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1、工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4.5. 4.5. 铸铸 铁（铁（Cast IronCast Iron）-铸铁概述铸铁中碳的二种存在形式：铸铁中碳的二种存在形式： FeFe3 3C C（或合金碳化物）（或合金碳化物） G G（石墨）（石墨） 灰口铸铁：碳全部或大部分以石墨存在灰口铸铁：碳全部或大部分以石墨存在铸铁铸铁 ：碳主要以渗碳体存在：碳主要以渗碳体存在 ：碳一部分为石墨，另一部分为渗碳体：碳一部分为石墨，另一部分为渗碳体石石墨墨晶晶体体结结构构渗渗碳碳体体晶晶体体结结构构工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4.5. 4.5. 铸铸 铁（铁（Cast IronCast Iron） 4.
2、5.14.5.1 铸铁的特点铸铁的特点1.1.成分特点成分特点 含碳量含碳量 2.112.11，S.PS.P含量较高。含量较高。 同样有普通铸铁和合金铸铁之分。同样有普通铸铁和合金铸铁之分。2.2.组织特点组织特点 白口铸铁白口铸铁 以莱氏体为基体以莱氏体为基体 灰口铸铁灰口铸铁 钢的基体钢的基体 + G+ G（GraphiteGraphite） 白口铸铁白口铸铁 断口呈银白色断口呈银白色 铸铁铸铁 灰口铸铁灰口铸铁 断口呈灰色断口呈灰色 麻口铸铁麻口铸铁 断口为银白色底断口为银白色底 + 麻点麻点 F FF+PF+PP P工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属 三种组织：三种组织：三种组织：三
3、种组织： （1 1 1 1） 珠光体灰铸铁珠光体灰铸铁珠光体灰铸铁珠光体灰铸铁 P + P + P + P + G G片片 HT200 HT200 HT200 HT200 （2 2 2 2） 珠光体珠光体珠光体珠光体- - - -铁素体灰铸铁铁素体灰铸铁铁素体灰铸铁铁素体灰铸铁 P+F+P+F+P+F+P+F+G G片片 HT150HT150HT150HT150 （3 3 3 3） 铁素体灰铸铁铁素体灰铸铁铁素体灰铸铁铁素体灰铸铁 F +GF +GF +GF +G片片片片 HT100HT100HT100HT100灰铸铁的组织灰铸铁的组织灰铸铁的组织灰铸铁的组织 显微组织：金属基体显微组织：金属
4、基体显微组织：金属基体显微组织：金属基体 + G+ G+ G+ G片片片片 工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属其中灰口铸铁又以其中灰口铸铁又以其中灰口铸铁又以其中灰口铸铁又以“ “G G G G” ”形态的不同，分为：形态的不同，分为：形态的不同，分为：形态的不同，分为： 普通灰铸铁普通灰铸铁普通灰铸铁普通灰铸铁 C C C C以片状以片状以片状以片状 “ “G G G G” ”可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁 团絮状团絮状团絮状团絮状 “ “G G G G” ” 球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁 球状球状球状球状 “ “G G G G” ”； 蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁 蠕虫状蠕虫状
5、蠕虫状蠕虫状 “ “G G G G” ”工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属 铸铁（灰铸铁）铸铁（灰铸铁）P P基体基体+G+G片片F F基体基体+G+G片片P+FP+F基体基体+G+G片片工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属 铸铁（可锻铸铁）铸铁（可锻铸铁）P基体+G团 F基体+G团工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属F基体基体+G球球 F+P基体基体+G蠕虫状蠕虫状F+PF+P基体基体+G+G球球 P P基体基体G G球球 铸铁铸铁（球铁、蠕墨铸铁组织）（球铁、蠕墨铸铁组织）工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属工业铸铁的成分范围工业铸铁的成分范围温度温度快冷快冷中速冷却中速冷却中速冷却中速
