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1、有色金属及合金有色金属及合金铝铝及及铝铝合金合金钛钛及及钛钛合金合金铜铜及及铜铜合金合金轴轴承和金承和金非铁合金非铁合金金属材料金属材料铁合金铁合金黑色金属材料：黑色金属材料：有色金属材料：有色金属材料：铁碳合金铁碳合金铁？合金铁？合金1密度密度轻金属：轻金属：Al、Mg、Ti 金属材料的种类金属材料的种类密度密度5.0103Kg/m3密度密度5.0103Kg/m3重金属：重金属：Cu、Fe 贵金属：贵金属：Au, Ag等等稀有金属：稀有金属：W, Mo, Ta, Nb ,Zr, V等等稀土金属：稀土金属：Nd，Y, Ce等等 放射性金属：放射性金属：Ra, U等等2铝铝及及铝铝合金合金一一、
2、 铝及铝合金的性能特点及分类编号铝及铝合金的性能特点及分类编号纯铝的性能纯铝的性能导电性好；导热性好（仅次于银和铜）导电性好；导热性好（仅次于银和铜）耐蚀性好耐蚀性好 （形成致密的（形成致密的Al2O3保护膜）保护膜）密度小密度小（=2.710103 3Kg/m3 3）熔点低熔点低660强度低强度低b=80MPa塑性高塑性高 =80% 铝合金的性能铝合金的性能密度小密度小强度高强度高 b=490-588MPab=800-1100MPa比强度高比强度高熔点？熔点？合合金金化化3纯纯度度铝铝及及铝铝合金合金纯铝的分类纯铝的分类高纯高纯Al工业高纯工业高纯Al工业纯工业纯Al纯度纯度99.99699
3、.93% 99.999.85% 99.098.0% 牌号牌号L01、L02、L03、L04L0、L00L1、L2、L3、L4 、L5纯纯度度配制铝基合金；制造导线、电缆和电容器配制铝基合金；制造导线、电缆和电容器制造铝箔、包铝及铝合金原料制造铝箔、包铝及铝合金原料用于科研、电容器用于科研、电容器4铝铝及及铝铝合金合金铝合金常用合金元素铝合金常用合金元素Si、Mg、Cu、Zn、Cr、 Zr、 REMn; Cr; Mo; V; Si; Ni; W; Ti; Nb; Zr; Al; Co; B; RE钢中常用的合金元素？钢中常用的合金元素？铝合金的分类铝合金的分类合金元素合金元素加工工艺加工工艺变形
4、铝合金变形铝合金铸造铝合金铸造铝合金碳钢碳钢铸铁铸铁铁碳合金铁碳合金铝合金铝合金元素数量元素数量铝合金铝合金二元铝合金二元铝合金三元铝合金三元铝合金四元铝合金四元铝合金？ 元铝合金元铝合金5铝铝及及铝铝合金合金铝合金的分类铝合金的分类元素种类元素种类铝合金铝合金Al-Mg-Si系系6系系Al-Zn系系7系系Al-Mg系系5系系Al-Cu系系2系系Al-Mn系系3系系Al-Si系系4系系牌牌 号号6铝铝及及铝铝合金合金二元系铝合金的分类示意图二元系铝合金的分类示意图温温度度Al变形铝合金变形铝合金铸造铝合金铸造铝合金1122不可热处理强化的铝合金不可热处理强化的铝合金可热处理强化的铝合金可热处理
5、强化的铝合金与共晶温度对应的与共晶温度对应的饱和溶解度极限饱和溶解度极限室温下室温下的饱和的饱和溶解度溶解度极限极限加热时，呈加热时，呈单相固溶体单相固溶体状态，合金状态，合金塑性好，适塑性好，适合变形加工合变形加工铸造性能好铸造性能好7铝铝及及铝铝合金合金变形铝合金的分类变形铝合金的分类性能特点及用途性能特点及用途变形变形铝合金铝合金防锈铝防锈铝硬硬 铝铝超硬铝超硬铝锻锻 铝铝不可热处理不可热处理强化的铝合金强化的铝合金可热处理强化的铝合金可热处理强化的铝合金表表13-1 铝合金的分类及性能特点铝合金的分类及性能特点牌号？牌号？ Al-Cu-Mg系系Al-Mn系系Al-Mg系系Al-Cu-M
