轻的金属结构材料 现状：与铝合金相比，镁合金的研究和发展还很不充分，镁合金的应用也还很有限。目前，镁合金的产量只有铝合金的1。镁合金作为结构应用的最大用途是铸件，其中90以上是压铸件。 主要问题：生产难度大，生产技术还不成熟和完善，耐蚀性较差，高温强度、蠕变性能较低，常温力学性能（强度和塑韧性）低，合金体系少等。,镁合金,铸造镁合金,变形镁合金,合金组元,加工方式,Mg-Al-Zn-Mn系（Az）,Mg-Al -Mn系（AM）,Mg-Al-Si-Mn系（As）,Mg-Al-RE系（AE）,Mg-Zn-Zr n（ZK）,Mg-Zn-RE系（）,