6、冷却缓冷缓冷缓冷缓冷缓冷缓冷快冷快冷白口铸铁白口铸铁珠光体灰铸铁珠光体灰铸铁铁素体灰铸铁铁素体灰铸铁铁素体铁素体球墨铸铁球墨铸铁珠光体珠光体球墨铸铁球墨铸铁珠光体珠光体可锻铸铁可锻铸铁铁素体铁素体可锻铸铁可锻铸铁石墨化退火石墨化退火中速冷却中速冷却缓冷缓冷珠光体珠光体蠕墨铸铁蠕墨铸铁铁素体铁素体蠕墨铸铁蠕墨铸铁Si/Mg/Ce工业铸铁的成分范围与组织工业铸铁的成分范围与组织工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属3.3.性能特点性能特点灰口铸铁：灰口铸铁： 钢的基体组织钢的基体组织 + G+ GG G（石墨）的性能：（石墨）的性能：b b=15=1520MPa. 20MPa. 硬度硬度 3-5HB
7、S3-5HBS， =0=0(1)(1)基本力学性能基本力学性能: : 强度、塑性低强度、塑性低（塑性取决于石墨的形状，尺寸、数量、分布）石墨形状塑性取决于石墨的形状，尺寸、数量、分布）石墨形状越尖，尺寸越大，数量越多，铸铁的力学性能越低。越尖，尺寸越大，数量越多，铸铁的力学性能越低。灰口铸铁灰口铸铁 = = 钢钢 + + 孔洞孔洞工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属 耐磨性能好耐磨性能好耐磨性能好耐磨性能好 由于石墨本身有润滑作用。由于石墨本身有润滑作用。由于石墨本身有润滑作用。由于石墨本身有润滑作用。 消振性能好消振性能好消振性能好消振性能好 由于石墨可以吸收振动能量。由于石墨可以吸收振动能
8、量。由于石墨可以吸收振动能量。由于石墨可以吸收振动能量。 铸造性能好铸造性能好铸造性能好铸造性能好 由于铸铁硅含量高由于铸铁硅含量高由于铸铁硅含量高由于铸铁硅含量高, , , , 成分接近于共晶成分接近于共晶成分接近于共晶成分接近于共晶. . . . 切削性能好切削性能好切削性能好切削性能好 由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。 （6 6 6 6）切口敏感性低切口敏感性低l l3 3 3 3、铸铁的性能特点、铸铁的性能特点、铸铁的性能特点、铸铁的性能特点l 力学性能低。力学性能低。由于石墨相当于钢基体中
9、的裂纹或空洞，由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏了基体的连续性，且易导致应力集中。破坏了基体的连续性，且易导致应力集中。工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4.5.2.4.5.2.灰口铸铁的分类及牌号表示灰口铸铁的分类及牌号表示 灰铸铁灰铸铁 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 HT/RuT+HT/RuT+最低抗拉强度最低抗拉强度 灰口铸铁灰口铸铁 球墨铸铁球墨铸铁 可锻铸铁可锻铸铁 QT/KT+QT/KT+最低抗拉强度最低抗拉强度最低延伸率最低延伸率例：例： HT100HT100HT350 HT350 灰铸铁灰铸铁6 6 个牌号逢个牌号逢50 50 进一号进一号。 RuT 420. RuT 200 Ru
10、T 420. RuT 200 QT 400 QT 40018 . QT 90018 . QT 9002.2. KTH 350KTH 35010. KTZ 45010. KTZ 45006.06. 灰口铸铁的应用见表灰口铸铁的应用见表4.24.2、4.3 4.3 工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4.5.3.4.5.3.灰口铸铁的热处理灰口铸铁的热处理1.1.特点特点 a.a.热处理不改变热处理不改变G G形态及分布形态及分布 b.b.铸铁含有合金元素，加热和冷却速度要较慢。铸铁含有合金元素，加热和冷却速度要较慢。2.2.热处理方法热处理方法 a.a.灰铸铁灰铸铁的热处理不明显改善力学性能，只
