电子课件-《金属材料及热处理》-B01-9021 第八章

1）常用压力青铜的牌号、性能特点和用途
2） 常用铸造青铜的牌号、性能特点和用途
第八章 非铁金属
第三节 钛及钛合金
钛及钛合金具有质量轻、强度高、耐高温和抗腐蚀等其他金 属所不具备的优异特点，是制造火箭、人造卫星、航天飞机和 宇宙飞船等航天器件的理想材料，所以有“太空金属”之称。
第八章 非铁金属
一、纯钛
二、铜合金
1. 黄铜
（1）普通黄铜 普通黄铜是指铜—锌二元合金。其牌号用“H+数字”表示,
其中“H”表示“黄”字汉语拼音首字母，数字表示平均含铜量 的百分数。
普通黄铜的力学性能与含锌量有关。 （2）特殊黄铜
特殊黄铜牌号用“H+主加元素符号+含铜量的百分数+主加 元素含量的百分数”表示。
铸造黄铜牌号用“ZCu+主加元素符号+主加元素含量+其他 元素的元素符号及其含量”表示。
第八章 非铁金属
一、硬质合金的性能特点
（1）硬度高、热硬性好、耐磨性好。 （2）抗压强度高、抗弯强度低、韧性差。
硬质合金刀具 a）硬质合金焊接刀具 b）硬质合金机械夹持刀具
第八章 非铁金属
二、常用的硬质合金
1. 钨钴类硬质合金
主要成分是碳化钨（WC）和黏结剂钴（Co）。 其牌号:“YG”+平均含钴量的百分数。常用牌号有YG3、 YG6、YG8。数字越大，抗冲击性能越好。
三、常用轴承合金
1. 锡基轴承合金（锡基巴氏合金）
图中暗色部分为α固溶体， 白色针状及小颗粒为化合物 Cu6Sn5，白色方块为SnSb。
锡基轴承合金的显微组织（100×）
第八章 非铁金属
这类合金牌号表示方法为“Z”+基体元素符号+主加元素 符号+主加元素含量+辅加元素符号+辅加元素含量。
优点：适中的硬度、小的摩擦因数、较好的塑性及韧性、 优良的导热性和耐蚀性等。
第八章 非铁金属
第二节 铜及铜合金
我国殷商时代，在生产工具、兵器、生活用具和礼器等方面
已大量使用青铜。青铜制造术和青铜器在人类历史上起到了划
时代的作用。
在现代，铜的导电性
能好，耐蚀能力强，在电
力、电气等领域应用十分
广泛。铜的塑性好，并能
与其他金属熔合形成合金，
可以满足多种工艺需要和 性能要求，在工业设备和 机械制造中发挥着其他金
第八章 非铁金属
二、轴承合金的组织特点
1. 第一类组织
在软的基体上均匀分布着硬的质点。这是轴承合金较理 想的组织。软的基体可承受冲击和振动，并具有较好的润滑 条件，以保证配合良好。
轴承合金的理想组织
第八章 非铁金属
2. 第二类组织
在硬的基体上分布着软的质点。这里轴承合金的硬度较大， 具有较大的承载能力，但磨合能力较差。
2. 钨钴钛类硬质合金
主要成分是碳化钨、碳化钛（TiC）及钴。 其牌号：“YT”+碳化钛平均含量的百分数。常用牌号有 YT5、YT14、YT15、YT30。数字越大，硬度和耐磨性越高，强 度和韧性越低。
第八章 非铁金属
3. 通用硬质合金
主要成分是碳化钨、碳化钛、碳化钽（或碳化铌）及钴。 这类硬质合金又称万能硬质合金。
缺点：锡是较贵的金属，故应用受到限制。
锡基轴承合金的牌号、化学成分、力学性能和用途
第八章 非铁金属
2．铅基轴承合金（铅基巴氏合金）
铅基轴承合金的强度、硬度、韧性均低于锡基轴承合金， 且摩擦因数较大，故只用于中等负荷的轴承。由于价格便宜， 可尽量代替锡基轴承合金。
铅基轴承合金的牌号表 示方法与锡基轴承合金相同。
3. 青铜
（1）锡青铜 通常含锡量小于8%的锡青铜，适于压力加工；含锡量大于
10%的锡青铜，由于塑性较差只适合铸造。
（2）铝青铜 铝青铜的含铝量为5%~12%，铝青铜比黄铜和锡青铜具有更
好的耐蚀性、耐磨性和耐热性，并且具有更好的力学性能。
第八章 非铁金属
（3）铍青铜 常用的铍青铜含铍量为1.7%~2.5%。铍在铜中的溶解度随温
铅基轴承合金的牌号、化 学成分、力学性能和用途
铅基轴承合金的显微组织（100×）
第八章 非铁金属
3. 铜基轴承合金
铜基轴承合金主要有铅青铜和锡青铜。 铅青铜是锡基轴承合金的代用品，它是平均含铅量为30%的铸 造铅青铜。 其具有高的承载能力、良好的耐磨性、高的导热性、高的疲 劳强度。可广泛用于制造高速、重复合下工作的轴承。 锡青铜也是一种良好的轴承合金，可以用来制造机床上的轴 瓦、蜗轮、开合螺母等。
剖分式滑动轴承
第八章 非铁金属
轴瓦及内衬 鉴于上述要求的特殊性，滑动轴承的轴瓦和内衬需要采用专 门的材料制造。
第八章 非铁金属
一、轴承合金的性能要求
（1）足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的压力。 （2）高的耐磨性和小的摩擦因数，以减小轴颈的磨损。 （3）足够的塑性和韧性、较高的抗疲劳强度，以承受轴颈 的交变载荷，并抵抗冲击和振动。 （4）良好的导热性及耐蚀性，以利于热量的散失和抵抗润 滑油的腐蚀。 （5）良好的磨合性，使其与轴颈能较快地紧密配合。