6、n系系Al-Mg-Si系系 Al-Mg-Si-Cu系系Al-Zn-Mg系系 Al-Zn-Mg-Cu系系8铝铝及及铝铝合金合金二二、 铝及铝合金的强化铝及铝合金的强化纯铝纯铝+ 不可热处理强化的铝合金不可热处理强化的铝合金可热处理强化的铝合金可热处理强化的铝合金固溶处理固溶处理淬火淬火时效处理时效处理+回火回火+钢：钢：自然时效自然时效人工时效人工时效形变强化：形变强化：时效强化：时效强化：固溶强化：固溶强化：细晶强化：细晶强化：9铝铝及及铝铝合金合金1.M中碳的偏聚中碳的偏聚2.M的分解的分解3.A的的转变转变4.碳化物的转变碳化物的转变5.Fe3C的聚集长大和的聚集长大和相再结晶相再结晶钢在
7、回火时的转变钢在回火时的转变10铝铝及及铝铝合金合金铝合金时效过程中的组织转变铝合金时效过程中的组织转变1、形成、形成Cu原子的富集区（原子的富集区（GP区）区）Al-Cu合金为例合金为例2、 Cu原子的富集区有序化（原子的富集区有序化（GP 区：区： ）3、形成过度相、形成过度相 4、形成平衡相、形成平衡相GP区的结构与基体相同并与基体保持共格关系区的结构与基体相同并与基体保持共格关系GP区的形状与尺寸：薄片状；区的形状与尺寸：薄片状； 厚度为厚度为0.40.6nm；直径为；直径为9.0nmGP区的强化机理：使基体晶格发生严重的畸变，阻碍位错运动区的强化机理：使基体晶格发生严重的畸变，阻碍位
8、错运动GP区：区： “的晶体结构：正方晶格；仍与母相保持共格关系的晶体结构：正方晶格；仍与母相保持共格关系GP区的形状与尺寸：厚度为区的形状与尺寸：厚度为1.04.0nm；直径为；直径为10.040.0nmGP区的强化机理：使基体晶格发生更加严重的畸变，对位错阻碍更大区的强化机理：使基体晶格发生更加严重的畸变，对位错阻碍更大正方晶格；形成的初期仍与母相保持共格关系（硬度曲线的达到峰值）；正方晶格；形成的初期仍与母相保持共格关系（硬度曲线的达到峰值）；正方晶格；与母相之间的共格关系被破坏正方晶格；与母相之间的共格关系被破坏随着量的增多，尺寸的增大，完全共格关系变为局部的共格关系随着量的增多，尺寸
9、的增大，完全共格关系变为局部的共格关系11Al-Cu合金在合金在130时效曲线时效曲线GP区尺寸区尺寸1.0101000.10.011020304050GP区区GP 区：区： （包括（包括）604080100120140硬硬度度HVGP区区尺尺寸寸nm时效时间时效时间/h12钛钛及及钛钛合金合金TiTi882.5纯钛纯钛在固态下有同素异构转变在固态下有同素异构转变密排六方晶格密排六方晶格体心立方晶格体心立方晶格性能与其纯度有关，纯度越高，硬度和强度越低性能与其纯度有关，纯度越高，硬度和强度越低密度小密度小（= 4.5 103Kg/m3）熔点高熔点高1668比强度高比强度高热膨胀系数小热膨胀系数
10、小导热性差（约为导热性差（约为Fe的的1/6）摩擦系数大（摩擦系数大（=0.422）弹性模量低弹性模量低13钛钛及及钛钛合金合金根据杂质含量及机械性能根据杂质含量及机械性能高纯钛高纯钛TA0工业纯钛工业纯钛TA1TA2TA3杂杂质质越越多多（海绵钛）（海绵钛）（镁热法钛）（镁热法钛）（碘化法钛）（碘化法钛）（纯度达（纯度达99.5%）（纯度达（纯度达99.9% ）强强度度增增加加550700MPa250290MPa强化途径：强化途径：形变强化形变强化如如40%冷形变：冷形变： 588784MPa合金化合金化利用合金元素对利用合金元素对Ti和和Ti的稳定的稳定作用，改变相组成，调整合金性能作用，