11、进行的热处理不明显改善力学性能，只进行去应力退火去应力退火，软化退火软化退火和和表面淬火表面淬火（如机床导轨、气（如机床导轨、气缸套表面淬火以提高耐磨性）缸套表面淬火以提高耐磨性）工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属b.可锻铸铁的石墨化退火工艺可锻铸铁的石墨化退火工艺白口白口铁铁可锻铸铁的石墨化退火可锻铸铁的石墨化退火工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属c c. .球铁球铁中由于中由于石墨对基体的割裂作用小，石墨对基体的割裂作用小，凡用凡用于钢的热处理方法，基本上可以在球铁中应用于钢的热处理方法，基本上可以在球铁中应用制制品品( (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
12、墨墨铸铸铁铁工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4.6 4.6 有色金属有色金属（非铁金属（非铁金属 NonNonferrous alloysferrous alloys）定义定义: :除铁合金除铁合金( (黑色金属黑色金属) )以外的所有金属以外的所有金属性能特点性能特点: :具有独特的物理、化学性能。具有独特的物理、化学性能。分类分类重金属重金属( (密度密度3.5); Cu3.5); Cu、Ni Ni 等。等。轻金属轻金属( (密度密度3.5); Al3.5); Al、Mg Mg 等。等。贵金属贵金属; Au; Au、AgAg、Pt Pt 等。等。稀有金属稀有金属; W; W、TiTi、
13、RaRa、Nb Nb 等。等。半金属半金属; Si; Si、TeTe、B B 等。等。工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4.6 4.6 有色金属有色金属（非铁金属（非铁金属 NonNonferrous alloysferrous alloys） 4.6.1 4.6.1 铝及其合金铝及其合金 1 .1 .工业纯铝工业纯铝 相对密度相对密度2.72.7，属轻金属，熔点：，属轻金属，熔点：660660， FCCFCC结构，高塑性、耐腐蚀。结构，高塑性、耐腐蚀。 工业纯铝工业纯铝 工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属a a、防锈铝合金防锈铝合金， （LF21LF21），不可热处理强化，用），不可热处
14、理强化，用于耐蚀零件箱壳体，装饰材料。于耐蚀零件箱壳体，装饰材料。b b、硬铝合金硬铝合金，（，（LY12LY12），用于铆钉，模锻零件，耐），用于铆钉，模锻零件，耐蚀性差蚀性差c.c.超硬铝合金，超硬铝合金，用于受力较大的结构件。用于受力较大的结构件。 3.3.形变铝合金形变铝合金( deformation aluminum alloy )( deformation aluminum alloy )飞机翼梁飞机翼梁( (腹板为腹板为硬铝合金硬铝合金) )飞机主起落架飞机主起落架工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属D.D.锻铝合金锻铝合金 ( LD ) :( LD ) : Al Al Mg M
15、g Si Si Cu Cu 具有良好的热塑性具有良好的热塑性, ,通过固溶处通过固溶处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。理和人工时效来提高铝合金的力学性能。常用合金常用合金：LD5LD5、LD6LD6、LD10LD10。压气机叶片压气机叶片工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4 4、 铸造铝合金铸造铝合金 ( cast aluminum alloy )（1 1）铸造铝）铸造铝硅合金硅合金 特点：铸造性能好是最特点：铸造性能好是最常用的铸铝合金常用的铸铝合金 热处理：热处理：固溶处理固溶处理 + + 时效强化时效强化 应应 用：发动机缸体，缸用：发动机缸体，缸盖，活塞，汽缸头，曲盖，活塞，汽缸
