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1、第三章第三章 金属材料金属材料l工业用钢工业用钢按化学成分分为按化学成分分为碳素钢碳素钢和和合金钢合金钢两大类。两大类。l碳素钢碳素钢是指含碳量在是指含碳量在0.0218%2.11%0.0218%2.11%的的铁碳铁碳合金。合金。l合金钢合金钢是指为了提高钢的是指为了提高钢的 性能，在碳钢基础上有意性能，在碳钢基础上有意 加入一定量合金元素加入一定量合金元素所获所获 得的铁基合金。得的铁基合金。第一节第一节 工业用钢工业用钢（一）钢的新分类方法（一）钢的新分类方法（一）钢的新分类方法（一）钢的新分类方法一、一、 钢的分类及编号钢的分类及编号钢钢非合非合金钢金钢低合低合金钢金钢合金钢合金钢普通质
2、量非合金钢普通质量非合金钢优质非合金钢优质非合金钢特殊质量非合金钢特殊质量非合金钢普通质量低合金钢普通质量低合金钢优质低合金钢优质低合金钢特殊质量低合金钢特殊质量低合金钢优质合金钢优质合金钢特殊质量合金钢特殊质量合金钢1 1、按用途分类、按用途分类、按用途分类、按用途分类 （二）钢的通常分类（二）钢的通常分类工程用钢工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆建筑、桥梁、船舶、车辆渗渗 碳碳 钢钢调调 质质 钢钢弹弹 簧簧 钢钢滚动轴承钢滚动轴承钢机器用钢机器用钢结结 构构 钢钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢工工 具具 钢钢特特 殊殊 性能性能 钢钢挤压模具挤压模具不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨
3、钢2 2、按化学成分分类按化学成分分类按化学成分分类按化学成分分类 中碳钢中碳钢 0.250.6%C高碳钢高碳钢 0.6%C低碳钢低碳钢 0.25%C低合金钢低合金钢 合金元素总量合金元素总量 5%中合金钢中合金钢 合金元素总量合金元素总量 510%高合金钢高合金钢 合金元素总量合金元素总量 10%碳素钢碳素钢合金钢合金钢3 3、按质量分类、按质量分类、按质量分类、按质量分类l钢的质量是以杂质磷、硫的含量来划分的。钢的质量是以杂质磷、硫的含量来划分的。l分为分为普通钢普通钢、优质钢优质钢、高级优质钢。高级优质钢。l l根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：根据现行标准，各质量等级钢的磷、
4、硫含量如下：根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：普通钢：普通钢：P P 0.045%0.045%，S S 0.05%0.05%。优质钢：优质钢： P P，S S 0.035%0.035%。高级优质钢：高级优质钢： P P，S S 0.025%0.025%。4 4、按冶炼方法分类、按冶炼方法分类、按冶炼方法分类、按冶炼方法分类平炉炼钢平炉炼钢平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢电炉钢电炉钢 按按 炉炉 别别 分分珠光体钢珠光体钢贝氏体钢贝氏体钢马氏体钢马氏体钢铁素体钢铁素体钢奥氏体钢奥氏体钢莱氏体钢莱氏体钢 按正火组织分按正火组织分亚共析钢亚共析钢共共 析
5、析 钢过共析钢过共析钢钢 按退火组织分按退火组织分5 5、按金相组织分类、按金相组织分类、按金相组织分类、按金相组织分类齿齿齿齿轮轮轮轮刀刀刀刀具具具具（三）钢的编号（三）钢的编号l l我国钢材的编号是按我国钢材的编号是按我国钢材的编号是按我国钢材的编号是按C C含量含量含量含量、合金合金合金合金元素种类和数量元素种类和数量元素种类和数量元素种类和数量、质量级别质量级别质量级别质量级别来编写的。来编写的。来编写的。来编写的。采用采用采用采用汉语拼音字母汉语拼音字母汉语拼音字母汉语拼音字母、化学元素符化学元素符化学元素符化学元素符号号号号和和和和阿拉伯数字阿拉伯数字阿拉伯数字阿拉伯数字相结合的方
6、法。相结合的方法。相结合的方法。相结合的方法。l l用汉语拼音字母表示钢产品的用汉语拼音字母表示钢产品的用汉语拼音字母表示钢产品的用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时，名称、用途、特性和工艺方法时，名称、用途、特性和工艺方法时，名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表钢产品名称的汉字的一般从代表钢产品名称的汉字的一般从代表钢产品名称的汉字的一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母汉语拼音中选取第一个字母汉语拼音中选取第一个字母汉语拼音中选取第一个字母. .1 1、普通碳素结构钢、普通碳素结构钢、普通碳素结构钢、普通碳素结构钢l lQ+Q+最低屈服强度值最低屈服强度
7、值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质量等级符号质量等级符号+ +脱氧方法符号脱氧方法符号脱氧方法符号脱氧方法符号l lQQ表示表示表示表示“ “屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度” ”；屈服强度值单位是；屈服强度值单位是；屈服强度值单位是；屈服强度值单位是MPaMPa；l l质量等级符号为质量等级符号为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。由。由A A到到到到E E，其，其，其，其P P、S S含量依次下降，质量提高。含量依次下降，质量提高。含量依次下降，质量提高。含量依次下降，质量提高。l脱氧方法符号脱氧方法符号: 沸腾钢沸腾钢F
8、；镇静钢镇静钢Z；半镇静钢半镇静钢b；特；特殊镇静钢殊镇静钢TZ。l如碳素结构钢牌号表示为如碳素结构钢牌号表示为Q235-AF、Q235-BZ。钢钢钢钢板板板板2 2、优质碳素结构钢、优质碳素结构钢、优质碳素结构钢、优质碳素结构钢l牌号用两位数字表示，指牌号用两位数字表示，指钢平均含碳量，钢平均含碳量，单位单位万分之万分之几几。l如如4545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%0.45%）的优）的优质碳素结构钢。质碳素结构钢。lMnMn含量较高时将含量较高时将MnMn标出：标出：C0.6%C0.6%时：时：MnMn为为0.9-1.2%0.9-1.2%时标出；时
9、标出；C0.6%C0.6%时：时：MnMn为为0.7-1.0%0.7-1.0%时标出。时标出。例如：例如：25Mn25Mn，表示平均含，表示平均含C 0.25%C 0.25%、Mn0.7-1.0%Mn0.7-1.0%的钢。的钢。65Mn65Mn平均含平均含C0.65%C0.65%、Mn0.9-1.2%Mn0.9-1.2%的钢。的钢。沸腾钢、半镇静钢、专门用途钢应在钢号后特别标出：沸腾钢、半镇静钢、专门用途钢应在钢号后特别标出： 如如15g15g，表示平均含，表示平均含C C量量0.15%0.15%的锅炉用钢。的锅炉用钢。3. 3. 碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢l lT + T +
10、数字数字数字数字l lT T表示表示表示表示“ “碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢” ” ；l l数字表示平均含碳量，单位为数字表示平均含碳量，单位为数字表示平均含碳量，单位为数字表示平均含碳量，单位为千分之几千分之几千分之几千分之几. .l l如如如如T8T8其平均含碳量为千分之其平均含碳量为千分之其平均含碳量为千分之其平均含碳量为千分之八八八八(0.8%C)(0.8%C)。l l* *说明：说明：说明：说明：碳素工具钢都是优质以碳素工具钢都是优质以碳素工具钢都是优质以碳素工具钢都是优质以上质量的。高级优质钢在钢号上质量的。高级优质钢在钢号上质量的。高级优质钢在钢号上质量的。高级优质
11、钢在钢号后加后加后加后加“ “A A” ”，如如如如T8AT8A、T10AT10A等等等等。 丝丝锥锥锉刀锉刀4. 合金结构钢合金结构钢l l牌号由牌号由牌号由牌号由“ “数字数字数字数字+ +元素元素元素元素+ +数字数字数字数字” ”三部分组成。三部分组成。三部分组成。三部分组成。l l前两位数字表示平均碳含量，单位是前两位数字表示平均碳含量，单位是前两位数字表示平均碳含量，单位是前两位数字表示平均碳含量，单位是万分之几万分之几万分之几万分之几l l合金元素以汉字或化学元素符号表示合金元素以汉字或化学元素符号表示合金元素以汉字或化学元素符号表示合金元素以汉字或化学元素符号表示l l合金元素
12、合金元素合金元素合金元素后面的数字表示该元素的近似含量，单位后面的数字表示该元素的近似含量，单位后面的数字表示该元素的近似含量，单位后面的数字表示该元素的近似含量，单位是是是是百分之几百分之几百分之几百分之几 若合金元素含量低于若合金元素含量低于若合金元素含量低于若合金元素含量低于1.5%1.5%，则不标其后面数字，而含，则不标其后面数字，而含，则不标其后面数字，而含，则不标其后面数字，而含量量量量 1.52.49%1.52.49%时，标注时，标注时，标注时，标注2 2。如：。如：。如：。如：27MnSi27MnSi：C0.240.32%C0.240.32%、SiSi、Mn1.11.4%Mn1
13、.11.4%。5. 5. 合金工具钢合金工具钢合金工具钢合金工具钢l l含碳量含碳量含碳量含碳量+ + + +合金元素符号合金元素符号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该元素百分含量该元素百分含量+ + + +l l当含碳量当含碳量当含碳量当含碳量 1.00%1.00%1.00%1.00%时，时，时，时，含碳量用一位数字标明，表示平含碳量用一位数字标明，表示平含碳量用一位数字标明，表示平含碳量用一位数字标明，表示平均含碳量，单位千分之几均含碳量，单位千分之几均含碳量，单位千分之几均含碳量，单位千分之几l l当含碳量当含碳量当含碳量当含碳量 1.00%1.00%1
14、.00%1.00%时，时，时，时，不标含碳量。不标含碳量。不标含碳量。不标含碳量。如：如：如：如：9Mn2V9Mn2V9Mn2V9Mn2V，C=0.85-0.95%C=0.85-0.95%C=0.85-0.95%C=0.85-0.95%； CrWMnCrWMnCrWMnCrWMn，C=0.90-1.05%C=0.90-1.05%C=0.90-1.05%C=0.90-1.05%。高速钢高速钢不标含碳量，如不标含碳量，如W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2含含C0.8-0.9%C0.8-0.9%；W18Cr4VW18Cr4V含含C0.7-0.8%C0.7-0.8%* * 含铬量小于含铬量小于1
15、%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) )前加数前加数字字“0 0”，如，如Cr06Cr06，Cr0.5-0.7%Cr0.5-0.7%。铣刀铣刀铣刀铣刀6 6、滚动轴承钢、滚动轴承钢、滚动轴承钢、滚动轴承钢l lG+Cr+G+Cr+铬含量铬含量铬含量铬含量( (不标含碳量不标含碳量不标含碳量不标含碳量) )l l“ “GG” ”表示表示表示表示“ “滚滚滚滚动轴承钢动轴承钢动轴承钢动轴承钢” ”。* * 铬含量以千分之一为单位铬含量以千分之一为单位铬含量以千分之一为单位铬含量以千分之一为单位. .l l如如如如“ “GCr15GCr15” ”的平均含的平均含的平
16、均含的平均含CrCr量量量量为为为为1.5%1.5%。l l渗碳轴承钢渗碳轴承钢渗碳轴承钢渗碳轴承钢牌号的表示方法牌号的表示方法牌号的表示方法牌号的表示方法与合金结构钢相同，仅在牌与合金结构钢相同，仅在牌与合金结构钢相同，仅在牌与合金结构钢相同，仅在牌号头部加字母号头部加字母号头部加字母号头部加字母“ “GG” ”，如，如，如，如“ “G20CrNiMoG20CrNiMo” ”。 7 7、不锈钢和耐热钢、不锈钢和耐热钢、不锈钢和耐热钢、不锈钢和耐热钢l l含碳量含碳量含碳量含碳量+ + + +合金元素符号合金元素符号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该元素百分含
17、量该元素百分含量+ + + +l l含碳量以含碳量以含碳量以含碳量以千分之一千分之一千分之一千分之一为单位，但若为单位，但若为单位，但若为单位，但若C C C C含量含量含量含量 0.010.010.010.01、0.030.030.030.03、0.08%0.08%0.08%0.08%时，分别以时，分别以时，分别以时，分别以000000000000、00000000、0 0 0 0来表示含碳量。如来表示含碳量。如来表示含碳量。如来表示含碳量。如00Cr18Ni1000Cr18Ni1000Cr18Ni1000Cr18Ni10，0Cr18Ni9Ti0Cr18Ni9Ti0Cr18Ni9Ti0Cr1
18、8Ni9Ti，1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti8 8、铸钢、铸钢、铸钢、铸钢l lZG + ZG + 两组数字两组数字两组数字两组数字l lZGZG表示表示表示表示“ “铸钢铸钢铸钢铸钢” ”；l l前一组数字表示屈服强度（前一组数字表示屈服强度（前一组数字表示屈服强度（前一组数字表示屈服强度（MPaMPa）, ,后一组数字表后一组数字表后一组数字表后一组数字表示抗拉强度（示抗拉强度（示抗拉强度（示抗拉强度（MPaMPa），），），）， 如如如如ZG200-400ZG200-400，表示，表示，表示，表示 s s=200MPa=200MPa， b