工业纯铝的牌号、化学成分和用途
第八章 非铁金属
二、铝合金及其分类
1. 铸造铝合金
这类铝合金具有良好的铸造性能，可用金属铸造工艺直接获 得零件。铸造铝合金的种类很多，常用的有铝—硅（Al-Si）系、 铝—铜（Al-Cu）系、铝—镁（Al-Mg）系和铝—锌（Al-Zn）系 等, 其中以铝—硅系应用最为广泛。
（2）α+β型钛合金棒材的常用牌号、力学性能及用途。
α+β型钛合金棒材的常用牌号、力学性能及用途
（3）β型钛合金在生产中应用不多，典型牌号是TB2。
第八章 非铁金属
第四节 轴承合金 滑动轴承与滚动轴承的工作方式不同，滑动轴承与轴颈之间的 摩擦属于滑动摩擦。滑动轴承直接与旋转轴颈接触，既要具有一 定的承载能力和使用寿命，又要尽可能少地对轴颈产生磨损。
度的升高而增加，因此，经淬火后加以人工时效可获得较高的强 度、硬度、抗蚀性和抗疲劳性。
（4）硅青铜 硅青铜具有很好的力学性能和耐蚀性能，并具有良好的铸造
性能和冷、热变形加工性能，常用来制造耐蚀和耐磨零件。
第八章 非铁金属
（5）青铜的牌号 压力青铜的牌号由“Q+主加元素符号及含量+其他元素含
量”组成，其中“Q”为“青”字汉语拼音首字母。 铸造青铜的牌号表示方法和铸造黄铜的牌号表示方法相同。
铝及铝合金的组别与牌号系列 常用变形铝合金的牌号、化学成分、性能及用途
第八章 非铁金属
三、铝合金的强化
1. 固溶强化及固溶热处理
固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。晶格畸变增大 位错运动的阻力，使金属的塑性变形变得更加困难，从而提高 合金的强度和硬度。
2. 时效强化
铝合金热处理后可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱 和铝基固溶体在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时 间的延长而增高，但塑性降低，这个过程硬质合金
1923年，德国人施勒特尔采用粉末冶金的方法，发明了 一种新的合金材料——硬质合金，硬度仅次于金刚石。
硬质合金不仅硬度高，而且还具有很好的热硬性，不 仅解决了高硬度和高韧性材料难以加工的技术难题，而且 还可以大大提高机械加工的切削速度，在机械制造业中具 有划时代的意义。
它在高温下强度最高。其组织稳定，焊接性良好。
第八章 非铁金属
2. β型钛合金
β型钛合金中主要加入铜、铬、钼、钒和铁等促使β相稳定 的元素。
β型钛合金可以通过淬火或时效进一步强化。这类合金具有 良好的塑性，在540°C以下具有较高的强度，但其生产工艺复 杂，合金密度大，故在生产中用途不多。
3. α+β型钛合金
其牌号：“YW”+顺序号，如YW1、YW2。二者用途相似， YW2耐磨性稍差于YW1，强度比YW1高，能承受较大的冲击载荷。
这类硬质合金既能加工钢，又能加工铸铁，可用于难加工 钢材的加工。
常用硬质合金的牌号、化学成分、力学性能和用途
第八章 非铁金属
第一节 铝及铝合金 第二节 铜及铜合金 第三节 钛及钛合金 第四节 轴承合金 第五节 硬质合金
第八章 非铁金属
§第二第节一节金属铝的及力铝学合性金能
铝是地壳中含量最丰富的一种金属元素。由于铝的化学 性质活泼，冶炼比较困难，知道100多年前，人类才制得纯 度较高的铝。
有很多人认为，铝是比较软的金属，只能用于生活用具 中，不能制造重要的机械零件，但事实并非如此，有很多重 要的机械零件（如飞机螺旋桨等）恰恰是用铝材制成的。
钛的塑性好，纯化能力强，稳定，抗氧化能力强。钛及钛 合金在海水、淡水和水蒸气中具有极高的耐蚀性。室温下，钛 对酸、碱等溶液均具有极高的稳定性，耐蚀性好。
钛具有同素异构转变现象。
工业纯钛的牌号、力学性能及用途
二、钛合金
1. α型钛合金
它的主要合金化元素有铝和锡。由于此类合金的α型钛向β型 钛转变的温度较高，在室温或较高温度时均为单相α固溶体组织。
第八章 非铁金属
3. 过剩相强化
当铝中加入的合金元素含量超过其极限溶解度时，淬火加热 时便有一部分不能溶入固溶体的第二相出现，称之为过剩相。
4. 变质处理
在铝合金中添加微量元素进行变质处理，可以细化晶粒，使 力学性能提高，是提高铝合金力学性能的另一种重要手段。
5. 冷变形强化
冷变形强化也称冷作硬化，即金属材料在再结晶温度以下冷 变形，冷变形时，金属内部位错密度增大，且相互缠结并形成胞 状结构，阻碍位错运动。
第八章 非铁金属
4. 铝基轴承合金
（1）铝锑镁轴承合金 该合金提高了屈服强度。生产工艺简单，成本低，具有良好 的疲劳强度和耐磨性，但承载能力不大。主要用于制造承受中等 载荷、滑动速度低的轴承。