16、头，曲轴箱等轴箱等活塞活塞( (铝硅合金）铝硅合金）工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属（2 2）铸造铝）铸造铝 铜合金铜合金 ( ZL201( ZL201ZL203 )ZL203 ) : : 较高强度、塑性及耐热性较高强度、塑性及耐热性, ,但铸造性能和耐蚀性较差。但铸造性能和耐蚀性较差。（3 3）铸造铝）铸造铝 镁合金镁合金 ( ZL301( ZL301、ZL302 )ZL302 ) : 较高的强度、韧性及耐蚀性较高的强度、韧性及耐蚀性, ,但铸造性能和耐热性较差。但铸造性能和耐热性较差。汽缸头汽缸头ZL203ZL203鼓风机用密封件鼓风机用密封件(ZL102)(ZL102)及抗及抗空架件
17、空架件(ZL301)(ZL301)工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属（4 4）铸造铝）铸造铝锌合金锌合金 ( ZL401( ZL401、ZL402 ) :ZL402 ) : 具有良好的铸造性具有良好的铸造性, ,经变质处经变质处理和时效处理后理和时效处理后, ,强度高强度高, ,但耐蚀但耐蚀性差。性差。大型空压机活塞大型空压机活塞(ZL401)(ZL401)铸造铝合金铸造铝合金( cast aluminum alloy )( cast aluminum alloy )代号表示代号表示：ZL+3ZL+3个数字个数字 例：例：ZL101ZL101 牌号表示牌号表示： ZAl+ZAl+合金元素符号
18、及含量的百倍合金元素符号及含量的百倍 例：例：ZAlMg10ZAlMg10工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4、铝合金的热处理、铝合金的热处理-固溶处理和时效固溶处理和时效 在固溶处理后的合金随时间延续而发生进一步在固溶处理后的合金随时间延续而发生进一步强化的现象称为时效强化强化的现象称为时效强化( ageing strengthening ) 。背景资料背景资料: : 19061906年德国年德国 DuraluminDuralumin首次发现。首次发现。 19101910年德国年德国A A Welmer Welmer 发明并获专利。发明并获专利。 19161916年用于制造飞机。年用于制造
19、飞机。 19381938年年 Guinier Guinier Preston Preston 建立学说。建立学说。工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属固溶处理固溶处理时效处理时效处理自然时效自然时效人工时效人工时效 将铝合金加热至将铝合金加热至单相区恒温保持，然后单相区恒温保持，然后快速冷却，形成过饱和固溶体的热处理方法。快速冷却，形成过饱和固溶体的热处理方法。 固溶处理后的铝合金强度随时间而变化的固溶处理后的铝合金强度随时间而变化的现象称为时效。现象称为时效。工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属 含含4%Cu4%Cu的铝合金自然时效曲线的铝合金自然时效曲线工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属
20、含含4%Cu4%Cu的铝合金的人工时效曲线的铝合金的人工时效曲线* *过时效：时效温度过高、时间过长出现的合金软化现象过时效：时效温度过高、时间过长出现的合金软化现象工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属5、变质处理、变质处理变质剂：变质剂： 2/3NaF+1/3NaCl 加入量加入量2 23 3组织变化：组织变化： 细化硅晶体细化硅晶体性能变化：性能变化： 强度提高、塑性改善强度提高、塑性改善工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4.6.2 4.6.2 铜及其合金铜及其合金 1 1、工业纯铜（紫铜）、工业纯铜（紫铜） 相对密度相对密度8.98.9，熔点为，熔点为10831083，FCCFCC结构