11、改变相组成，调整合金性能14钛钛及及钛钛合金合金钛合金钛合金钛合金钛合金钛合金钛合金+钛合金钛合金TA4 TA8TB1 TB2TC1 TC10分类分类热处理热处理退火、淬火、时效退火、淬火、时效 15铜铜及及铜铜合金合金纯铜（紫铜纯铜（紫铜 ）的特性）的特性 熔点熔点1083 密度密度= 8.910103 3Kg/m3 3）导电性、导热性好；抗蚀能力高导电性、导热性好；抗蚀能力高面心立方（面心立方（Fcc）结构，无磁性，无同素异构转变）结构，无磁性，无同素异构转变 塑性好（塑性好（=50% ），），强度低强度低240MPa铸造性能好铸造性能好减摩性耐磨性好，高的弹性极限和疲劳极限减摩性耐磨性好
12、，高的弹性极限和疲劳极限；16铜铜及及铜铜合金合金纯铜的分类纯铜的分类氧含量和生产方法的不同氧含量和生产方法的不同 工业纯铜工业纯铜韧韧 铜铜 无氧铜无氧铜 脱氧铜脱氧铜 氧含量氧含量0.02 0.1% 氧含量氧含量0.003% TI T4 TUI TU2 TUPTUMnMn脱氧铜脱氧铜P脱氧铜脱氧铜纯度降低纯度降低强化途径：强化途径：合金化合金化强度低强度低铜合金铜合金17铜铜及及铜铜合金合金铜合金铜合金以锌作为主要合金元素的铜合金以锌作为主要合金元素的铜合金黄铜黄铜青铜青铜以锡作为主要合金元素的铜合金（最早）以锡作为主要合金元素的铜合金（最早）黄铜以外的铜合金（现在）黄铜以外的铜合金（现在
13、）锡青铜锡青铜铝青铜铝青铜铍青铜铍青铜18黄铜(1)黄铜 以zn为主要合金元素的铜合金称为黄铜。按照化学成分，普通黄铜 普通黄铜是铜锌二元合金。其力学性能随cu的质量分数变化。 复杂黄铜 ： 为了获得更高的强度、抗蚀性和良好的铸造性能，在Cu-ZnCu-Zn合金中加入合金中加入A1A1、FeFe、sisi、MnMn、NiNi等元素，形成复杂黄铜，如铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜、硅黄铜、锰黄铜、铁黄铜及镍黄铜等。19(2)青铜：青铜原指铜锡合金，青铜也可分为压力加工青铜(以青铜加工产品的形式供应)和铸造青铜2类。(3)白铜 以Ni为主要合金元素的铜合金称为白铜。编号：BNi的名义质量分数。B代表“白铜
14、”。例如，B19表示含w(Ni)19的普通白铜。20镁及镁合金1纯镁2镁合金211纯镁纯镁为银白色的金属，熔点651，沸点1105，密度为1.749kgm3，相当于铝的2/3，是最轻的工程金属。镁的电极电位较低，抗蚀性很差，在潮湿的空气和海水中，容易受到腐蚀。当温度升高时，镁能被剧烈氧化以至燃烧。镁的力学性能很低，尤其是塑性，比铝低得多，这主要是由于其晶型为密排六方结构的缘故。因此纯镁不能用来作结构材料。222. 镁合金镁合金作为结构材料，日益引入注目，这与它具有下列基本特性密切相关。(1)密度低，比强度高，比刚度高。这样就可以用来减轻发动机和其他机器零件的质量(2)镁合金有较大的承受冲击载荷