19、 b=400MPa=400MPa。二、结构钢二、结构钢l包括：包括：工程构件用钢工程构件用钢（桥梁、钢轨、车、船）（桥梁、钢轨、车、船），钢板和型钢，一般不热处理，在，钢板和型钢，一般不热处理，在热轧或空冷热轧或空冷状态下使用。状态下使用。机器零件用钢机器零件用钢（轴、齿轮、弹簧、螺（轴、齿轮、弹簧、螺栓、螺母等），要栓、螺母等），要热处理热处理使用使用l按热处理状态分按热处理状态分4 4类类：铜铜陵陵长长江江公公路路大大桥桥（1）正火使用正火使用碳钢和碳素易切削钢。碳钢和碳素易切削钢。（2 2）淬火淬火+ +回火回火状态使用状态使用高温回火的高温回火的调质调质钢；中温回火钢；中温回火的的弹簧
20、弹簧钢；低温回火的钢；低温回火的滚动轴承滚动轴承钢；钢；（3 3）化学热处理化学热处理后使用后使用（a a）渗碳渗碳钢：渗后淬火钢：渗后淬火+ +低温回低温回火；（火；（b b）渗氮渗氮钢：调质后渗氮。钢：调质后渗氮。（4 4）高频淬火用钢高频淬火用钢感应淬火感应淬火+ +低温回火低温回火1、用途、用途l l工程用热轧板、带、棒及型钢，工程用热轧板、带、棒及型钢，用于建筑结用于建筑结构，适合焊接、铆接、栓接等。构，适合焊接、铆接、栓接等。螺纹钢螺纹钢黄河小浪底枢纽工程黄河小浪底枢纽工程（一）普通碳素结构钢（一）普通碳素结构钢2 2、成分特点及钢种：、成分特点及钢种：C0.4%C500MPa50
21、0MPa，14MnMoVBNb (Q460)14MnMoVBNb (Q460)，空冷空冷空冷空冷B B，低碳，低碳，低碳，低碳B B钢。制造钢。制造钢。制造钢。制造高压容器高压容器高压容器高压容器5.5.发展趋势发展趋势提高强度级别提高强度级别，现已经到，现已经到800MPa800MPa。发展发展方向：方向：(1)(1)合金化合金化+ +热处理：提高强度，热处理：提高强度，淬火淬火+ +高温回火。高温回火。(2)(2)超低碳化：超低碳化：0.02-0.04%0.02-0.04%(3)(3)控制轧制：控制轧制：NbNb、V V在轧制温在轧制温度溶入度溶入A A中，推迟再结晶，细化中，推迟再结晶，
22、细化A A，提高强韧性。，提高强韧性。(4)(4)发展专用钢：低温用钢，耐发展专用钢：低温用钢，耐海水、大气腐蚀用钢，钢轨用海水、大气腐蚀用钢，钢轨用钢钢南京长江大桥南京长江大桥1 1、典型渗碳零件的工作条件、失效典型渗碳零件的工作条件、失效方式及性能要求：方式及性能要求：典型零件典型零件：汽车传动齿轮。：汽车传动齿轮。工作条件工作条件：载荷集中于齿上，局部大：载荷集中于齿上，局部大 压应力、弯曲和摩擦、接触疲劳。压应力、弯曲和摩擦、接触疲劳。失效方式：失效方式：磨损、剥落、断齿。磨损、剥落、断齿。性能要求性能要求： 表面高硬度、高耐磨性和接触疲劳表面高硬度、高耐磨性和接触疲劳性能，心部有足够
23、韧性和强度。性能，心部有足够韧性和强度。 良好的热处理性能，如淬透性和渗良好的热处理性能，如淬透性和渗良好的热处理性能，如淬透性和渗良好的热处理性能，如淬透性和渗碳能力，高温渗碳晶粒不易长大。碳能力，高温渗碳晶粒不易长大。碳能力，高温渗碳晶粒不易长大。碳能力，高温渗碳晶粒不易长大。（三）渗碳钢（三）渗碳钢渗渗碳碳炉炉渗碳件渗碳件渗碳件渗碳件传动齿轮传动齿轮传动齿轮传动齿轮2 2、化学成分特点、化学成分特点、化学成分特点、化学成分特点（1）低碳）低碳：0.10.25%C0.10.25%C，保证心部塑韧性；保证心部塑韧性；保证心部塑韧性；保证心部塑韧性；（2） 加入提高淬透性合金加入提高淬透性合金
24、元素元素Cr2%Cr2%、MnMn2%2%、Ni4%Ni4%、微量、微量、微量、微量B B，强化心，强化心，强化心，强化心部，提高韧性；部，提高韧性；部，提高韧性；部，提高韧性；（3）加入阻止）加入阻止A晶粒长大元晶粒长大元素，即强碳化物形成元素素，即强碳化物形成元素V0.4%V0.4%、Ti0.1%Ti0.1%、Mo0.6%Mo0.6%、W1.2%W1.2%细化细化细化细化A A、提高耐磨性。、提高耐磨性。、提高耐磨性。、提高耐磨性。渗碳件渗碳件高精密独高精密独立导柱立导柱渗碳淬火后的表层组织渗碳淬火后的表层组织3、热处理特点、热处理特点l渗碳件的加工工艺路线为：下料渗碳件的加工工艺路线为：
25、下料锻造锻造正火正火机加机加渗碳渗碳淬火淬火+ +低温回火低温回火磨削磨削l正火目的正火目的为调整硬度，便于切削加工。为调整硬度，便于切削加工。l淬火温度淬火温度一般为一般为AcAc1 1+3050+3050。使用状态下组织：使用状态下组织：使用状态下组织：使用状态下组织：心部心部: :M M回回+F+F表层表层: :M M回回+ +颗粒状碳化物颗粒状碳化物+ +少量少量ArAr4、钢种、牌号与用途、钢种、牌号与用途l l（1）低淬透性钢：）低淬透性钢：15、20、20Cr。水淬水淬D0=2035 mm。柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴活塞销活塞销(20Cr)(20Cr)用于用于受力不大受力不大的的小
26、型小型耐磨件，如柴油机的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。活塞销、凸轮轴等。（2）中淬透性钢：）中淬透性钢：20CrMnTi20CrMnTi、20MnVB20MnVB。油淬油淬油淬油淬D D0 0=2560mm=2560mm。用于中等载荷、尺寸较大用于中等载荷、尺寸较大用于中等载荷、尺寸较大用于中等载荷、尺寸较大的重要耐磨件，如汽车变的重要耐磨件，如汽车变的重要耐磨件，如汽车变的重要耐磨件，如汽车变速箱齿轮。速箱齿轮。速箱齿轮。速箱齿轮。（3）高淬透性钢：）高淬透性钢：18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA。油淬油淬油淬油淬D D0 0为为为为100mm100mm以上。以上。以上。以上。空
27、冷也能淬成空冷也能淬成空冷也能淬成空冷也能淬成MM的马氏体的马氏体的马氏体的马氏体钢。钢。钢。钢。用于重载极为重要的用于重载极为重要的用于重载极为重要的用于重载极为重要的大型耐磨件，如航空发动大型耐磨件，如航空发动大型耐磨件，如航空发动大型耐磨件，如航空发动机、坦克的齿轮，柴油机机、坦克的齿轮，柴油机机、坦克的齿轮，柴油机机、坦克的齿轮，柴油机曲轴等。曲轴等。曲轴等。曲轴等。 增压柴油机曲轴增压柴油机曲轴汽汽汽汽车车车车变变变变速速速速箱箱箱箱齿齿齿齿轮轮轮轮调质件螺杆调质件螺杆1 1、典型零件的工作条件、失、典型零件的工作条件、失效方式及性能要求：效方式及性能要求：典型零件典型零件：轴、连杆
28、、高强螺：轴、连杆、高强螺栓、齿轮。栓、齿轮。（四）调质钢（四）调质钢工作条件工作条件：传动扭矩，受扭转、弯曲等交变复杂载荷，：传动扭矩，受扭转、弯曲等交变复杂载荷，受一定的冲击；配合处有强烈摩擦。受一定的冲击；配合处有强烈摩擦。失效方式：花键失效方式：花键磨损、疲劳。磨损、疲劳。性能要求性能要求： 良好的综合力学性能良好的综合力学性能. . 良好的淬透性。良好的淬透性。2 2、化学成分特点、化学成分特点l l 中碳：中碳：中碳：中碳：0.250.5%C0.250.5%C，保证强韧性。，保证强韧性。，保证强韧性。，保证强韧性。l l 合金元素合金元素合金元素合金元素：主加主加主加主加MnMn、
29、 CrCr、 SiSi、 NiNi提高淬透性。提高淬透性。辅加辅加辅加辅加MoMo、WW抑制高温回火脆性；抑制高温回火脆性；抑制高温回火脆性；抑制高温回火脆性；TiTi、V V细化细化细化细化A A晶粒。晶粒。晶粒。晶粒。调质件（冷却轮）调质件（冷却轮）破碎机主轴破碎机主轴3 3、热处理特点、热处理特点l调质件的加工工艺路线为调质件的加工工艺路线为：下料：下料锻造锻造退火退火粗加粗加工工调质调质精加工精加工 ( (表面淬火表面淬火+ +低温回火低温回火)装配装配l调质目的调质目的：为表面淬火作组织准备；为表面淬火作组织准备； 获得最终心部组织。获得最终心部组织。l使用状态下的组织为：使用状态下
30、的组织为：表面：表面：M M回回；心部：；心部：S S回回l为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。l为了提高疲劳强度，调质后可进行喷丸或滚压强化表为了提高疲劳强度，调质后可进行喷丸或滚压强化表面。面。柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴4、钢种、牌号与用途、钢种、牌号与用途（1 1）低淬透性调质钢：）低淬透性调质钢： 油淬油淬D D0 03040mm60mm60mm, , 常用常用常用常用40CrNiMo, , 用于制造大截面用于制造大截面用于制造大截面用于制造大截面重载荷零件，如航空发动机曲轴、汽重载荷零件，如航空发动机曲轴、汽重载荷零件，如航空发动
31、机曲轴、汽重载荷零件，如航空发动机曲轴、汽轮机主轴等。轮机主轴等。轮机主轴等。轮机主轴等。 合金结构钢曲轴合金结构钢曲轴合金结构钢曲轴合金结构钢曲轴单缸汽车曲轴单缸汽车曲轴1、典型零件的工作条件、失效典型零件的工作条件、失效方式及性能要求：方式及性能要求：典型零件典型零件：螺旋弹簧、板簧。：螺旋弹簧、板簧。工作条件工作条件：冲击、振动、交变：冲击、振动、交变压力、反复弯曲、反复扭转。压力、反复弯曲、反复扭转。失效方式：失效方式：疲劳、过量变形或疲劳、过量变形或塑性变形。塑性变形。性能要求性能要求： 高的高的e、s、s/b、 r， 足够的韧性。足够的韧性。 高的淬透性，表面不易脱碳高的淬透性，表
32、面不易脱碳和过热、表面无裂纹和夹杂和过热、表面无裂纹和夹杂。（五）弹簧钢（五）弹簧钢2 2、化学成分特点、化学成分特点、化学成分特点、化学成分特点l 中高碳：保证高中高碳：保证高e和和 r碳素弹簧钢为碳素弹簧钢为0.60.9%C0.60.9%C合金弹簧钢为合金弹簧钢为0.450.7%C 0.450.7%C l 合金元素：合金元素： 主加主加MnMn、SiSi、CrCr提高淬透性，提高淬透性，SiSi、MnMn提高提高 e e；SiSi、CrCr提提高回火抗力高回火抗力辅加辅加MoMo、V V、NbNb、W W细化晶细化晶粒和防止脱碳，提高回火粒和防止脱碳，提高回火抗力抗力汽车弹簧汽车弹簧弹簧丝
33、弹簧丝弹簧丝弹簧丝3 3、热处理特点、热处理特点、热处理特点、热处理特点冷成形冷成形弹簧和弹簧和热成形热成形弹簧。弹簧。 大型复杂形状弹簧大型复杂形状弹簧( (热成形热成形):):热轧成形后淬火热轧成形后淬火+ +中温回火中温回火(450550),(450550),得到回火得到回火T T组织。组织。冷卷螺旋压缩弹簧冷卷螺旋压缩弹簧 小尺寸弹簧（冷成形）：小尺寸弹簧（冷成形）：（1 1） 铅浴等温淬火冷拉弹簧钢丝：铅浴等温淬火冷拉弹簧钢丝：Ac3Ac3（AccmAccm）以上）以上100200100200奥氏体化奥氏体化+铅浴等温淬火铅浴等温淬火(480540)(480540)冷拔冷拔冷绕成形冷
34、绕成形定型定型处理（去应力退火处理（去应力退火200300200300）。（2 2）油淬回火弹簧钢丝：）油淬回火弹簧钢丝： 冷拔冷拔退火退火冷绕冷绕淬火淬火+ +中温回火（中温回火（T T回回）（3 3）硬拉弹簧钢丝：）硬拉弹簧钢丝： 冷拔冷拔淬火淬火+ +回火回火冷绕冷绕去应力退火去应力退火4、钢种、牌号与用途、钢种、牌号与用途（1 1）SiSi、MnMn弹簧钢弹簧钢，如，如65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn，用于制用于制造较大截面弹簧。造较大截面弹簧。 （2 2）CrCr、V V弹簧钢弹簧钢，如，如50CrVA50CrVA，用于大截面、大载，用于大截面、大载荷、耐热荷、耐热(3
35、00400)(300400)的弹簧。的弹簧。 大型热卷弹簧大型热卷弹簧汽车板簧汽车板簧（六）滚动轴承钢（六）滚动轴承钢1 1、典型零件的工作条件、失效方式及性典型零件的工作条件、失效方式及性典型零件的工作条件、失效方式及性典型零件的工作条件、失效方式及性能要求：能要求：能要求：能要求：典型零件：典型零件：轴承套和滚动体。轴承套和滚动体。工作条件：工作条件：轴承工作时轴承工作时, , 承受接触应力承受接触应力( (达达15005000MPa)15005000MPa)、交变、交变载荷频率达载荷频率达数万次数万次/ /分分和摩擦。和摩擦。失效方式失效方式: : 接触疲劳麻点和剥落接触疲劳麻点和剥落,
36、 ,磨损磨损, ,锈蚀。锈蚀。性能要求：性能要求： 高而均匀的硬度和耐磨性。高而均匀的硬度和耐磨性。 高的高的 b b和接触疲劳强度。和接触疲劳强度。 足够的韧性、淬透性和耐蚀性足够的韧性、淬透性和耐蚀性. . 圆柱滚圆柱滚子轴承子轴承自动调自动调心球轴承心球轴承2 2、化学成分特点、化学成分特点、化学成分特点、化学成分特点 高碳：高碳：0.951.10%C0.951.10%C，保证高耐，保证高耐磨性。磨性。 合金元素合金元素：主加主加Cr0.41.65%Cr0.41.65%，提高淬透性、耐提高淬透性、耐磨性、接触疲劳强度、回火抗力和磨性、接触疲劳强度、回火抗力和耐蚀性。耐蚀性。辅加辅加MnM
37、n、SiSi进一步提高淬透性，进一步提高淬透性，V V、MoMo阻止阻止A A晶粒长大。晶粒长大。推力球轴承推力球轴承滚针滚针轴承轴承lCr形成合金渗碳体形成合金渗碳体提高耐磨性。提高耐磨性。l当当1.65%Cr时，会因时，会因Ar增加而使硬度和增加而使硬度和稳定性下降。稳定性下降。（3）高纯度：）高纯度： S0.02%，P0.027%，真空脱氧。，真空脱氧。3 、热处理特点、热处理特点l滚动轴承钢是过共析钢。滚动轴承钢是过共析钢。 预备热处理：预备热处理：球化退火，加球化退火，加工和最终热处理做准备工和最终热处理做准备 最终热处理：最终热处理：淬火淬火+ +低温回火，低温回火，对于精密轴承还
38、要淬火后进行对于精密轴承还要淬火后进行冷处理（冷处理（-60-80-60-80），并在），并在回火和磨削后低温时效处理回火和磨削后低温时效处理（120130120130，5-10h5-10h），降低），降低ArAr量和应力，保证尺寸稳定。量和应力，保证尺寸稳定。轴承生产车间轴承生产车间滚针轴承滚针轴承滚柱轴承滚柱轴承滚珠轴承滚珠轴承大大型型轴轴承承4 4、钢种、牌号与用途、钢种、牌号与用途、钢种、牌号与用途、钢种、牌号与用途l l应用最广的是应用最广的是应用最广的是应用最广的是GCr15GCr15，大量用于大大量用于大大量用于大大量用于大中型轴承；中型轴承；中型轴承；中型轴承；l l大型轴承用