21、结构 高导电性、导热性和耐蚀性，高塑性，低强度，无磁性。高导电性、导热性和耐蚀性，高塑性，低强度，无磁性。 无氧铜无氧铜 TU2TU2 分类分类 工业纯铜工业纯铜 T1T1T4T4 铜合金铜合金= =纯铜纯铜+Me+Me 工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属铜合金的分类铜合金的分类黄铜黄铜: :Cu Cu Zn Zn 白铜白铜: :Cu Cu Ni Ni 青铜青铜: :除黄铜和白铜外的所有铜合金除黄铜和白铜外的所有铜合金 工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB + b b(M
22、pa) (%)HB1 1、黄铜、黄铜 (brass)(brass)（1 1）普通黄铜）普通黄铜 (common brass)(common brass)黄铜的组织、性能与含锌量的关系黄铜的组织、性能与含锌量的关系工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属（1 1）普通黄铜）普通黄铜(common brass) 组织组织： 3232Zn Zn 为单相为单相组织组织 3232ZnZn，为，为 + 两相组织。两相组织。 性能性能： 塑性好，铸锻性能优良、耐磨、耐蚀。塑性好，铸锻性能优良、耐磨、耐蚀。 应用应用： 装饰材料，管、板、散热器、冷凝器等。装饰材料，管、板、散热器、冷凝器等。 冷凝器管冷凝器管法兰
23、阀法兰阀闸阀闸阀工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属普通黄铜的牌号普通黄铜的牌号 H 70 H 70含铜量含铜量 W WCuCu = 70% = 70%黄铜黄铜v日用黄铜日用黄铜 - H62 ( H59 )- H62 ( H59 )v弹壳黄铜弹壳黄铜 - H70 ( H68 )- H70 ( H68 )v金奖黄铜金奖黄铜 - H90- H90工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属（2 2）特殊黄铜）特殊黄铜 (special brass)(special brass)定义定义: :在黄铜中加入在黄铜中加入AlAl、FeFe、SiSi、CrCr、NiNi、SnSn、Mn Mn 等元素所形成的合金。
24、等元素所形成的合金。牌号牌号: :H + H + 其它主加其它主加MeMe符号符号 + + 含含CuCu量量- -其它其它MeMe含量含量 例例 HPb59HPb591 1 （约（约5959CuCu、1 1PbPb、4040ZnZn） H Al 59 -3 H Al 59 -3含铝量含铝量W WAlAl = 3% = 3%含铜量含铜量W WCuCu = 59% = 59%海军黄铜海军黄铜 -HSn62 -HSn62 1 1易切削黄铜易切削黄铜 -HPb59 - 1-HPb59 - 1工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属3 3、青铜、青铜 ( bronze )( bronze )普通青铜普通青铜
25、 ( ( 锡青铜，锡青铜， tin bronze ) tin bronze ) 特殊青铜特殊青铜 ( ( 无锡青铜无锡青铜 ，tin tin free bronze ) free bronze ) 工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属青铜牌号的表示方法青铜牌号的表示方法Z Q Sn10 Z Q Sn10 1 1 其它合金元其它合金元素含量为素含量为1%1%主加元素锡其含主加元素锡其含量为量为W WSnSn = 10% = 10%青铜青铜铸造铸造工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属（1 1）锡青铜）锡青铜(tin bronze)(tin bronze) 3 7 10 14压压力力加加工工铸铸造造