15、的能力，有可能利用镁合金来制造受猛烈碰撞的零件(2)镁合金具有优良的可切削加工性和可抛光性。镁合金按产品状态可分为铸造镁合金和变形镁合金。23轴承合金滑动轴承是汽车、拖拉机、机床及其他机器中的重要部件。轴承合金是制造滑动轴承中的轴瓦和内衬的材料。轴承支撑着轴，当轴旋转时，轴瓦和轴发生强烈的摩擦，并承受轴颈传递的周期性载荷。因此，轴承合金应具有以下性能：24轴承合金应具有以下性能：1)足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的单位压力；(2)足够的塑性和韧度，高的疲劳强度，以承受轴颈的周期性载荷，并抵抗冲击和振动(3)良好的磨合能力，使其与轴能较快地紧密配合；(4) 高的耐磨性，与轴的摩擦系数小，并能保
16、持润滑油，减轻磨损；(5)良好的耐蚀性、导热性，较小的膨胀系数，防止摩擦升温而发生咬合25锡基轴承合金 铅基轴承合金铝基轴承合金261常见的金属晶格类型有哪几种？它们的晶格常数和原子排列有什么特点？2为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示各向异性？3在实际金属中存在哪几种晶体缺陷？它们对金属的力学性能有何影响？4金属结晶的基本规律是什么？工业生产中采用哪些措施细化晶粒?举例说明。27多晶体的塑性变形与单晶体的塑性变形有何异同？为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越好？已知金属Pb、Fe、Cu的熔点分别为327、 、1534、1083，试估算这些金属的再结晶
17、温度范围?在室温下的变形属于冷加工还是热加工？ 281何谓铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体和变态莱氏体？分别写出它们的符号和性能特点。2默画Fe-Fe3C相图，并用相组成和组织组成物填写相图各区。3分析碳含量为wc0.20%， 0.77%和wc1.20%的碳钢的平衡结晶过程及室温平衡组织，并根据组织分析它们b、HBS和的高低。4计算碳含量为wc0.20%的碳钢在室温时珠光体和铁素体的相对量。5某工厂仓库积压了许多碳钢（退火态），由于管理不善，钢材混杂，经金相分析后发现其中铁素体占（体积）60%，珠光体占（体积）40%，试计算确定该钢材的碳含量为多少？并写出其钢号。296一块低碳钢，一块白
18、口铁，它们的形状、大小一样，请说出有哪些简便方法把它们区分开来。7根据Fe-相图，说明下列现象的原因： （1）低碳钢具有较好的塑性，而高碳钢具有较好的耐磨性； （2）钢中碳含量一般不超过1.35%； （3）碳含量为0.45%的碳钢要加热到1200开始锻造，冷却到800 停止锻造。8“高碳钢的质量比低碳钢好”，这种说法对吗？碳钢质量的好坏主要按照什么标准确定？为什么?9.说明下列材料牌号的含义：Q235A、Q275、20、45Mn、T8A、ZG200-400。 30C曲线的应用 311根据高速钢的热处理特点，说明合金元素对高速钢性能的影响。2指出下列合金钢的类别、用途及热处理特点： 40Cr；60Si2Mn；GCr15；9SiCr；40CrNiMo；Cr12MoV；5CrMnMo；1Cr18Ni9Ti。 32固溶处理，时效强化 331铸铁分为哪几类？其最基本区别是什么？2在铸铁石墨化过程中，如果第一阶段、第二阶段都完全石墨化，第三阶段或完全石墨化，或未石墨化，或部分石墨化，问它们各得到什么组织？3可锻铸铁是如何生产的？可锻铸铁可以锻造吗？4铸铁组织与性能特点？34