39、大型轴承用大型轴承用大型轴承用GCr15SiMnGCr15SiMn。l l这类钢还可用于制造模具这类钢还可用于制造模具这类钢还可用于制造模具这类钢还可用于制造模具、量具等量具等量具等量具等. .向心球向心球向心球向心球轴承轴承轴承轴承三、工具钢三、工具钢按用途分为按用途分为:刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢模模具具刃具刃具刃具刃具量具量具量具量具（一）刃具钢（一）刃具钢1、典型零件的工作条件、失效典型零件的工作条件、失效典型零件的工作条件、失效典型零件的工作条件、失效方式及性能要求：方式及性能要求：方式及性能要求：方式及性能要求：典型零件：典型零件：典型零件：典型零件：切削用车刀、铣刀、钻
40、头切削用车刀、铣刀、钻头工作条件工作条件工作条件工作条件：弯、磨、热、冲击、振动弯、磨、热、冲击、振动 失效方式：失效方式：失效方式：失效方式：磨损、崩刃、折断磨损、崩刃、折断性能要求性能要求性能要求性能要求：高硬度高硬度高硬度高硬度 (HRC60),(HRC60),主要取决于含碳量。主要取决于含碳量。 高耐磨性高耐磨性高耐磨性高耐磨性 靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。高热硬性高热硬性高热硬性高热硬性 即高温下保持高硬度的能力。即高温下保持高硬度的能力。即高温下保持高硬度的能
41、力。即高温下保持高硬度的能力。足够的韧性足够的韧性足够的韧性足够的韧性 以防止脆断和崩刃。以防止脆断和崩刃。以防止脆断和崩刃。以防止脆断和崩刃。2. 碳素工具钢碳素工具钢l l共有七个牌号：共有七个牌号：共有七个牌号：共有七个牌号：T7T13 T7T13 T7T13 T7T13 （1 1 1 1）化学成分特点：）化学成分特点：）化学成分特点：）化学成分特点：l高碳高碳(0.651.35%C)(0.651.35%C) 随含碳量提高，碳化物量增加，随含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韧性下降。耐磨性提高，但韧性下降。碳素工具钢带碳素工具钢带碳素工具钢材料碳素工具钢材料（2 2）热处理特点）热
42、处理特点）热处理特点）热处理特点预备热处理：预备热处理：球化退火球化退火目的是：目的是： 降低硬度降低硬度, , 便于加工便于加工; ; 为淬火作组织准备。为淬火作组织准备。最终热处理：最终热处理：淬火淬火+ +低温回火低温回火得到组织：得到组织： M M回回+ +颗粒碳化物颗粒碳化物+ +ArAr( (少量少量) ) 球状珠光体球状珠光体T12钢正常淬火组织钢正常淬火组织3 3、性能特点：、性能特点：由于碳工钢热硬性、淬透性差由于碳工钢热硬性、淬透性差( (水淬水淬D D0 015mm)1200)(1200)。l淬火后组织：淬火后组织： M+未溶碳化物未溶碳化物(10%)+Ar (2025%
43、)W18Cr4VW18Cr4V钢的淬火组织钢的淬火组织Fe77W18Cr4V1C相图相图 产生产生“弥散强化弥散强化”，使硬度提高。，使硬度提高。 l 碳及合金元素含量下降，碳及合金元素含量下降，Ms点上升，回火冷却时，点上升，回火冷却时，Ar转变为转变为M，产生，产生“二次淬火二次淬火”使硬度提高。使硬度提高。 这种这种“弥散强化弥散强化” 和和“二次淬火二次淬火”使回火时出现硬度回升的使回火时出现硬度回升的现象称为现象称为“二次硬化二次硬化”。l每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。多次回火目的是充分消除多次回火目的是充分消除Ar。因为一次回火剩余
44、。因为一次回火剩余10-15%，二次剩，二次剩余余3-5%，三次回火剩余，三次回火剩余1-2%。回火目的：回火目的：回火目的：回火目的：主要为减少主要为减少Ar、 消除内应力、稳定组织。消除内应力、稳定组织。l常用常用560三次回火，充分三次回火，充分消除消除Ar。l回火时的组织变化：回火时的组织变化： l 析出析出W、Mo、V的碳化物，的碳化物，高速钢硬度与回火温度关系高速钢硬度与回火温度关系W18Cr4V钢热处理工艺示意图钢热处理工艺示意图(4) (4) 钢种、牌号与用途钢种、牌号与用途钢种、牌号与用途钢种、牌号与用途l常用钢号为常用钢号为W18Cr4VW18Cr4V(18-4-1)(18
45、-4-1)和和W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)(6-5-4-2)。l用于高速切削刃具，如用于高速切削刃具，如车车刀刀、刨刀刨刀、铣刀铣刀、钻头钻头等。等。铣刀铣刀高速钢铣刀高速钢铣刀（3 3 3 3）性能特点）性能特点）性能特点）性能特点 耐磨、耐高温（耐磨、耐高温（耐磨、耐高温（耐磨、耐高温（600600600600）汽车冲压模具汽车冲压模具1. 1. 冷作模具钢冷作模具钢l制造金属冷成形模具用钢，冷冲、冷制造金属冷成形模具用钢，冷冲、冷挤压、冷镦、拉丝模。挤压、冷镦、拉丝模。(1)(1)冷模具的工作条件、失效方式和性冷模具的工作条件、失效方式和性能要求：能要求：工
46、作条件：工作条件：强烈摩擦和挤压、冲击强烈摩擦和挤压、冲击。失效方式：失效方式：磨损、崩刃、疲劳断裂磨损、崩刃、疲劳断裂性能要求：性能要求：l高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。 l足够的韧性和疲劳抗力。足够的韧性和疲劳抗力。l良好的工艺性能（良好淬透性、切削良好的工艺性能（良好淬透性、切削加工性，热处理变形小）加工性，热处理变形小）（二）模具钢（二）模具钢(2) (2) 化学成分特点：化学成分特点：化学成分特点：化学成分特点：高碳：高碳：1.32.3%1.32.3%，形成足够碳化物，形成足够碳化物保证高耐磨性。保证高耐磨性。合金元素：合金元素：主加主加Cr1113%Cr1113%（Cr12Cr1
47、2型），型），辅加辅加MoMo、V V。CrCr提高淬透性和回火抗力，形成提高淬透性和回火抗力，形成CrCr的碳化物分布在的碳化物分布在M M基体上，提高耐基体上，提高耐磨性。磨性。MoMo、V V细化细化A A晶粒，提高耐磨性。晶粒，提高耐磨性。 Cr12钢钢冷冷冷冷冲压件冲压件冲压件冲压件（3 3）锻造及热处理特点：）锻造及热处理特点：）锻造及热处理特点：）锻造及热处理特点：Cr12Cr12型模具钢属型模具钢属莱氏体钢莱氏体钢，铸态存在，铸态存在网状共晶碳化物网状共晶碳化物，需，需锻造锻造打碎打碎。锻后球化锻后球化退火退火, , 目的是为后续目的是为后续机加和最终热处理机加和最终热处理做组
48、织做组织准备。准备。最终热处理最终热处理2 2个方案个方案: : a.a.一次硬化法：一次硬化法：在较低温度（在较低温度（95010009501000）淬火）淬火+ +低温回火低温回火（150180150180），），组织组织: : M M回回+ +颗粒状碳化物颗粒状碳化物+ +ArAr( (少量少量) )，用于重，用于重载模具，韧性好。载模具，韧性好。汽车外板冷冲模汽车外板冷冲模（4 4） 钢种、牌号与用途：钢种、牌号与用途：钢种、牌号与用途：钢种、牌号与用途： 常用钢号为常用钢号为Cr12和和Cr12MoV。用于制造冷冲模、挤用于制造冷冲模、挤压模等。压模等。b.b.二次硬化法：二次硬化法
49、：在较高温度（在较高温度（1100115011001150）淬火）淬火+ +多多次回火（次回火（510520510520），产生二次硬化，热硬性高，），产生二次硬化，热硬性高，强度、韧性稍低。适于工作温度较高强度、韧性稍低。适于工作温度较高(400450)(400450)、受载荷不大或表面要渗氮的冷模具。受载荷不大或表面要渗氮的冷模具。2. 2. 热作模具钢热作模具钢（1 1）热模具的工作条件、失效方式）热模具的工作条件、失效方式和性能要求：和性能要求：工作条件：工作条件：冲击、拉压应力、摩擦、冲击、拉压应力、摩擦、高温高温(300400(300400，局部，局部500600)500600)，
50、热疲劳。热疲劳。失效方式：失效方式：磨损、塌陷、崩裂、龟裂。磨损、塌陷、崩裂、龟裂。性能要求：性能要求：l 高温的热硬性和高温耐磨性。高温的热硬性和高温耐磨性。l 高的抗氧化能力、高的热强性和足高的抗氧化能力、高的热强性和足够的韧性。够的韧性。l高的热疲劳抗力。高的热疲劳抗力。 l 高的淬透性和良好的导热性。高的淬透性和良好的导热性。曲轴模具曲轴模具曲轴模具曲轴模具热热模锻曲轴毛模锻曲轴毛坯坯热镦模热镦模凸缘模凸缘模（2 2）化学成分特点：）化学成分特点：）化学成分特点：）化学成分特点： 中中C：0.30.6%，保证高强度、高，保证高强度、高韧性、较高硬度。韧性、较高硬度。合金化：合金化：主加
51、主加Cr、Ni、Mn、Si，辅加，辅加Mo、W、V。提高淬透性（提高淬透性（Cr、Ni、Mn、Si ），），提高回火抗力（提高回火抗力（Cr、Ni、Si、Mo、W），防止高温回火脆性（），防止高温回火脆性（Mo、W），），产生二次硬化和阻止产生二次硬化和阻止A晶粒长大（晶粒长大（W、Mo、V）。）。（3 3）热处理特点：）热处理特点：）热处理特点：）热处理特点： 淬火淬火淬火淬火+ +高温回火，高温回火，高温回火，高温回火，组织组织组织组织: : S S回回回回 ( (与调与调与调与调质钢相似质钢相似质钢相似质钢相似) )（4 4）钢种、牌号与用途：）钢种、牌号与用途：）钢种、牌号与用途：）钢
52、种、牌号与用途： 5CrNiMo5CrNiMo、5CrMnMo5CrMnMo、3Cr2W8V3Cr2W8Vl l制造各种量具用钢。如千分尺、制造各种量具用钢。如千分尺、制造各种量具用钢。如千分尺、制造各种量具用钢。如千分尺、卡尺等。卡尺等。卡尺等。卡尺等。（三）量具钢（三）量具钢卡尺卡尺千分尺千分尺矩形花键环矩形花键环规、塞规规、塞规光面量规光面量规1 1、量具的工作条件、失效方式和性能要求：、量具的工作条件、失效方式和性能要求：、量具的工作条件、失效方式和性能要求：、量具的工作条件、失效方式和性能要求：l工作条件：工作条件：与被测零件接触，承受摩擦和冲击。与被测零件接触，承受摩擦和冲击。l失
53、效方式：失效方式：磨损、组织不稳定和内应力导致变形失去精磨损、组织不稳定和内应力导致变形失去精度。度。l性能要求：性能要求：l 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。l 高的尺寸稳定性。高的尺寸稳定性。l 足够的韧性。足够的韧性。l 热处理变形小。热处理变形小。2. 2. 化学成分特点：化学成分特点：化学成分特点：化学成分特点：l与与低合金刃具钢低合金刃具钢相同，高相同，高C0.91.5%，Cr、W、Mn合金合金化，提高淬透性。化，提高淬透性。3. 3. 量具钢的热处理：淬火量具钢的热处理：淬火量具钢的热处理：淬火量具钢的热处理：淬火+ +低温回火低温回火低温回火低温回火l l为了尺寸稳定，需要为了
54、尺寸稳定，需要为了尺寸稳定，需要为了尺寸稳定，需要3 3种附加热处理种附加热处理种附加热处理种附加热处理l l淬火前调质处理。减小淬火应力和变形。淬火前调质处理。减小淬火应力和变形。淬火前调质处理。减小淬火应力和变形。淬火前调质处理。减小淬火应力和变形。l 常规淬火后的常规淬火后的冷处理。减少冷处理。减少Ar，尺寸稳定。尺寸稳定。l 常规热处理后的时效处理。长时间低温时效（常规热处理后的时效处理。长时间低温时效（120130120130，几，几 几十小时），以消除内应力，降低马氏体的正方度，稳几十小时），以消除内应力，降低马氏体的正方度，稳定组织和尺寸。定组织和尺寸。4. 4. 牌号牌号牌号牌
55、号T10A、15Cr（渗碳）、（渗碳）、CrWMn、GCr15四、特殊性四、特殊性能钢能钢 特特特特殊殊殊殊性性性性能能能能钢钢钢钢是是是是指指具具有有特特殊殊物物理理、化化学学性性能能的的钢钢，用用于于制制造造在在特特殊殊工工作作条条件件或或环环境境（腐腐蚀蚀、高高温）下使用的零件。温）下使用的零件。包包括括不不锈锈钢钢、耐耐热热钢钢、耐耐磨磨钢钢、磁磁钢钢等等，本本节节只只介介绍绍不不锈锈钢钢和和耐热钢。耐热钢。化化工工管管道道的的腐腐蚀蚀裂解管裂解管内壁的内壁的高温腐高温腐蚀减薄蚀减薄1. 1. 金属腐蚀的基本概念：金属腐蚀的基本概念：金属的腐蚀分金属的腐蚀分化学腐蚀化学腐蚀和和电化学腐
56、蚀电化学腐蚀。（1 1）化学腐蚀）化学腐蚀）化学腐蚀）化学腐蚀是指金属直接与介质发生化学反应，而使之逐渐发是指金属直接与介质发生化学反应，而使之逐渐发是指金属直接与介质发生化学反应，而使之逐渐发是指金属直接与介质发生化学反应，而使之逐渐发生破坏，如生破坏，如生破坏，如生破坏，如FeFe氧化。如形成稳定、致密、牢固的腐蚀产物膜，则氧化。如形成稳定、致密、牢固的腐蚀产物膜，则氧化。如形成稳定、致密、牢固的腐蚀产物膜，则氧化。如形成稳定、致密、牢固的腐蚀产物膜，则使基体与介质隔离，阻止腐蚀，利用此原理，常加使基体与介质隔离，阻止腐蚀，利用此原理，常加使基体与介质隔离，阻止腐蚀，利用此原理，常加使基体
57、与介质隔离，阻止腐蚀，利用此原理，常加SiSi、CrCr、AlAl形形形形成防腐蚀膜来防腐。成防腐蚀膜来防腐。成防腐蚀膜来防腐。成防腐蚀膜来防腐。（2 2）电化学腐蚀）电化学腐蚀）电化学腐蚀）电化学腐蚀是指金属在电解质中因原电池的作用产生电流而是指金属在电解质中因原电池的作用产生电流而是指金属在电解质中因原电池的作用产生电流而是指金属在电解质中因原电池的作用产生电流而引起的腐蚀。阳极失去电子变成正离子溶解。产生电化学腐蚀的引起的腐蚀。阳极失去电子变成正离子溶解。产生电化学腐蚀的引起的腐蚀。阳极失去电子变成正离子溶解。产生电化学腐蚀的引起的腐蚀。阳极失去电子变成正离子溶解。产生电化学腐蚀的必要条