26、成成形形b+工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属(2)(2)锡青铜锡青铜 组织组织： 6 6 Sn Sn 单相单相 6 6 Sn Sn + ( (为电子化合物，硬脆）为电子化合物，硬脆） 常用合金常用合金： 含锡量为含锡量为 3 31414Sn Sn 力学性能力学性能： 抗蚀性比黄铜高抗蚀性比黄铜高 铸造性铸造性： 流动性差，但收缩率小，流动性差，但收缩率小，不致密、易渗漏不致密、易渗漏 应用应用： 阀门，水暖配件，耐磨零件，阀门，水暖配件，耐磨零件，如齿轮，轴承。如齿轮，轴承。 工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属(3) (3) 铍青铜铍青铜 含含1.61.62.32.3BeBe。如。如 Q
27、Be2QBe2，QBe1.7 QBe1.7 性能性能： 弹性极限、耐磨性、耐蚀性、导热性高。弹性极限、耐磨性、耐蚀性、导热性高。应用应用： 精密仪器、仪表的弹性元件精密仪器、仪表的弹性元件工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属滑动轴承合金滑动轴承合金各类轴瓦工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属滑动轴承的结构与特点滑动轴承的结构与特点滑动轴承的结构滑动轴承的结构：轴瓦、轴承内衬轴瓦、轴承内衬滑动轴承特点：滑动轴承特点：与滚动轴承相比，与滚动轴承相比，承压面积大、工作平稳、承压面积大、工作平稳、无噪声、维修方便无噪声、维修方便工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4.7.4.7.滑动轴承合金滑动轴承合
28、金4.7.1 4.7.1 对轴承材料的要求对轴承材料的要求 硬度适中硬度适中 摩擦系数小摩擦系数小 膨胀系数小膨胀系数小 能储藏润滑能储藏润滑 轴承合金组织示意图轴承合金组织示意图各类轴瓦组织（软硬兼备）组织（软硬兼备）（1 1）软基体均匀分布硬质点）软基体均匀分布硬质点（2 2）硬基体）硬基体均匀分布均匀分布软质点。软质点。常用滑动轴承材料：常用滑动轴承材料：金属（锡基与铅基、铜基合合、金属（锡基与铅基、铜基合合、铝基合金）、铝基合金）、非金属（塑料、橡胶）、非金属（塑料、橡胶）、粉末冶金含油轴承等粉末冶金含油轴承等工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属铅基轴承合金组织铅基轴承合金组织(Sn,
29、Cu3Sb ,Pb-Sb(Sn,Cu3Sb ,Pb-Sb共晶体共晶体) )锡基与铅基轴承合金显微组织锡基与铅基轴承合金显微组织锡基轴承合金组织锡基轴承合金组织(SnSb+CuSb+(SnSb+CuSb+基体基体)工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属锡基与铅基轴承合金（巴氏合金）锡基与铅基轴承合金（巴氏合金）牌号表示牌号表示铜的质量分数为铜的质量分数为4 4元素铅的质量分数为元素铅的质量分数为1010锑的质量分数是锑的质量分数是12%12%铸造锡基轴承合金铸造锡基轴承合金ZSnSb12Pb10Cu4ZSnSb12Pb10Cu4工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4.7.2 4.7.2 常用轴承合
30、金常用轴承合金 1 1、巴氏合金（、巴氏合金（Babbite AlloysBabbite Alloys）(1) (1) 锡基合金：锡基合金： SnSnSbSbCuCu合金合金 常用常用ZChSnSb11-6(6ZChSnSb11-6(6Cu)Cu) 组织组织：SnSnSb Sb 固溶体固溶体 + + SnSb SnSb 化合物和化合物和 CuSn CuSn 化合物化合物 （软基体软基体） （硬质点硬质点） 性能性能： 耐蚀性耐蚀性 导热性导热性 减磨性高，减磨性高， 但疲劳强度较低但疲劳强度较低。 应用应用：大型重要轴承：大型重要轴承 相（相（ Cu6Sn5Cu6Sn5红色星状）红色星状）+相
31、（相（ SnSbSnSb白色白色方块）方块）+相（锡基固溶体，深色基体）相（锡基固溶体，深色基体）工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属1 1、巴氏合金（、巴氏合金（Babbite AlloysBabbite Alloys）(2)(2)铅基合金：铅基合金： Pb-Sn-Sb-CuPb-Sn-Sb-Cu合金合金 常用常用ZChPbSb16-16-2 (16ZChPbSb16-16-2 (16SnSn，2 2Cu)Cu) ZChPbSb15-5-3 (5 ZChPbSb15-5-3 (5SnSn，3 3Cu)Cu)组织组织： PbPbSb Sb 固溶体固溶体+(SnSb +(SnSb 和和 CuSn
32、)CuSn)化合物化合物性能性能：均低于锡基合金。：均低于锡基合金。应用应用：车辆发动机轴承：车辆发动机轴承 铅基轴承合金组织铅基轴承合金组织( (Sn,Cu3Sb ,Pb-SbSn,Cu3Sb ,Pb-Sb共晶体共晶体) )Pb+ SnSbPb+ SnSb共晶（共晶（ 基体）基体）+ +（ SnSbSnSb橙色方块和橙色方块和Cu2SbCu2Sb橙色针状）橙色针状）工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属铜基与铝基轴承合金铜基与铝基轴承合金铜基轴承合金（主要有锡青铜和铅青铜）铜基轴承合金（主要有锡青铜和铅青铜）ZCuSn10Pb1ZCuSn10Pb1（10101 1锡青铜）锡青铜） 组织组织:
33、: + + 为软基体，为软基体，为硬质点为硬质点高高的的强强度度，适适用用于于中中速速及及受受力力较较大大的的轴轴承承，如如电电动动机机、泵泵、金金属切削机床轴承属切削机床轴承ZCuPb30ZCuPb30（3030铅青铜）铅青铜） CuCu和和PbPb不互溶，结晶成铜粒（硬）不互溶，结晶成铜粒（硬）+ + 铅基底（软）铅基底（软） 较较高高的的疲疲劳劳强强度度、 导导热热性性能能，摩摩擦擦系系数数低低，适适于于高高速速高高压压轴承。如航空发动机、高速柴油机轴承等轴承。如航空发动机、高速柴油机轴承等工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属铜基与铝基轴承合金铜基与铝基轴承合金密度小、导热性好、密度小、
34、导热性好、疲劳强度高、耐腐疲劳强度高、耐腐蚀性好，价格低，蚀性好，价格低，广泛应用于高速重广泛应用于高速重载的汽车、拖拉机、载的汽车、拖拉机、柴油机轴承柴油机轴承铝基轴承合金铝基轴承合金（常用牌号（常用牌号 ZAlSn6Cu1Ni1ZAlSn6Cu1Ni1）轴承合金应用示例轴承合金应用示例2 2-内燃机轴瓦内燃机轴瓦工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属轴承合金应用示例轴承合金应用示例1 1汽轮发电机轴承汽轮发电机轴承工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属各种轴承合金性能、轴承合金与轴匹配的硬度对应关系各种轴承合金性能、轴承合金与轴匹配的硬度对应关系轴承合金种轴承合金种类类轴承合轴承合金硬度金硬度
35、HBSHBS与之匹与之匹配的轴配的轴硬度硬度HBSHBS最大允许最大允许压力压力/MPa/MPa最高允最高允许温度许温度/抗咬抗咬合性合性磨合磨合性性耐蚀耐蚀性性耐疲耐疲劳性劳性锡基巴氏合锡基巴氏合金金2030150600100150优优优优优优劣劣铅基巴氏合铅基巴氏合金金1530150600800150优优优优中中劣劣锡青铜锡青铜501003004007002000200中中劣劣优优优优铅青铜铅青铜408030020003200220250中中差差差差良良铝基合金铝基合金455030020002800100150劣劣中中优优良良铸铁铸铁160180200250300600150差差劣劣优优优
36、优工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4. 7. 4. 7. 粉末冶金材料粉末冶金材料 一一 . .概述概述 1.1.粉末冶金工艺过程粉末冶金工艺过程工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4. 7. 4. 7. 粉末冶金材料粉末冶金材料 4.7.1.4.7.1.概述概述 1.1.粉末冶金工艺过程粉末冶金工艺过程 粉末制备粉末制备压制成型压制成型烧结烧结后加工（切削加工、压力加后加工（切削加工、压力加工、浸渍、熔渗工、浸渍、熔渗) ) 2. 2. 粉末冶金的特点粉末冶金的特点 对原材料及制品的适应性强。对原材料及制品的适应性强。 高效节能高效节能 集材料生产集材料生产 加工技术加工技术 零件制造于