58、件：不同电位的电极、电解质、构成电路。必要条件：不同电位的电极、电解质、构成电路。必要条件：不同电位的电极、电解质、构成电路。必要条件：不同电位的电极、电解质、构成电路。（一）不锈钢（一）不锈钢即不锈耐酸钢，指在大气和即不锈耐酸钢，指在大气和弱腐蚀性介质中耐蚀的钢。弱腐蚀性介质中耐蚀的钢。而在各种强腐蚀性介质中耐而在各种强腐蚀性介质中耐蚀的钢称为耐酸钢。蚀的钢称为耐酸钢。l l防止电化学腐蚀的措施：防止电化学腐蚀的措施：防止电化学腐蚀的措施：防止电化学腐蚀的措施： 获得均匀的单相组织。获得均匀的单相组织。 提高合金的电极电位。提高合金的电极电位。 使表面形成致密的钝化膜使表面形成致密的钝化膜。
59、l工业发达国家每年金属腐蚀工业发达国家每年金属腐蚀造成的直接经济损失占造成的直接经济损失占GNP的的4%左右。中国每年腐蚀的损左右。中国每年腐蚀的损失至少到失至少到400亿元以上亿元以上.ZnZnZn-Cu原电池原电池示意图示意图珠光体腐蚀示意图珠光体腐蚀示意图电解液电解液2. 2. 不锈钢的工作条件、失效方式及性能要求：不锈钢的工作条件、失效方式及性能要求：l l工作条件：大气、海水、酸碱盐介质工作条件：大气、海水、酸碱盐介质工作条件：大气、海水、酸碱盐介质工作条件：大气、海水、酸碱盐介质l l失效方式：腐蚀失效方式：腐蚀失效方式：腐蚀失效方式：腐蚀l l性能要求：性能要求：性能要求：性能要
60、求：1 1）良好的耐蚀性；）良好的耐蚀性；2 2）良好的力学性能；）良好的力学性能；3 3）良好的工艺性能；）良好的工艺性能；4 4）价格低廉。）价格低廉。 此外，制造工具还要求高硬度、高耐磨，主要工件还此外，制造工具还要求高硬度、高耐磨，主要工件还要求高强度。要求高强度。3. 3. 化学成分特点化学成分特点化学成分特点化学成分特点： C C为为0.080.95%0.080.95%，主加元素为，主加元素为CrCr、Cr-NiCr-Ni，辅加，辅加元素为元素为TiTi、NbNb、MoMo、CuCu、MnMn、N N。C C：一般低碳一般低碳0.10.2%0.10.2%，碳高则降低耐蚀性。刃具用则
61、碳高则降低耐蚀性。刃具用则C0.850.95%C0.850.95%，须提高，须提高CrCr含量。含量。合金元素：合金元素：主加主加CrCr、Cr-NiCr-Ni，辅加，辅加TiTi、NbNb、MoMo、CuCu、MnMn、N N。CrCr： 形成稳定致密形成稳定致密的的CrCr2 2O O3 3氧化膜氧化膜钝化膜。钝化膜。 CrCr含量大于含量大于13%13%时，形成时，形成单相铁素体单相铁素体组织。组织。 提高基体电极电位提高基体电极电位( (原子比原子比n/8n/8规律规律) )NiNi：获得单相奥氏体组织。与获得单相奥氏体组织。与CrCr配合加入，获得高耐蚀性配合加入，获得高耐蚀性和适当
62、强度。和适当强度。 MoMo、CuCu：耐有机酸腐蚀。耐有机酸腐蚀。Ti, Ti, NbNb: : 优先和优先和C C形成化合物，避免形成化合物，避免CrCr形成碳化物而发生形成碳化物而发生晶界贫晶界贫CrCr，防止奥氏体钢晶间腐蚀。，防止奥氏体钢晶间腐蚀。MnMn、N N：部分替代部分替代NiNi降低成本，提高有机酸中耐蚀性。降低成本，提高有机酸中耐蚀性。l晶间腐蚀晶间腐蚀是沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大是沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大. .l它是由于它是由于CrCr2323C C6 6析出于晶界，使晶界附近析出于晶界，使晶界附近CrCr含量含量降降到到12%12%以下，在介质作用下
63、发生强烈腐蚀以下，在介质作用下发生强烈腐蚀。l加加 TiTi、NbNb则先于则先于CrCr与与C C形成不易溶于奥氏体的碳化形成不易溶于奥氏体的碳化物物, , 避免晶界贫避免晶界贫CrCr。 奥氏体不锈钢晶界的奥氏体不锈钢晶界的奥氏体不锈钢晶界的奥氏体不锈钢晶界的CrCr2323C C6 6析出析出析出析出晶间腐蚀晶间腐蚀（1 1）奥氏体型（）奥氏体型（1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti）l主要是主要是18-818-8型不锈钢（型不锈钢（CrCr 18%18%，Ni8%Ni8%，C C 0.1%0.1% ），），有时加有时加TiTi、NbNb防止晶间腐蚀。防止晶间腐蚀。 l性能特点：性能
64、特点：具有良好的耐蚀性、冷热加工性及具有良好的耐蚀性、冷热加工性及可焊性。可焊性。高的塑韧性，无磁性。强度低。高的塑韧性，无磁性。强度低。 l热处理：热处理：采用采用固溶处理固溶处理。即加热到。即加热到95011009501100使碳化使碳化物溶解后物溶解后水冷水冷，获得，获得单相奥氏体单相奥氏体。或加或加一个一个稳定化处稳定化处理（理（850950850950加热，空冷），加热，空冷），避免晶间腐蚀。避免晶间腐蚀。4. 常用不锈钢常用不锈钢1Cr17削片刀削片刀（2 2）铁素体不锈钢）铁素体不锈钢l l典型钢号典型钢号典型钢号典型钢号1Cr171Cr17。 l l成分：成分：成分：成分：低碳
65、（低碳（低碳（低碳（0.15%17%)(17%)，无固态相变，不，无固态相变，不，无固态相变，不，无固态相变，不能通过热处理改变组织和性能，在退火或正火态使用。能通过热处理改变组织和性能，在退火或正火态使用。能通过热处理改变组织和性能，在退火或正火态使用。能通过热处理改变组织和性能，在退火或正火态使用。具有较好塑性，强度不高，对硝酸、磷酸有较高的耐具有较好塑性，强度不高，对硝酸、磷酸有较高的耐具有较好塑性，强度不高，对硝酸、磷酸有较高的耐具有较好塑性，强度不高，对硝酸、磷酸有较高的耐蚀性。蚀性。蚀性。蚀性。组织组织：单相铁素体单相铁素体性能特点：性能特点：性能特点：性能特点： 耐酸蚀，抗氧化能
66、力强，耐酸蚀，抗氧化能力强，耐酸蚀，抗氧化能力强，耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有脆化倾向。塑性好。但有脆化倾向。塑性好。但有脆化倾向。塑性好。但有脆化倾向。（3 3）马氏体不锈钢）马氏体不锈钢）马氏体不锈钢）马氏体不锈钢l l主要主要主要主要是是是是Cr13Cr13和和和和Cr18Cr18型不锈钢型不锈钢型不锈钢型不锈钢钢号为钢号为钢号为钢号为1Cr134Cr131Cr134Cr13、9Cr189Cr18Cr13Cr13型：型：型：型：C=0.10.4%C=0.10.4%，Cr1214%Cr1214%，随含碳量提高，强度、硬，随含碳量提高，强度、硬，随含碳量提高，强度、硬，随含碳量提高，强
67、度、硬度提高，耐蚀性下降。度提高，耐蚀性下降。度提高，耐蚀性下降。度提高，耐蚀性下降。Cr18Cr18型：型：型：型： C0.81.0%C0.81.0%，Cr1719%Cr1719%。马氏体不锈钢淬透性很高，正火得到马氏体。马氏体不锈钢淬透性很高，正火得到马氏体。马氏体不锈钢淬透性很高，正火得到马氏体。马氏体不锈钢淬透性很高，正火得到马氏体。热处理热处理热处理热处理：1Cr131Cr13和和和和2Cr13: 2Cr13: 淬火淬火淬火淬火+ + + +高温回火高温回火高温回火高温回火，类似调质钢，得到回，类似调质钢，得到回，类似调质钢，得到回，类似调质钢，得到回火索氏体组织。火索氏体组织。火索
68、氏体组织。火索氏体组织。3Cr133Cr13、4Cr134Cr13、9Cr189Cr18：淬火淬火淬火淬火+ + + +低温回火，类似工具钢低温回火，类似工具钢低温回火，类似工具钢低温回火，类似工具钢，获得回火，获得回火，获得回火，获得回火M M M M组织，具有高硬度、高耐磨性。组织，具有高硬度、高耐磨性。组织，具有高硬度、高耐磨性。组织，具有高硬度、高耐磨性。用于要求耐蚀、耐磨件，用于要求耐蚀、耐磨件，用于要求耐蚀、耐磨件，用于要求耐蚀、耐磨件，医疗器械、量具等。医疗器械、量具等。医疗器械、量具等。医疗器械、量具等。不锈钢刀不锈钢刀（4 4 4 4）奥氏体）奥氏体）奥氏体）奥氏体马氏体沉淀
69、硬化型马氏体沉淀硬化型马氏体沉淀硬化型马氏体沉淀硬化型成分成分与与18-818-8型相近型相近，但，但NiNi略低略低，并，并加加入少量的入少量的AlAl、MoMo、TiTi、NbNb等元素。等元素。C0.040.13%C0.040.13%，Cr1517%Cr1517%，Ni48%Ni48%。超低碳超低碳避免形避免形成碳化物，保证耐蚀性成碳化物，保证耐蚀性； AlAl、MoMo、TiTi、NbNb与与NiNi形成形成金属间金属间化合物沉淀硬化化合物沉淀硬化。CrCr、NiNi与其它元素配合与其它元素配合降低降低MsMs至室温至室温-7878，以便随后，以便随后冷处理、塑变或调整处理冷处理、塑变
70、或调整处理，使，使A A转变为转变为M M，进一，进一步步强化基体强化基体。热处理：热处理：固溶（固溶（95010509501050）得到）得到A A，再冷处理，再冷处理/ /塑变成形塑变成形/ /调调整处理（整处理（750/950750/950加热空冷）使部分加热空冷）使部分A A转变为转变为M M，再时效，再时效（400500400500）析出金属间化合物沉淀硬化。又是超高强度钢。）析出金属间化合物沉淀硬化。又是超高强度钢。制造航空、火箭发动机壳、压力容器等。制造航空、火箭发动机壳、压力容器等。耐热钢耐热钢耐热钢耐热钢具有高的具有高的具有高的具有高的热化学稳定性热化学稳定性热化学稳定性热化
71、学稳定性和和和和热强性热强性热强性热强性的特殊钢。的特殊钢。的特殊钢。的特殊钢。1. 1. 1. 1. 耐热钢的工作条件、失效方式及性能要求：耐热钢的工作条件、失效方式及性能要求：耐热钢的工作条件、失效方式及性能要求：耐热钢的工作条件、失效方式及性能要求：工作条件工作条件工作条件工作条件：300300300300以上，甚至以上，甚至以上，甚至以上，甚至1200120012001200，长期工作。，长期工作。，长期工作。，长期工作。失效方式失效方式失效方式失效方式：剧烈：剧烈：剧烈：剧烈氧化氧化氧化氧化截面减小、截面减小、截面减小、截面减小、强度降低强度降低强度降低强度降低造成的破坏。造成的破坏
72、。造成的破坏。造成的破坏。性能要求：性能要求：性能要求：性能要求：(1)(1)高的抗氧化性高的抗氧化性(2)(2)高的高温力学性能（抗蠕变、热强性、热疲劳、热高的高温力学性能（抗蠕变、热强性、热疲劳、热松弛）松弛）(3)(3)组织稳定性高组织稳定性高(4)(4)膨胀系数小，导热性好膨胀系数小，导热性好(5)(5)工艺性及经济性好工艺性及经济性好（二）耐热钢（二）耐热钢抗氧化性途径：抗氧化性途径：抗氧化性途径：抗氧化性途径：合金化，加入合金化，加入CrCr、SiSi、AlAl，形成致密稳定氧，形成致密稳定氧化膜，阻止氧化。化膜，阻止氧化。提高热强性途径：提高热强性途径：提高热强性途径：提高热强性
73、途径：高温变形机制高温变形机制高温变形机制高温变形机制滑移、扩散、晶界滑动。强化途径为滑移、扩散、晶界滑动。强化途径为滑移、扩散、晶界滑动。强化途径为滑移、扩散、晶界滑动。强化途径为固溶强化：加入固溶强化：加入固溶强化：加入固溶强化：加入MoMo、WW、CoCo，增大原子间结合力，阻止，增大原子间结合力，阻止，增大原子间结合力，阻止，增大原子间结合力，阻止扩散，提高热强性。扩散，提高热强性。扩散，提高热强性。扩散，提高热强性。 第二相强化：最有效途径！耐热钢采用难溶碳化物第二相强化：最有效途径！耐热钢采用难溶碳化物MCMC、M M6 6C C、M M2323C C6 6；耐热合金采用金属间化合
74、物；耐热合金采用金属间化合物NiNi3 3(Ti,Al)(Ti,Al)来强化。来强化。 晶界强化：高温晶界弱化，应减少晶界，晶界强化：高温晶界弱化，应减少晶界，大晶粒、单晶大晶粒、单晶；定向结晶、消除与外力垂直的晶界定向结晶、消除与外力垂直的晶界；加入；加入B B、ZrZr、RERE等等降降低晶界能量低晶界能量；使；使晶界呈锯齿状晶界呈锯齿状，阻止滑动。，阻止滑动。2. 提高钢的抗氧化性和热强性的途径提高钢的抗氧化性和热强性的途径高温合金中的高温合金中的 析出相析出相高温合金中的弯曲晶界高温合金中的弯曲晶界裂纹中止于晶界颗粒状析出物裂纹中止于晶界颗粒状析出物涡轮机机壳涡轮机机壳（1 1）马氏体
75、型耐热钢）马氏体型耐热钢空冷即获得空冷即获得M M组织。包括组织。包括2 2类：类：a.a.低碳高铬钢：低碳高铬钢：在在Cr13Cr13型不锈钢基础型不锈钢基础上加入上加入MoMo、W W、V V、TiTi、NbNb等，强化等，强化F F、形成稳定碳化物、提高高温强度。形成稳定碳化物、提高高温强度。常用钢号为常用钢号为1Cr11MoV1Cr11MoV、1Cr12WMoV1Cr12WMoV。500500以下具有优良的蠕变抗力和消以下具有优良的蠕变抗力和消振性，制造汽轮机叶片，又称叶片振性，制造汽轮机叶片，又称叶片钢。钢。3. 常用耐热钢及其热处理常用耐热钢及其热处理耐热钢按正火组织分为：耐热钢按
76、正火组织分为：耐热钢按正火组织分为：耐热钢按正火组织分为：马氏体型、铁素体型、奥氏马氏体型、铁素体型、奥氏马氏体型、铁素体型、奥氏马氏体型、铁素体型、奥氏体型、沉淀硬化型体型、沉淀硬化型体型、沉淀硬化型体型、沉淀硬化型汽轮机叶片汽轮机叶片b. b. 中碳铬硅钢：中碳铬硅钢：抗氧化性好、蠕变抗力高、高硬度和抗氧化性好、蠕变抗力高、高硬度和高耐磨性。高耐磨性。4Cr9Si24Cr9Si2、4Cr10Si2Mo4Cr10Si2Mo等，等，750750，发动机，发动机排气阀，又称气阀钢。排气阀，又称气阀钢。热处理：热处理：淬火淬火+ +高温回火，高温回火，1000110010001100空冷空冷/ /
77、油冷油冷+650800+650800空冷空冷/ /油冷油冷组织：组织：保持保持M M形态的回火马氏体。形态的回火马氏体。（2 2）铁素体型耐热钢）铁素体型耐热钢在在铁素体不锈钢基体铁素体不锈钢基体中加入中加入SiSi、AlAl提高抗氧化性。高温提高抗氧化性。高温强度低、焊接性差、脆性大。多用于受力不大的强度低、焊接性差、脆性大。多用于受力不大的加热炉加热炉构件构件。1Cr13Si31Cr13Si3、1Cr13SiAl1Cr13SiAl、1Cr18Si21Cr18Si2等。等。热处理：热处理：正火，正火，700800700800空冷，空冷，组织组织：铁素体：铁素体过热器管排过热器管排过热器集箱过