37、一体零件制造于一体 材料利用率高可实现少无切削材料利用率高可实现少无切削 工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属4.7.24.7.2常用粉末冶金材料常用粉末冶金材料 1 .1 .轴承材料轴承材料 制成多孔材料（孔隙占体积的制成多孔材料（孔隙占体积的101020%20%）再浸）再浸渍润滑油而成，故称多孔含油轴承。渍润滑油而成，故称多孔含油轴承。 （1 1） 铜基合金铜基合金 成分锡青铜（成分锡青铜（CuSn6Zn6Pb3CuSn6Zn6Pb3）粉末加）粉末加 0.50.52%2%石石墨墨 轴承组织轴承组织 （CuCuSnSn）固溶体）固溶体 + +石墨石墨 + Pb + Pb +孔隙孔隙 工程材料
38、第4讲金属材料铸铁和有色金属（1 1）铁基合金：）铁基合金： Fe-G ( 0.5Fe-G ( 0.5 3%)3%)粉末粉末 Fe-GFe-G（1 12%)+S(0.52%)+S(0.51%1%） 轴承组织：轴承组织： 铁素体铁素体 + + 渗碳体渗碳体 + +石墨石墨 + + 硫化物硫化物+ +孔隙孔隙 应用：适用于中速，轻载荷轴承，如应用：适用于中速，轻载荷轴承，如 纺织机械，纺织机械，家用电器等。家用电器等。 工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属 2. 2. 摩擦材料摩擦材料 用于制造离合器，制动器的摩擦片，刹车片。用于制造离合器，制动器的摩擦片，刹车片。 性能要求性能要求： a. a.
39、 摩擦系数大摩擦系数大 b. b. 耐热、耐磨耐热、耐磨 c. c. 抗咬合、减摩抗咬合、减摩 d. d. 强度高强度高 材料成分材料成分： 铜基铜基铁基粉末铁基粉末+ + + + 石棉石棉 + SiO + G + Pb + MoS+ SiO + G + Pb + MoS 工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属性能及应用性能及应用： 铜基材料铜基材料：导热性好，抗蚀，瞬间工作导热性好，抗蚀，瞬间工作温度温度 500500800800，用于车辆机床离合器。，用于车辆机床离合器。 铁基材料铁基材料：高强度，摩擦系数大，瞬间：高强度，摩擦系数大，瞬间可达可达 90090010001000，用于高负荷，
40、高速离，用于高负荷，高速离合器。合器。工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属 3.3.工具材料（硬质合金）工具材料（硬质合金） 成分：成分： WC/TiC (WC/TiC (高硬度碳化物高硬度碳化物)+ Co/Ni()+ Co/Ni(粘结剂粘结剂) ) 硬度：硬度： HRC70HRC70 80 80， 工作温度可达工作温度可达 10001000，切削速度比，切削速度比HSS HSS 高高1010倍倍 （1 1）钨钴类（钨钴类（ WCWCCoCo） 有有YG3 YG6YG3 YG6， （数字为（数字为Co Co 的百分含量）的百分含量） CoCo含量越高，合金的韧性越高，耐磨性越低。含量越高，合金
41、的韧性越高，耐磨性越低。（2 2）钨钴钛类（）钨钴钛类（ WCWCTiCTiCCoCo） 有有 YT5 YT5 ，YT15 YT15 ，YT30 YT30 （数字为（数字为TiCTiC的百分含量）的百分含量）TiCTiC含量越高，硬度和耐磨性越高，强韧性越低含量越高，硬度和耐磨性越高，强韧性越低。工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属硬质合金（硬质合金（YTYT类）类）YT30YT30WCWC（粉红色）（粉红色）TiC(TiC(绿色）绿色）Co(Co(黄绿）黄绿）YT14YT14WCWC（天兰色）（天兰色）TiC(TiC(黄色）黄色）Co(Co(淡红色）淡红色）工程材料第4讲金属材料铸铁和有色金属硬质合金（硬质合金（YGYG类）类）YG6YG6WCWC（天兰色）（天兰色）Co(Co(淡红）淡红）