78、热器集箱（3 3）奥氏体型耐热钢）奥氏体型耐热钢在奥氏体在奥氏体不锈钢不锈钢基础上加基础上加W W、MoMo、V V、TiTi、NbNb、AlAl等。形成等。形成稳定碳化物和金稳定碳化物和金属间化合物属间化合物来提高高温强度。具有高来提高高温强度。具有高的热强性和抗氧化性、高的塑性和韧的热强性和抗氧化性、高的塑性和韧性、好的焊接和冷成形性。用于性、好的焊接和冷成形性。用于600850600850的高压的高压锅炉过热器、汽轮机锅炉过热器、汽轮机叶片、叶轮、发动机气阀叶片、叶轮、发动机气阀。1Cr18Ni12Ti1Cr18Ni12Ti、1Cr15Ni36W3Ti1Cr15Ni36W3Ti、4Cr1
79、4Ni14W2Mo4Cr14Ni14W2Mo。热处理：热处理：固溶处理固溶处理1000115010001150水水/ /油油冷，或者冷，或者固溶固溶+ +时效时效，时效温度高于使，时效温度高于使用温度用温度6010060100，保温，保温10h10h以上以上（4 4 4 4）沉淀硬化型耐热钢）沉淀硬化型耐热钢）沉淀硬化型耐热钢）沉淀硬化型耐热钢与沉淀硬化型不锈钢相同与沉淀硬化型不锈钢相同与沉淀硬化型不锈钢相同与沉淀硬化型不锈钢相同0Cr17Ni4Cu4Nb0Cr17Ni4Cu4Nb0Cr17Ni4Cu4Nb0Cr17Ni4Cu4Nb：高温燃气涡轮压缩机和透平发动机：高温燃气涡轮压缩机和透平发动
80、机：高温燃气涡轮压缩机和透平发动机：高温燃气涡轮压缩机和透平发动机的叶片和轴的叶片和轴的叶片和轴的叶片和轴0Cr17Ni7Al0Cr17Ni7Al0Cr17Ni7Al0Cr17Ni7Al：高温弹簧、膜片、波纹管：高温弹簧、膜片、波纹管：高温弹簧、膜片、波纹管：高温弹簧、膜片、波纹管履带履带履带履带挖挖掘掘机机铲铲齿齿铁路辙岔铁路辙岔1.1.耐磨钢的工作条件、失效方式和性耐磨钢的工作条件、失效方式和性耐磨钢的工作条件、失效方式和性耐磨钢的工作条件、失效方式和性能要求能要求能要求能要求工作条件工作条件：受严重磨损和强烈冲击：受严重磨损和强烈冲击失效方式失效方式：磨损，有时脆断：磨损，有时脆断性能要
81、求性能要求：高耐磨性和韧性：高耐磨性和韧性如拖拉机的履带板、破碎如拖拉机的履带板、破碎机牙板和铁路机牙板和铁路辙岔等辙岔等。（三）（三）耐磨钢耐磨钢2. 2. 化学成分特点化学成分特点化学成分特点化学成分特点最经典的耐磨钢为最经典的耐磨钢为ZGMn13ZGMn13高锰钢，工件铸造生产。高锰钢，工件铸造生产。（1 1）高碳高碳：0.91.5%C0.91.5%C 以保持高耐磨性。以保持高耐磨性。（2 2）高锰）高锰：1114%Mn 1114%Mn 以以保证形成奥氏体组织保证形成奥氏体组织. .（3 3）适量）适量SiSi：0.30.8% 0.30.8% 改善钢液流动性、固溶强化、改善钢液流动性、固
82、溶强化、加工硬化加工硬化3. 3. 热处理特点热处理特点l铸态组织为铸态组织为奥氏体奥氏体+ +晶界碳化物晶界碳化物, , 性能硬而脆，耐磨性差。性能硬而脆，耐磨性差。l热处理采用水韧处理。热处理采用水韧处理。即将钢加热到即将钢加热到1050110010501100，使碳化，使碳化物溶入奥氏体，并进行水淬。物溶入奥氏体，并进行水淬。l室温组织为过饱和单相奥氏体。室温组织为过饱和单相奥氏体。4. 4. 性能特点性能特点l水韧处理后，韧性高，硬度低水韧处理后，韧性高，硬度低.使用时必须伴随着压力和冲击作用使用时必须伴随着压力和冲击作用。l在压力及冲击作用下，表面奥氏在压力及冲击作用下，表面奥氏体迅
83、速体迅速加工硬化加工硬化，使表面硬度提高使表面硬度提高到到HB500550，获得高耐磨性。，获得高耐磨性。而心部仍为奥氏体组织而心部仍为奥氏体组织,具有高耐具有高耐冲击能力。冲击能力。颚颚式式破破碎碎机机挖掘机挖掘机钢钢钢钢 号号号号钢钢钢钢 种种种种合金元素的主要作用合金元素的主要作用合金元素的主要作用合金元素的主要作用热处理特点热处理特点热处理特点热处理特点使用状态下组织使用状态下组织使用状态下组织使用状态下组织Q345Q345低合金高强低合金高强低合金高强低合金高强度结构钢度结构钢度结构钢度结构钢MnMn: :强化强化强化强化F F，增加增加增加增加P P量，降量，降量，降量，降低冷脆转
84、变温度低冷脆转变温度低冷脆转变温度低冷脆转变温度热轧空冷热轧空冷热轧空冷热轧空冷F+PF+P65Mn65Mn弹簧钢弹簧钢弹簧钢弹簧钢Mn:Mn:提高淬透性，强化提高淬透性，强化提高淬透性，强化提高淬透性，强化F F淬火淬火淬火淬火+ +中温回火中温回火中温回火中温回火T T回回回回ZGMn13ZGMn13耐磨钢耐磨钢耐磨钢耐磨钢Mn:Mn:获得单相获得单相获得单相获得单相A A组织组织组织组织水韧处理水韧处理水韧处理水韧处理表表表表:M+:M+碳化物碳化物碳化物碳化物 心心心心:A:A20CrMnTi20CrMnTi渗碳钢渗碳钢渗碳钢渗碳钢Cr:Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化提高淬透性
85、，强化提高淬透性，强化F FTiTi：细化晶粒：细化晶粒：细化晶粒：细化晶粒渗碳后淬火渗碳后淬火渗碳后淬火渗碳后淬火+ +低低低低温回火温回火温回火温回火表表表表: M: M回回回回+ +颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A+A心心心心: M: M回回回回+F+F40Cr40Cr调质钢调质钢调质钢调质钢Cr:Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化提高淬透性，强化提高淬透性，强化F F调质处理调质处理调质处理调质处理S S回回回回9SiCr9SiCr低合金工具钢低合金工具钢低合金工具钢低合金工具钢Cr:Cr:提高淬透性提高淬透性提高淬透性提高淬透性淬火淬火淬火淬火+ +低温回火低
86、温回火低温回火低温回火MM回回回回+ +颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A +A ( (少量少量少量少量) )GCr15GCr15滚动轴承钢滚动轴承钢滚动轴承钢滚动轴承钢Cr:Cr:提高淬透性，耐磨性、提高淬透性，耐磨性、提高淬透性，耐磨性、提高淬透性，耐磨性、耐蚀性耐蚀性耐蚀性耐蚀性淬火淬火淬火淬火+ +低温回火低温回火低温回火低温回火MM回回回回+ +颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A +A ( (少量少量少量少量) )1Cr131Cr13马氏体不锈钢马氏体不锈钢马氏体不锈钢马氏体不锈钢Cr:Cr:提高耐蚀性提高耐蚀性提高耐蚀性提高耐蚀性淬火淬火淬火淬火
87、+ +高温回火高温回火高温回火高温回火S S回回回回5CrNiMo5CrNiMo热作模具钢热作模具钢热作模具钢热作模具钢CrCr、Ni:Ni:提高淬透性，强化提高淬透性，强化提高淬透性，强化提高淬透性，强化F F淬火淬火淬火淬火+ +高温回火高温回火高温回火高温回火S S回回回回Mo:Mo:防止高温回火脆性防止高温回火脆性防止高温回火脆性防止高温回火脆性Cr12MoVCr12MoV冷作模具钢冷作模具钢冷作模具钢冷作模具钢Mo:Mo:细化晶粒，提高耐磨性细化晶粒，提高耐磨性细化晶粒，提高耐磨性细化晶粒，提高耐磨性淬火淬火淬火淬火+ +低温回火低温回火低温回火低温回火MM回回回回+ +颗粒状碳化物
88、颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A +A ( (少量少量少量少量) )W18Cr4VW18Cr4V高速钢高速钢高速钢高速钢V:V:提高耐磨性、热硬性提高耐磨性、热硬性提高耐磨性、热硬性提高耐磨性、热硬性淬火淬火淬火淬火+ +低温低温低温低温回火回火回火回火MM回回回回+ +颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A +A ( (少量少量少量少量) )1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢Ti:Ti:防止晶间腐蚀防止晶间腐蚀防止晶间腐蚀防止晶间腐蚀固溶处理固溶处理固溶处理固溶处理A A第二节第二节 铸铁铸铁l铸铁是铸铁是含碳量大于含碳量大于2.11%2.
89、11%并含并含有较多有较多硅、锰、硫、磷硅、锰、硫、磷等元素的等元素的多元铁基合金。为提高性能，还多元铁基合金。为提高性能，还加入合金元素加入合金元素，成为，成为合金铸铁合金铸铁。l铸铁虽然铸铁虽然强度和韧性低强度和韧性低，但，但生生产简便、成本低廉、较高耐磨性产简便、成本低廉、较高耐磨性和减震性、较低缺口敏感性和减震性、较低缺口敏感性，因，因而是应用最广泛的材料之一。而是应用最广泛的材料之一。 一、一、铸铁的分类铸铁的分类1 1、根据碳在铸铁中存在的形式分类、根据碳在铸铁中存在的形式分类、根据碳在铸铁中存在的形式分类、根据碳在铸铁中存在的形式分类（1 1）灰口铸铁：）灰口铸铁：）灰口铸铁：）
90、灰口铸铁：碳大部分或全部以游离态的石墨形式存碳大部分或全部以游离态的石墨形式存在，其断口呈现暗灰色。是目前应用最广泛的一类铸铁。在，其断口呈现暗灰色。是目前应用最广泛的一类铸铁。（2 2）白口铸铁：）白口铸铁：）白口铸铁：）白口铸铁：碳除少数溶于铁素体外，大部分以碳除少数溶于铁素体外，大部分以Fe3C的形式存在，断口呈银白色。硬而脆！的形式存在，断口呈银白色。硬而脆！（3 3）麻口铸铁：）麻口铸铁：）麻口铸铁：）麻口铸铁：碳一部分以石墨形式存在，一部分以碳一部分以石墨形式存在，一部分以Fe3C的形式存在，断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的形式存在，断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨。的石墨。2
91、 2、根据铸铁中石墨的形态进行分类、根据铸铁中石墨的形态进行分类、根据铸铁中石墨的形态进行分类、根据铸铁中石墨的形态进行分类 灰铸铁灰铸铁 ( (石墨为片状石墨为片状) )；可锻铸铁；可锻铸铁( (石墨为团絮状石墨为团絮状) )；球墨铸铁球墨铸铁( (石墨为球状石墨为球状) )；蠕墨铸铁；蠕墨铸铁( (石墨为蠕虫状石墨为蠕虫状) )。( (一一一一) )铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程l l石墨是碳的一种结晶态，具有简单六方晶格，层状石墨是碳的一种结晶态，具有简单六方晶格，层状石墨是碳的一种结晶态，具有简单六方晶格，层状石墨是碳的一种结晶态，具有简单六方晶格，层
92、状结构，层内原子间距结构，层内原子间距结构，层内原子间距结构，层内原子间距0.142nm0.142nm，以共价键结合；层，以共价键结合；层，以共价键结合；层，以共价键结合；层间距间距间距间距0.34nm0.34nm，分子键结合。层间结合力弱，其强度、，分子键结合。层间结合力弱，其强度、，分子键结合。层间结合力弱，其强度、，分子键结合。层间结合力弱，其强度、塑性塑性塑性塑性、韧性都很低。韧性都很低。韧性都很低。韧性都很低。l铸铸铁铁中中的的碳碳除除少少量量固固溶溶于于基基体体中中外外，主主要要以以化化合合态态的的渗渗碳碳体体(Fe(Fe3 3C)C)和和游游离离态态的的石石墨墨(G)(G)两两种
93、种形形式式存存在在。G G的的形形成成途途径径可可以以用用Fe-FeFe-Fe3 3C C和和Fe-GFe-G双双重重相相图图来来分分析析。（1 1）液液相相析析出出（过过共共晶晶）；（2 2）固固相相中中析析出出；（3 3）Fe3CFe3C高温分解。高温分解。二、铸铁的石墨化及其影响因素二、铸铁的石墨化及其影响因素存在两个铁碳相图存在两个铁碳相图存在两个铁碳相图存在两个铁碳相图： Fe-FeFe-Fe3 3C C和和和和Fe-GFe-G双重相图双重相图双重相图双重相图L+GL+Fe3C铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程: : : :l铸铁中石墨形成的过程称为铸铁
94、中石墨形成的过程称为石石墨化过程墨化过程。石墨化分石墨化分石墨化分石墨化分2 2个阶段个阶段个阶段个阶段（以形成温度为界限（以形成温度为界限（以形成温度为界限（以形成温度为界限共析温共析温共析温共析温度）：度）：度）：度）：l第第1阶段石墨化：阶段石墨化：在在PSK线线（共析温度）以上发生的石墨（共析温度）以上发生的石墨化。化。包括包括结晶时结晶时一次石墨一次石墨、共、共晶转变形成的晶转变形成的共晶石墨共晶石墨、奥氏、奥氏体中析出的体中析出的二次石墨二次石墨，及，及加热加热时时一次渗碳体、二次渗碳体及一次渗碳体、二次渗碳体及共晶渗碳体的分解共晶渗碳体的分解形成的石墨。形成的石墨。Pl第第2 2
95、阶段石墨化：阶段石墨化：在在P PS SK K线及以下温线及以下温度发生的石墨化。度发生的石墨化。包包括冷却时共析石墨和括冷却时共析石墨和加热时共析渗碳体的加热时共析渗碳体的分解形成的石墨。分解形成的石墨。l l石墨化程度不同，石墨化程度不同，石墨化程度不同，石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和所得到的铸铁类型和所得到的铸铁类型和所得到的铸铁类型和组织也不同组织也不同组织也不同组织也不同。P（二）影响铸铁石墨化的因素（二）影响铸铁石墨化的因素（1） 冷却速度的影响冷却速度的影响l l铸铸件件冷冷却却缓缓慢慢，有有利利于于碳碳原原子子的的充充分分扩扩散散，结结晶将按晶将按Fe - G相图进行，因而
96、促进石墨化。相图进行，因而促进石墨化。l快冷时由于快冷时由于过冷度大，结过冷度大，结晶将按晶将按 Fe-Fe3C相图进行相图进行, 不利于石墨化不利于石墨化.（2 2）化学成分的影响）化学成分的影响）化学成分的影响）化学成分的影响 碳碳碳碳和和和和硅硅是强烈促进石墨是强烈促进石墨是强烈促进石墨是强烈促进石墨化的元素，化的元素，化的元素，化的元素，含量过低，含量过低，含量过低，含量过低，易出现白口组织，力学易出现白口组织，力学易出现白口组织，力学易出现白口组织，力学性能和铸造性能变差；性能和铸造性能变差；性能和铸造性能变差；性能和铸造性能变差；含量过高含量过高含量过高含量过高, ,会使石墨数量会
97、使石墨数量会使石墨数量会使石墨数量多且粗大，基体内铁素多且粗大，基体内铁素多且粗大，基体内铁素多且粗大，基体内铁素体量增多，降低铸件的体量增多，降低铸件的体量增多，降低铸件的体量增多，降低铸件的性能。性能。性能。性能。碳、硅量控制范围：碳、硅量控制范围：碳、硅量控制范围：碳、硅量控制范围：2.54.0%C2.54.0%C，1.03.0%Si1.03.0%Si。 促进石墨化促进石墨化 阻碍石墨阻碍石墨化化Al, C, Si, Ti, Ni, Cu, P, Co, Zr, Nb W, Mn, Mo, S, Cr, V, Te, Mg, Ce, B三、常用普通铸铁三、常用普通铸铁（一）灰铸铁（一）灰
98、铸铁灰铸铁是指灰铸铁是指灰铸铁是指灰铸铁是指石墨呈片状石墨呈片状石墨呈片状石墨呈片状分布的灰口铸铁。牌号：分布的灰口铸铁。牌号：分布的灰口铸铁。牌号：分布的灰口铸铁。牌号：HT+HT+数字数字数字数字，数字表示最低抗拉强度（，数字表示最低抗拉强度（，数字表示最低抗拉强度（，数字表示最低抗拉强度（MPaMPa）。如）。如）。如）。如HT200HT200l l化学成分：化学成分：化学成分：化学成分：C2.54.0%,C2.54.0%, Si1.03.0%, Mn0.51.3% Si1.03.0%, Mn0.51.3%灰铸铁的组织为钢灰铸铁的组织为钢基体基体+片状石墨，片状石墨，基体有基体有铁素体铁
99、素体、珠光体珠光体和和铁素体铁素体+珠珠光体光体三种。石墨几乎相当于孔洞，三种。石墨几乎相当于孔洞，其形状影响性能。石墨减磨作用。其形状影响性能。石墨减磨作用。灰铸铁齿轮箱灰铸铁齿轮箱灰铸铁齿轮箱灰铸铁齿轮箱（二）可锻铸铁（二）可锻铸铁l l用于制造形状复杂且承受振用于制造形状复杂且承受振用于制造形状复杂且承受振用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如动载荷的薄壁小型件，如动载荷的薄壁小型件，如动载荷的薄壁小型件，如汽车、汽车、汽车、汽车、拖拉机的前后轮壳拖拉机的前后轮壳拖拉机的前后轮壳拖拉机的前后轮壳、管接头、管接头、管接头、管接头、低压阀门低压阀门低压阀门低压阀门等。等。等。等。可锻
100、铸铁管件可锻铸铁管件石墨呈石墨呈团絮状团絮状的灰口铸铁，白口铸铁经石墨化退火获得。的灰口铸铁，白口铸铁经石墨化退火获得。l牌号：牌号：KT+KT+数字数字+ +数字数字，后面的两组数字分别表示，后面的两组数字分别表示最低抗拉最低抗拉强度（强度（MPaMPa）和和最低伸长率（最低伸长率（% %）。）。l组织组织：基体基体(F(F、P)P)团絮状团絮状G Gl铁素体基体铁素体基体可锻铸铁又称可锻铸铁又称黑心可锻铸铁。如黑心可锻铸铁。如KTH300-06KTH300-06l性能性能：强度为碳钢的强度为碳钢的000%0%，接近于铸钢。，接近于铸钢。l名为可锻，实不可锻。名为可锻，实不可锻。l成分：保证
101、正常浇铸获得全白口。因此要适当降低成分：保证正常浇铸获得全白口。因此要适当降低C C、SiSi，适当增加适当增加MoMo、CrCr。一般。一般C2.42.7%C2.42.7%，Si1.41.8%Si1.41.8%，Mn0.50.7%Mn0.50.7%，对，对P P可锻铸铁可增加到可锻铸铁可增加到1.01.2%1.01.2%，P0.2%,S0.18%,Cr0.06P0.2%,S0.18%,Cr0.06。（三）（三）（三）（三） 球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁l石墨呈石墨呈球形球形的灰口铸铁。铁水加少量球化剂和孕育剂得到球状的灰口铸铁。铁水加少量球化剂和孕育剂得到球状石墨。石墨。 l组织：组织：
102、钢基体（钢基体（F F、F+PF+P、P P）+ + 球状球状G Gl球化剂为球化剂为MgMg、Mg-REMg-RE。l为避免白口，并使石墨细小均匀，在球化处理同时还进行孕育为避免白口，并使石墨细小均匀，在球化处理同时还进行孕育处理。处理。常用孕育剂为硅铁和硅钙合金。常用孕育剂为硅铁和硅钙合金。l具有良好的力学性能和工艺性能。具有良好的力学性能和工艺性能。l成分：成分：C3.53.9%C3.53.9%，Si2.02.6%Si2.02.6%，Mn0.61.0%Mn0.61.0%，S0.06%S0.06%，P0.1%P0.1%，残留，残留Mg0.030.06%Mg0.030.06%，RE0.020
103、.06%RE0.020.06%。l与灰铁比，与灰铁比，C C、SiSi高、高、MnMn低、严格控制低、严格控制P P、S S，具有较高的，具有较高的C C当量当量C CE E=4.54.7%=4.54.7%，获得共晶成分，保证铸造性能和石墨化。，获得共晶成分，保证铸造性能和石墨化。l牌号：牌号：QT400-18QT400-18， b b 400MPa400MPa， 18%18%l l性能与热处理性能与热处理性能与热处理性能与热处理l力学性能主要取决于基体组织（力学性能主要取决于基体组织（F,F+P,P ,B,M,T,S,AF,F+P,P ,B,M,T,S,A），可），可热处理调整基体组织。性能
104、优于其他铸铁。与钢比，疲劳极热处理调整基体组织。性能优于其他铸铁。与钢比，疲劳极限接近中碳钢，冲击疲劳抗力高于中碳钢，屈强比是钢的限接近中碳钢，冲击疲劳抗力高于中碳钢，屈强比是钢的2 2倍，塑韧性低于钢。强度是碳钢的倍，塑韧性低于钢。强度是碳钢的7090%7090%。l球墨铸铁可进行球墨铸铁可进行各种热处理，如各种热处理，如退火退火、正火正火、淬火淬火加回火加回火、等温淬火等温淬火等等。 l l球墨铸铁的热处理特点是：球墨铸铁的热处理特点是：球墨铸铁的热处理特点是：球墨铸铁的热处理特点是：l l 奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含
105、量高奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高; ; l l 淬透性比碳钢高淬透性比碳钢高淬透性比碳钢高淬透性比碳钢高; ; l l 奥氏体中碳含量可控。奥氏体中碳含量可控。奥氏体中碳含量可控。奥氏体中碳含量可控。制制品品(轧轧辊辊与与辊辊环环)组织组织组织组织贝贝氏氏体体基基球球墨墨铸铸铁铁l l用途用途l l承受震动、载荷大的零件，如承受震动、载荷大的零件，如承受震动、载荷大的零件，如承受震动、载荷大的零件，如曲轴、传动齿轮曲轴、传动齿轮曲轴、传动齿轮曲轴、传动齿轮等。等。等。等。（四）蠕墨铸铁（四）蠕墨铸铁（四）蠕墨铸铁（四）蠕墨铸铁钢基体上分布蠕虫状石墨，介于片球钢基体上分布蠕虫状石墨，介于片
106、球之间之间。l蠕墨铸铁是蠕墨铸铁是2020世纪世纪6060年代发展起来的年代发展起来的一种新型铸铁一种新型铸铁. .l铁水经铁水经蠕化处理蠕化处理和和孕育处理孕育处理得到的得到的. .l蠕化剂为稀土硅铁镁合金、蠕化剂为稀土硅铁镁合金、稀土硅铁稀土硅铁合金、稀土硅铁钙合金等。孕育剂为合金、稀土硅铁钙合金等。孕育剂为SiSi或或SiSi-Ca-Ca。组织：组织：基体（基体（F、F+P、P)+ 蠕虫状蠕虫状G 成分：成分：高高C、低、低S、一定、一定Si和和Mn，P,S0.1%(最好最好0.06%)。性能：优于灰铁，低于球铁。导热、热疲劳抗力、铸造性能比球性能：优于灰铁，低于球铁。导热、热疲劳抗力、
107、铸造性能比球铁好，铸件致密。铁好，铸件致密。牌号：牌号：RuT340， b b 340MPa340MPa。用于内燃机缸盖、阀体、泵体，可用于内燃机缸盖、阀体、泵体，可热处理强化。热处理强化。蠕墨铸铁中的石墨蠕墨铸铁中的石墨四、特殊性能铸铁四、特殊性能铸铁l在铸铁中加入某些元素，以形成具有特殊性能的在铸铁中加入某些元素，以形成具有特殊性能的铸铁铸铁( (又称合金铸铁又称合金铸铁) )。（一）耐磨铸铁（一）耐磨铸铁 灰铸铁中提高磷含量；白口铸铁中加入灰铸铁中提高磷含量；白口铸铁中加入CrCr、NiNi、MnMn、MoMo、V V、TiTi、P P、B B等元素合金化。等元素合金化。（二）耐蚀铸铁（
108、二）耐蚀铸铁 向铸铁中加入向铸铁中加入SiSi、AlAl、CrCr、CuCu、NiNi、P P等元素，高等元素，高Si1517Si1517、高、高Cr2636%Cr2636%。（三）耐热铸铁（三）耐热铸铁 向铸铁中加入向铸铁中加入CrCr、SiSi、AlAl、V V、MoMo、MnMn、CuCu、NiNi、P P等元素。等元素。第三节第三节 有色金属及其合金有色金属及其合金 l在工业生产中，通常把铁及其合金称为在工业生产中，通常把铁及其合金称为黑色金属黑色金属，把其他非铁金属及其合金称为把其他非铁金属及其合金称为有色金属有色金属。 同时，把同时，把密度低于密度低于4.54.510103 3kg
109、/mkg/m3 3的金属称为的金属称为轻金属轻金属。l有色金属具有钢铁材料不具备的特殊性能，如有色金属具有钢铁材料不具备的特殊性能，如比强比强度高度高、导电性高、耐蚀性高、耐热性高导电性高、耐蚀性高、耐热性高。广泛应用。广泛应用于航空、航天、航海、机电、仪表、化工。于航空、航天、航海、机电、仪表、化工。l广泛应用的有铝、铜、钛及其合金，轴承合金等。广泛应用的有铝、铜、钛及其合金，轴承合金等。一、铝及铝合金一、铝及铝合金 （一）纯铝（一）纯铝（一）纯铝（一）纯铝AlAl在自然界储量丰富，占地壳质量的在自然界储量丰富，占地壳质量的8%8%左左右，其优点：右，其优点：（1 1）质量轻、比强度高。）质
110、量轻、比强度高。纯铝具有银白色纯铝具有银白色金属光泽，密度小金属光泽，密度小(2.7)(2.7)，熔点低，熔点低(660)(660)（2 2）导电、导热性能优良。）导电、导热性能优良。（3 3）耐大气腐蚀，易于加工成形。）耐大气腐蚀，易于加工成形。AlAl与空气中氧气反应生成致密氧化铝钝化与空气中氧气反应生成致密氧化铝钝化膜。具有面心立方晶格，塑性极好。无同膜。具有面心立方晶格，塑性极好。无同素异构转变，无磁性。素异构转变，无磁性。工业纯铝（工业纯铝（99.799.8%99.799.8%）牌号：牌号：GB/T 3190-1996GB/T 3190-19961070(L1),1060(L2),1
111、050A(L3),1070(L1),1060(L2),1050A(L3),1035(L4), 1200(L5),8A06(L6),1035(L4), 1200(L5),8A06(L6),纯度降低纯度降低铝合金制造的机翼铝合金制造的机翼工业纯铝强度低，工业纯铝强度低，一般不作为结构一般不作为结构材料使用，用于材料使用，用于铝箔、导线铝箔、导线（二）铝合金（二）铝合金l l铝加入合金元素成为铝合铝加入合金元素成为铝合铝加入合金元素成为铝合铝加入合金元素成为铝合金，通过冷变形或热处理，金，通过冷变形或热处理，金，通过冷变形或热处理，金，通过冷变形或热处理，获得高强度。获得高强度。获得高强度。获得高强
112、度。l l铝合金常加入的元素主要铝合金常加入的元素主要铝合金常加入的元素主要铝合金常加入的元素主要有有有有CuCu、MnMn、SiSi、MgMg、ZnZn等，此外还有等，此外还有等，此外还有等，此外还有CrCr、NiNi、TiTi、Zr Zr 等等等等辅加元素。辅加元素。辅加元素。辅加元素。1 1. . . . 铝合金的分类铝合金的分类铝合金的分类铝合金的分类铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。可将铝合金分为可将铝合金分为可将铝合金分为可将铝合金分为变形铝合金变形铝合金变形铝合金变形铝合金和和和和铸造铝合金铸造铝合金铸造铝合金铸造铝合金两大类。两大类。两大类。两
113、大类。变形铝合金又分为变形铝合金又分为变形铝合金又分为变形铝合金又分为可可热处理强化热处理强化和和和和不可热处理强化不可热处理强化两类两类两类两类. . . .2. 铝合金的强化铝合金的强化 （2）时效强化）时效强化l时效时效是指将是指将过饱和过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以度保温，以析出析出弥散强化相的热处理。弥散强化相的热处理。 （1 1）固溶强化）固溶强化固溶处理固溶处理是指将合金加热到是指将合金加热到固溶线以上，保温固溶线以上，保温并淬火后并淬火后并淬火后并淬火后获得获得获得获得过饱和过饱和过饱和过饱和的单相固溶体组的单相固溶体组的单相固溶体组的
114、单相固溶体组织的处理。加入织的处理。加入织的处理。加入织的处理。加入CuCuCuCu、MgMgMgMg、ZnZnZnZn、SiSiSiSi、MnMnMnMn形成有限固溶体。形成有限固溶体。形成有限固溶体。形成有限固溶体。l l在室温下进行的时效称在室温下进行的时效称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自然时效自然时效；在加热条件下进；在加热条件下进；在加热条件下进；在加热条件下进行的时效称行的时效称行的时效称行的时效称人工时效人工时效人工时效人工时效。l l时效强化效果与加热温度和保温时间有关。时效强化效果与加热温度和保温时间有关。时效强化效果与加热温度和保温时间有关。时效
115、强化效果与加热温度和保温时间有关。 l l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，析出相聚集长大，强强度下降度下降，为，为过时效过时效。随时效温度提高，峰随时效温度提高，峰值强度下降，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/dl l以以以以Al-4%CuAl-4%CuAl-4%CuAl-4%Cu合金为例：该合金的时效基本过程可以合金为
116、例：该合金的时效基本过程可以合金为例：该合金的时效基本过程可以合金为例：该合金的时效基本过程可以概括为：概括为：概括为：概括为：合金淬火合金淬火( (过饱和过饱和固溶体固溶体) ) 形成铜原子富形成铜原子富集区集区( (GP区区) ) 铜原子富集区有序化铜原子富集区有序化(GP(GP区区) ) 形成过渡相形成过渡相 析出平衡相析出平衡相(CuAl(CuAl2 2)+)+平衡的平衡的固固溶体。溶体。时效顺序！时效顺序！ （3 3）细化组织强化）细化组织强化l在铝合金浇注前添加变质剂及微量元素，细化组织在铝合金浇注前添加变质剂及微量元素，细化组织（包括基体和过剩相）提高铝合金力学性能（包括基体和过
117、剩相）提高铝合金力学性能( (既提高既提高强度又改善塑性。强度又改善塑性。（4 4）冷变形强化）冷变形强化l对合金进行冷变形，能增加其内部的位错密度，阻对合金进行冷变形，能增加其内部的位错密度，阻碍位错运动，提高合金强度。这对不能进行热处理强碍位错运动，提高合金强度。这对不能进行热处理强化的铝合金提供了强化的途径和方法。化的铝合金提供了强化的途径和方法。3 3、变形铝合金、变形铝合金、变形铝合金、变形铝合金l l 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 l l根据国标规定根据国标规定根据国标规定根据国标规定 ，变形铝及铝合金可直
118、接引用国际四，变形铝及铝合金可直接引用国际四，变形铝及铝合金可直接引用国际四，变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号位数字体系牌号位数字体系牌号位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号或采用国标规定的四位字符牌号或采用国标规定的四位字符牌号或采用国标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产量二次回收量总用量l lGB 3190-82GB 3190-82中的旧牌号仍可中的旧牌号仍可中的旧牌号仍可中的旧牌号仍可继续使用，继续使用，继续使用，继续使用，表示方法为拼音表示方法为拼音表示方法为拼音表示方法为拼音+ +顺序号，如顺序号，如顺序号，如顺序号，如: : 防锈
119、铝合金：防锈铝合金：防锈铝合金：防锈铝合金：LF21LF21 硬铝合金硬铝合金硬铝合金硬铝合金： LY 11LY 11 超硬铝合金超硬铝合金超硬铝合金超硬铝合金：LC 4LC 4 锻铝合金锻铝合金锻铝合金锻铝合金： LD 2LD 2铝合金波纹管铝合金波纹管铝合金波纹管铝合金波纹管铝铝合合金金制制品品铝是可以回收利用的金属铝是可以回收利用的金属铝是可以回收利用的金属铝是可以回收利用的金属（1 1）防锈铝合金）防锈铝合金）防锈铝合金）防锈铝合金l l主要主要主要主要是是是是Al-Al-MnMn和和和和Al-MgAl-Mg系合金系合金系合金系合金。l lMnMn和和和和MgMg主要作用是主要作用是主
120、要作用是主要作用是提高抗蚀能力和塑性，提高抗蚀能力和塑性，并起固溶强化作用。并起固溶强化作用。卫星天线卫星天线（LF2）l防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，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，常利用加工硬化提高其强度。不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。 (2) (2) 硬铝合金硬铝合金硬铝合金硬铝合金l l主要主要主要主要是是是是Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系合金，并含系合金，并含系合金，并含系合金，并含少量少量少量少量MnMn。l l可进行时效强化，也可
121、进行变形强化。可进行时效强化，也可进行变形强化。可进行时效强化，也可进行变形强化。可进行时效强化，也可进行变形强化。l l强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。强度、硬度高，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2A11 (LY11) 、 2A12 (LY12)等，用于制造冲压件等，用于制造冲压件、模锻件和铆接件，如螺模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等旋桨、梁、铆钉等. 飞机翼梁飞机翼梁(腹板腹板为硬铝合金为硬铝合金)（3 3）超硬铝合金）超硬铝合金）超硬铝合金）超硬铝合金l
122、l属属属属Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu系合金，并系合金，并系合金，并系合金，并含有含有含有含有少量少量少量少量CrCr和和和和MnMn。l l时效强化效果超过硬铝合金时效强化效果超过硬铝合金时效强化效果超过硬铝合金时效强化效果超过硬铝合金. .l l热态塑性好，但耐蚀性差。热态塑性好，但耐蚀性差。热态塑性好，但耐蚀性差。热态塑性好，但耐蚀性差。常用合金有常用合金有常用合金有常用合金有 7A047A04 ( (LC4LC4) )、7A097A09 ( ( LC9LC9) )等，主要用于工等，主要用于工等，主要用于工等，主要用于工作作作作温度较低、受力较大的结构件温度较低、受力较大
123、的结构件温度较低、受力较大的结构件温度较低、受力较大的结构件, , 如飞机大梁如飞机大梁如飞机大梁如飞机大梁、起落架等起落架等起落架等起落架等. .飞飞机机主主起起落落架架（4）锻造铝合金）锻造铝合金lAl-Cu-Mg-SiAl-Cu-Mg-Si系合金系合金 可可锻性好，力学性能高，用锻性好，力学性能高，用于于形状复杂形状复杂的锻件和模锻的锻件和模锻件，如喷气发动机压气机件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等叶轮、导风轮等. .压气机叶片压气机叶片压气机叶片压气机叶片lAl-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金系耐热锻铝合金 常用牌号有常用牌号有LD7 (2A70)、LD8(2A80)、LD9(
124、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、超音速飞机蒙下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。皮等。4. 4. 铸造铝合金铸造铝合金铸造铝合金铸造铝合金 lAl- SiAl- Si系：系： 代号为代号为ZL1+ZL1+两位数字顺序号，两位数字顺序号，ZL102ZL102lAl-CuAl-Cu系：系：代号为代号为ZL2+ZL2+两位数字顺序号，两位数字顺序号，ZL201ZL201lAl-MgAl-Mg系：系：代号为代号为ZL3+ZL3+两位数字顺序号，两位数字顺序号，ZL301ZL301lAl-ZnAl-Zn系：系： 代号为代号为ZL4+ZL4+两位数字
125、顺序号，两位数字顺序号，ZL401ZL401 Al-Si Al-Si系铸造铝合金系铸造铝合金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(牌号牌号ZAlSi12)是含是含12%Si的铝硅二元合金，称为的铝硅二元合金，称为简单硅铝明简单硅铝明. 在普通铸造条件下在普通铸造条件下， ZL102ZL102组织几乎组织几乎全部为共晶体全部为共晶体，由粗针状的由粗针状的硅硅晶体和晶体和 固溶体组成，强度和塑性都较固溶体组成，强度和塑性都较差。生产上通常用钠盐变质剂进行变质处理，得到细差。生产上通常用钠盐变质剂进行变质处理，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
126、织，以提高性能。固溶体组织，以提高性能。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l l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合金称合金称复杂复杂复杂复杂( (或特殊或特殊或特殊或特殊) )硅铝明硅铝明硅铝明硅铝明。l lAl-SiAl-Si系铸造铝合金的铸造性能系铸造铝合金的铸造性能系铸造铝合金的铸造性能系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性好，具有优良的耐蚀性、耐热性好，具有优良的耐蚀性、耐热性好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。和焊接性能。和焊接性能。和焊接性能。
127、 活塞活塞( (裙部为铝硅合金裙部为铝硅合金) )l用于制造飞机、仪用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽表、电动机壳体、汽缸体、风机叶片缸体、风机叶片、发动发动机活塞等。机活塞等。 其它铸造铝合金其它铸造铝合金其它铸造铝合金其它铸造铝合金 l lAl-CuAl-Cu系铸造铝合金系铸造铝合金系铸造铝合金系铸造铝合金l l这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于性能、耐蚀性能差，强度低于性能、耐蚀性能差，强度低于性能、耐蚀性能差，强度低于A
128、l-SiAl-Si系合金。系合金。系合金。系合金。汽缸头汽缸头l常用代号有常用代号有ZL201 (ZAlCu5Mn)、ZL203 (ZAlCu4)等。等。主要用于制主要用于制造在较高温度下工作的高造在较高温度下工作的高强零件，如内燃机汽缸头、强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。汽车活塞等。l lAl-MgAl-Mg系铸造铝合金系铸造铝合金系铸造铝合金系铸造铝合金这类合金的耐蚀性好，这类合金的耐蚀性好，这类合金的耐蚀性好，这类合金的耐蚀性好，强度高，密度小；但强度高，密度小；但强度高，密度小；但强度高，密度小；但铸造性能差，耐热性铸造性能差，耐热性铸造性能差，耐热性铸造性能差，耐热性低。低。低。
129、低。l常用代号为常用代号为ZL301(ZAlMg10)、 ZL303(ZAlMg5Si1)等等.l主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，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)l l Al-ZnAl-Zn系铸造铝合金系铸造铝合金系铸造铝合金系铸造铝合金l l这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较
130、差化；但密度大，耐蚀性较差化；但密度大，耐蚀性较差化；但密度大，耐蚀性较差。大型空压机活塞大型空压机活塞大型空压机活塞大型空压机活塞(ZL401)(ZL401)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、飞杂受力较小的汽车、飞机、仪器零件。机、仪器零件。二、钛及钛合金二、钛及钛合金 重量轻、比强度高、耐高温、重量轻、比强度高、耐高温、重量轻、比强度高、耐高温、重量轻、比强度高、耐高温、耐蚀，良好低温韧性，用于耐蚀，良好低温韧性，用于耐蚀，良好低温韧性，用于耐蚀，良好低温韧性，用于航空、造船
131、、化工。航空、造船、化工。航空、造船、化工。航空、造船、化工。（一）纯钛（一）纯钛（一）纯钛（一）纯钛 l l纯钛密度小（纯钛密度小（纯钛密度小（纯钛密度小（4.54.5），熔点高），熔点高），熔点高），熔点高（16681668）。）。）。）。882.5882.5发生同素异发生同素异发生同素异发生同素异构转变构转变构转变构转变 -Ti-Ti -Ti-Ti, , 由体心立方由体心立方由体心立方由体心立方 - -TiTi转变为密排六方转变为密排六方转变为密排六方转变为密排六方 -Ti.-Ti.l l工业纯钛牌号工业纯钛牌号工业纯钛牌号工业纯钛牌号TA1TA1、TA2TA2、TA3TA3，顺序号大，
132、杂质多。，顺序号大，杂质多。，顺序号大，杂质多。，顺序号大，杂质多。美美F-22战机约战机约36%重量的零重量的零件用钛合金制造件用钛合金制造l l纯钛主要用于纯钛主要用于纯钛主要用于纯钛主要用于 350350以下工作、强度要求不以下工作、强度要求不以下工作、强度要求不以下工作、强度要求不高的零件，如石油化工高的零件，如石油化工高的零件，如石油化工高的零件，如石油化工用热交换器、反应器，用热交换器、反应器，用热交换器、反应器，用热交换器、反应器，海水净化装置及舰船零海水净化装置及舰船零海水净化装置及舰船零海水净化装置及舰船零部件。部件。部件。部件。 钛钢复合反应釜钛钢复合反应釜钛管换热器钛管换
133、热器钛制蒸馏塔钛制蒸馏塔（二）钛合金（二）钛合金l l纯钛加入合金元素形成钛合金。纯钛加入合金元素形成钛合金。纯钛加入合金元素形成钛合金。纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金几乎都含有钛合金几乎都含有钛合金几乎都含有钛合金几乎都含有铝。铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度。铝。铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度。铝。铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度。铝。铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度。l按退火组织，钛合金可分按退火组织，钛合金可分为为 型型钛合金、钛合金、 型型钛合金和钛合金和 + + 型型钛合金钛合金3 3类，它们的牌号类，它们的牌号分别用分别用TATA、TBTB、
134、TCTC加加顺序号顺序号表表示。示。如如TA4TA8TA4TA8（ 型型）、）、TB1TB1和和TB2TB2（ 型型）、）、TC1TC10TC1TC10（ + + 型型），常用的，常用的TC4TC4。 钛合金泵钛合金泵l l 型钛合金型钛合金型钛合金型钛合金l l主加元素为主加元素为主加元素为主加元素为AlAl，还有，还有，还有，还有SnSn、ZrZr等。等。等。等。 l l不能热处理强化，通不能热处理强化，通不能热处理强化，通不能热处理强化，通常在退火状态下使用常在退火状态下使用常在退火状态下使用常在退火状态下使用, ,组组组组织为单相织为单相织为单相织为单相 固溶体固溶体固溶体固溶体. .
135、 l l强度低于另两类钛合强度低于另两类钛合强度低于另两类钛合强度低于另两类钛合金，但高温强度、低温金，但高温强度、低温金，但高温强度、低温金，但高温强度、低温韧性及耐蚀性优越韧性及耐蚀性优越韧性及耐蚀性优越韧性及耐蚀性优越. . 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l l常用牌号常用牌号有有TA5、TA7等等 l l主要用于制造主要用于制造主要用于制造主要用于制造500500以下工作的以下工作的以下工作的以下工作的零件，如飞机压气机叶片、导弹的零件，如飞机压气机叶片、导弹的零件，如飞机压气机叶片、导弹的零件，如飞机压气机叶片、导弹的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及燃料罐
136、、超音速飞机的蜗轮机匣及燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及飞船上的高压低温容器等飞船上的高压低温容器等飞船上的高压低温容器等飞船上的高压低温容器等。 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l l 型钛合金型钛合金l l加入的合金元素有加入的合金元素有加入的合金元素有加入的合金元素有MoMo、V V、MnMn、CrCr、FeFe、NbNb等。等。等。等。l l经淬火加时效处理后，经淬火加时效处理后，经淬火加时效处理后，经淬火加时效处理后，组织为组织为组织为组织为 相基体上分布着相基体上分布着相基体上分布着相基体上分布着细小的细小的细
137、小的细小的 相粒子。相粒子。相粒子。相粒子。l l这类合金强度高，但冶这类合金强度高，但冶这类合金强度高，但冶这类合金强度高，但冶炼工艺复杂，难于焊接炼工艺复杂，难于焊接炼工艺复杂，难于焊接炼工艺复杂，难于焊接, ,应用受到限制应用受到限制应用受到限制应用受到限制。钛合金管钛合金管钛合金管应用钛合金管应用l l 型钛合金型钛合金型钛合金型钛合金有有有有TB2TB2、TB3TB3、TB4TB4三个牌号。三个牌号。三个牌号。三个牌号。l l主要用于主要用于主要用于主要用于350350以下以下以下以下工作的结构件和紧固件工作的结构件和紧固件工作的结构件和紧固件工作的结构件和紧固件, ,如飞机压气机叶
138、片、轴、如飞机压气机叶片、轴、如飞机压气机叶片、轴、如飞机压气机叶片、轴、弹簧、轮盘等弹簧、轮盘等弹簧、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钛离心泵离心泵l l + + 型钛合金型钛合金型钛合金型钛合金l l加入的合金元素有加入的合金元素有加入的合金元素有加入的合金元素有AlAl、V V、MoMo、CrCr等。等。等。等。l l可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的热强性、耐蚀性和低温韧性。热强性、耐蚀性和低温韧性。热强性、耐蚀性和
139、低温韧性。热强性、耐蚀性和低温韧性。l + + 型钛合金共有九个牌号，其中以型钛合金共有九个牌号，其中以TC4TC4应用最广、应用最广、用量最大，其经过淬火加时效处理后，组织为用量最大，其经过淬火加时效处理后，组织为 + + + +时时效析出的效析出的针状针状 。l l + + 型钛合金型钛合金型钛合金型钛合金主要用于制造主要用于制造主要用于制造主要用于制造400400以下工作的飞机压以下工作的飞机压以下工作的飞机压以下工作的飞机压气机叶片、火箭发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料箱气机叶片、火箭发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料箱气机叶片、火箭发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料箱气机叶片、火箭发动机
140、外壳、火箭和导弹的液氢燃料箱部件及舰船耐压壳体等部件及舰船耐压壳体等部件及舰船耐压壳体等部件及舰船耐压壳体等. . 三、铜及铜合金三、铜及铜合金 （一）纯铜（一）纯铜（一）纯铜（一）纯铜l l纯铜呈紫红色，故又称紫铜，纯铜呈紫红色，故又称紫铜，纯铜呈紫红色，故又称紫铜，纯铜呈紫红色，故又称紫铜，具有面心立方晶格，无同素异构具有面心立方晶格，无同素异构具有面心立方晶格，无同素异构具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。密度转变，无磁性。密度转变，无磁性。密度转变，无磁性。密度8.98.9，熔点，熔点，熔点，熔点10831083。 l l纯铜具有优良的导电性和导热纯铜具有优良的导电性和导热纯铜具
141、有优良的导电性和导热纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、淡水和冷凝水中有性，在大气、淡水和冷凝水中有性，在大气、淡水和冷凝水中有性，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。良好的耐蚀性。塑性好。良好的耐蚀性。塑性好。良好的耐蚀性。塑性好。 工业纯铜：四个牌号工业纯铜：四个牌号工业纯铜：四个牌号工业纯铜：四个牌号T1T4T1T4T1T4T1T4，顺序，顺序，顺序，顺序号大，杂质多（号大，杂质多（号大，杂质多（号大，杂质多（0.10.5%0.10.5%0.10.5%0.10.5%）。）。）。）。热轧铜合金热轧铜合金（二）铜合金（二）铜合金（二）铜合金（二）铜合金l l铜合金常加元素为铜合金
142、常加元素为铜合金常加元素为铜合金常加元素为ZnZn、SnSn、AlAl、MnMn、NiNi、FeFe、BeBe、TiTi、ZrZr、CrCr等，既提高了强度，又保持了纯铜特性等，既提高了强度，又保持了纯铜特性等，既提高了强度，又保持了纯铜特性等，既提高了强度，又保持了纯铜特性. .l l铜合金分为铜合金分为铜合金分为铜合金分为黄铜、青铜、白铜黄铜、青铜、白铜黄铜、青铜、白铜黄铜、青铜、白铜三大类。三大类。三大类。三大类。1. 1. 黄铜黄铜黄铜黄铜l l以以以以锌锌锌锌为为为为主主主主要要要要合合合合金金金金元元元元素素素素的的的的铜铜铜铜合合合合金金金金称称称称为为为为黄黄黄黄铜铜铜铜。黄黄
143、黄黄铜铜铜铜按按按按化化化化学学学学成成成成分分分分可可可可分分分分为为为为普普普普通通通通黄黄黄黄铜铜铜铜和和和和特特特特殊殊殊殊黄黄黄黄铜铜铜铜。按按按按工工工工艺艺艺艺可可可可分分分分为为为为加加加加工工工工黄黄黄黄铜铜铜铜和和和和铸造黄铜铸造黄铜铸造黄铜铸造黄铜。 黄铜铸件黄铜铸件黄铜铸件黄铜铸件黄铜棒黄铜棒（1）普通黄铜）普通黄铜l l铜与锌铜与锌铜与锌铜与锌的二元合金的二元合金的二元合金的二元合金称为普通黄铜。称为普通黄铜。称为普通黄铜。称为普通黄铜。l l加工普通黄铜的牌加工普通黄铜的牌加工普通黄铜的牌加工普通黄铜的牌号为：号为：号为：号为：H + H + 表示铜平表示铜平表示铜
144、平表示铜平均百分含量的数字均百分含量的数字均百分含量的数字均百分含量的数字，如如如如H68H68。l从从Cu-Zn合金相图可以看出黄铜有合金相图可以看出黄铜有 和和 + 两种组两种组织，分别称织，分别称单相黄铜单相黄铜和和双相黄铜双相黄铜。 l l单相黄铜单相黄铜单相黄铜单相黄铜塑性好。塑性好。常用牌号有常用牌号有H80H80、H70H70、H68H68。适于制造冷变形零件，如弹壳、适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。冷凝器管等。l l双相黄铜双相黄铜双相黄铜双相黄铜热塑性好热塑性好, , 强度高。强度高。常用牌号有常用牌号有H59H59、H62H62。适于制造受力件，如垫圈、弹适于制造受
145、力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等簧、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（2 2）特殊黄铜）特殊黄铜）特殊黄铜）特殊黄铜l在在普通黄铜普通黄铜的基础上的基础上加入加入AlAl、 FeFe、SiSi、MnMn、PbPb、 SnSn、NiNi等元素形成特殊黄铜。等元素形成特殊黄铜。 l l加工特殊黄铜的牌号为：加工特殊黄铜的牌号为：加工特殊黄铜的牌号为：加工特殊黄铜的牌号为：lH H( (黄黄) )+ +主加元素符号主加元素符号(Zn(Zn除除外外) )+ +铜平均百分含量铜平均百分含量+ +主加元素主加元素平均百分含量平均百分含量, , 如如HPb59-1. HPb59
146、-1. l特殊黄铜强度、耐蚀性比普特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。通黄铜好，铸造性能改善。 黄黄铜铜制制品品黄铜棒黄铜棒黄铜棒黄铜棒l l常用牌号有常用牌号有常用牌号有常用牌号有HPb63-3HPb63-3、HAl60-1-1HAl60-1-1、HSn62-1HSn62-1、HFe59-1-1HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4ZCuZn16Si4等。等。等。等。l l主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋主要用于船舶及化工零件
147、，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。桨、轴承、衬套及阀体等。桨、轴承、衬套及阀体等。 2. 青铜青铜l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青铜。经典的统称为青铜。经典的Cu-Cu-SnSn合金合金 l加工青铜的牌号为：加工青铜的牌号为：Q+Q+主加主加元素符号及其平均百分含量元素符号及其平均百分含量+ +其其他元素平均百分含量他元素平均百分含量l如如QSn4-3(QSn4-3(含含4%Sn4%Sn、3%Zn).3%Zn).l常用青铜有常用青铜有锡锡青铜、青铜、铝铝青铜、青铜、铍铍青铜、青铜、硅硅青铜、青铜、铅铅青铜等青铜等。 青铜制品青铜
148、制品（1 1）锡青铜）锡青铜）锡青铜）锡青铜l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%314%。 l锡青铜铸造流动性差，铸件密锡青铜铸造流动性差，铸件密度低，易渗漏，但体积收缩率在度低，易渗漏，但体积收缩率在有色金属中最小有色金属中最小 。l锡青铜耐蚀性良好，在大气、锡青铜耐蚀性良好，在大气、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸和氨水中的耐蚀性较差。和氨水中的耐蚀性较差。 锡青铜锭锡青铜锭Cu-Sn相图相图l l常用牌号常用牌号常用牌号常用牌号有有有有QSn4-3QSn4-3
149、、 QSn6.5-0.4QSn6.5-0.4、 ZCuSn10Pb1ZCuSn10Pb1（铸造）（铸造）（铸造）（铸造）等。等。等。等。l主要用于耐蚀承载件主要用于耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。蜗轮、垫圈等。 锡青铜管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) )（2 2）铝青铜）铝青铜）铝青铜）铝青铜l l以铝为主加元素以铝为主加元素以铝为主加元素以铝为主加元素的铜合金，铝含量的铜合金，铝含量的铜合金，铝含量的铜合金，铝含量为为为为511%511%。l l强度、硬度、耐强度、硬度、耐强度、硬度、耐强度、
150、硬度、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、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。能好，但焊接性能差。 l常用牌号有常用牌号有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。等。l主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。（3 3）铍青铜）铍青铜）铍青铜）铍青铜l l以铍为主加元素的铜合金，铍含量为以铍为主加元素的铜合金，铍含量为以铍为主加元素的铜合金，铍含量为以铍为
151、主加元素的铜合金，铍含量为1.72.5%1.72.5%。l l具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵. .铍青铜制品铍青铜制品l常用牌号有常用牌号有QBe2、QBe1.7、QBe1.9等等 。l用于重要的弹性件、耐磨用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高件，如精
152、密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件航海罗盘等重要机件.l l普通白铜普通白铜普通白铜普通白铜是是是是Cu-NiCu-Ni二元合金，具有较高的耐蚀性和抗二元合金，具有较高的耐蚀性和抗二元合金，具有较高的耐蚀性和抗二元合金，具有较高的耐蚀性和抗腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。 l l普通白铜普通白铜普通白铜普通白铜牌号牌号牌号牌号：B+B+镍的平均百分含量镍的平均百分含量镍的平均百分含量镍的平均百分含量，如，如，如，如B5B5。l l常用牌号有常用
153、牌号有常用牌号有常用牌号有B5B5、B19B19等等等等 。用于在蒸汽和海水环境下工。用于在蒸汽和海水环境下工。用于在蒸汽和海水环境下工。用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械作的精密机械作的精密机械作的精密机械, ,仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器, ,蒸馏器蒸馏器蒸馏器蒸馏器, ,热交换器等热交换器等热交换器等热交换器等. . 白铜件白铜件3. 白铜白铜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白铜。合金称白铜。分普通白铜和分普通白铜和特殊白铜。特殊白铜。l l特殊白铜特殊白铜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ZnZn、Mn
154、Mn、AlAl等元等元素形成的，分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜等。素形成的，分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜等。l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。l常用牌号如常用牌号如BMn40-1.5BMn40-1.5( (康铜康铜) )、BMn43-0.5BMn43-0.5( (考铜考铜) )。l用于制造精密机械、仪表零件及用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械医疗器械等。等。康铜热偶康铜热偶白铜型材白铜型材四四、轴承合金轴承合金 l l制造制造制造制造滑动轴承滑动轴承滑动轴承滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承的
155、轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承合金。合金。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作用的重要部件，由轴承体和轴瓦两重要部件，由轴承体和轴瓦两部分组成。部分组成。l与滚动轴承相比滑动轴承具与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大，工作平稳，无有承载面积大，工作平稳，无噪音及拆装方便等优点。噪音及拆装方便等优点。 性能要求：性能要求： 足够的强度和硬度足够的强度和硬度，以承受轴径较大的单位压力。，以承受轴径较大的单位压力。 足够的塑性和韧性足够的塑性和韧性，以承受轴颈施加交
156、变冲击载荷以承受轴颈施加交变冲击载荷. .(3)(3)良好的磨合能力良好的磨合能力，以防止轴与轴瓦之间咬合。以防止轴与轴瓦之间咬合。(4)(4)高耐磨性高耐磨性，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。跑合。(5)(5)良好的导热性和耐蚀性，较小的膨胀系数良好的导热性和耐蚀性，较小的膨胀系数，防止因，防止因摩擦升温而发生咬合。摩擦升温而发生咬合。l组织要求：组织要求：软基体软基体+ +硬的质点；硬的质点；或或硬基体硬基体+ +软质点软质点. .l l当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷，当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷，当轴旋转时，软的基体（
157、或质点）被磨损而凹陷，当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷，减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于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)则支撑着轴则支撑着轴颈，起承载和耐磨作用颈，起承载和耐磨作用.l软基体软基体 (或质点或质点)还能起嵌还能起嵌藏外来硬杂质颗粒的作用藏外来硬杂质颗粒的作用, 以避免擦伤轴颈。以避免擦伤轴颈。 锡基轴承合金锡基轴承合金锡基轴承合金锡基轴承合金 l l是以锡为主并加入少是以锡为主并加入少
158、是以锡为主并加入少是以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成的量锑、铜等元素组成的量锑、铜等元素组成的量锑、铜等元素组成的合金，熔点较低，是合金，熔点较低，是合金，熔点较低，是合金，熔点较低，是软软软软基体硬质点基体硬质点基体硬质点基体硬质点组织类型的组织类型的组织类型的组织类型的轴承合金。轴承合金。轴承合金。轴承合金。常用轴承合金常用轴承合金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)ZSnSb11C
159、u6合金的显微组织合金的显微组织 铅基轴承合金铅基轴承合金铅基轴承合金铅基轴承合金l l是以铅为主加入少是以铅为主加入少是以铅为主加入少是以铅为主加入少量锑、锡、铜等元素量锑、锡、铜等元素量锑、锡、铜等元素量锑、锡、铜等元素的合金，也是的合金，也是的合金，也是的合金，也是软基体软基体软基体软基体硬质点型硬质点型硬质点型硬质点型轴承合金。轴承合金。轴承合金。轴承合金。l l典型牌号为典型牌号为典型牌号为典型牌号为ZPbSb16Sn16Cu2ZPbSb16Sn16Cu2CuCu基基基基(ZCuPb30):(ZCuPb30):硬基体硬基体硬基体硬基体+ +软质点软质点软质点软质点ZPbSb16Sn16Cu2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
