机械制造基础——有色金属

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变形铝及其合金表示规则——四位字符体系 四位字符体系 变形铝及其合金表示规则 四位字符
四位字符体系
数 字 符 字 字 数 字 数
X X X X
纯铝: 纯铝:表示铝质量百分数小数点后的两位数 铝合金: 铝合金:用来识别同一组铝合金中的不同序号 A-表示原始铝或铝合金,B-Y表示改型合金(允许与原始合 表示原始铝或铝合金, 表示改型合金( 金有一定的成分偏差) 金有一定的成分偏差) 表示组别: 纯铝, 表示组别:1-纯铝,2-铝,3-铝锰合金,4-铝硅合金,5-铝镁 铝锰合金, 铝硅合金, 合金, 铝镁硅合金, 铝锌合金, 其他铝合金, 合金,6-铝镁硅合金,7-铝锌合金,8-其他铝合金,9-备用
硬铝合金, 硬铝合金,超硬铝合金
硬铝合金 ( LF ) :
成分: 成分: Al – Cu – Mg ,常用LY1,LY11,LY12 性能: 性能:能通过时效强化提高强度 耐蚀性不高,构件表面包铝可改善耐蚀性
超硬铝合金 ( LC ) :
成分: 成分: Al – Cu – Mg – Zn ,常用LC4,LC9 性能: 性能:通过时效强化显著提高强度 耐蚀性不高,构件表面包铝可改善耐蚀性
铝青铜 : QAl7
特性: 特性:比锡青铜具有更高的强度,硬度,耐磨性和耐腐蚀性,还能进 行热处理强化,铝青铜的价格也比较低,可作为锡青铜的代用品 应用:制作高强度的耐磨,耐蚀件和弹性元件 应用:
铍青铜 : QBe2
特性: 特性:铍青铜具有很好的综合性能,弹性极限,疲劳极限,耐磨性, 耐腐蚀性都较好;还具有良好的导电,导热,抗磁性;撞击时不产生 火花等特性 应用: 应用:主要用来制造重要用途的弹性元件,耐磨元件等.如精密仪器, 仪表的弹簧,钟表齿轮,电接触器,航海罗盘等
α
500
α+β' βα σ
70 60 50 110 100 90 80 70 60 50 40
400 300
δ
b
40 200 100 30 20
HB
0 10 20 30 40 50
10 0
锌的质量分数(wZn)
黄铜——特殊黄铜 特殊黄铜 黄铜
特殊黄铜
——在铜中主要加入锌,还加入铅,锡,铝,锰,硅等合金元素的铜 合金 . 特性: 特性:优良的切削加工性能,耐腐蚀性,铸造性能 表示方法: 表示方法:
工业纯铜
特性
物理:密度8.9g.cm-3,熔点为1083℃; 导电性,导热性良好;抗磁性 化学:化学性能稳定,在大气,淡水中具有良好的耐腐蚀性能 力学:强度,硬度并不高,塑性,韧性良好.低温性能好 工艺性: 工艺性:焊接性良好,适宜于进行各种冷热加工
表示方法
未加工产品(铜锭或电解铜):代号为Cu-1,Cu-2 加工产品:T1,T2,T3 纯度依次降低
钛及其合金
工业纯钛
纯钛的特性
物理性能: 物理性能:银白色,高熔点(1700℃),轻金属(密度4.51g.cm-3) 同素异构体:密排六方α-Ti(<882℃),体心立方β-Ti(>882℃). 化学性能: 化学性能:在淡水,海水,气体,碱溶液,有机酸和化合物有极好的 抗蚀性;但被氢氟酸,磷酸,溶融碱侵蚀. 力学性能:高温和低温下工业纯钛力学性能均优异 力学性能: GB/T3620.1-1994) 钛的牌号(GB/T3620.1-1994) TA0,TA1,TA2,TA3 纯度下降
变形铝合金牌号表示方法
用四位字符表示 四位字符表示规则 例如:2A11表示主要合金元素为铜的11号Al-Cu 原始铝合金
防锈铝合金
防锈铝合金 ( LF ) :ຫໍສະໝຸດ Baidu
成分: 成分: Al – Mn 系:例如:LF21 Al – Mg 系:例如:LF2,LF6 性能: 性能: 不能用时效强化,加镁或锰固溶强化提高铝合金的强度 抗蚀性比纯铝好 防锈铝合金应用: 防锈铝合金应用: 用于高耐腐蚀性的薄板容 器(如焊接油箱),防锈蒙皮, 客车装饰条,窗框,灯具等 用于制造受力小,轻质, 耐腐蚀的结构件,如油管,铆 钉 铝合金门窗(一般用材6063)
钛合金的应用
领域 应用举例
航空航天,军事
隔热板,飞机襟翼滑轧,飞机刹车壳体,飞机变速装置,军用飞机 蒙皮,机身,机翼,航运空发动机太气机盘,涡轮盘,叶片及机匣, 人造卫星照相机架等. 导弹尾翼,弹头壳体,火箭壳体及连接座,坦克回转炮塔板,化学 和核武器对抗系统工程护盖,发动机顶盖,炮手主瞄准器罩,指挥舱 盖,航海经军舰船热交换器管,各种船艇螺旋推进器,船艇用通信天 线等 氯碱厂,纯碱厂,化肥厂,盐厂,发电厂冷凝管,海水淡化设备冷凝 器,加热器.汽车发动机阀门,轴承座,阀簧,连杆,半轴,螺栓, 紧固件,排气阀,喷油嘴. 体育器材:如自行车,摩托艇,网球拍,马具,高尔夫球头等. 医疗器材:牙种植,齿形矫正器,人工关节,心脏瓣膜,,假肢等 照相器材:快门金属帘布,照相机外壳,取景镜架等 其它:手表壳体,表带,珠宝,眼镜架等
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铝合金分类表
铝合金分类表
不能热处理强化 变形铝合金 铝合金 的分类 铸造铝合金 能热处理强化
铝合金分类依据
分类依据——铝合金相图 分类依据 铝合金相图
铝合金热处理强化
背景资料: 1906年德国 Duralumin首次发现 1910年德国A Welmer 发明并获专利 1916年用于制造飞机 1938年 Guinier – Preston 建立学说
"四位数字"体系表示规则
L2
L3 …)
例如: 1070表示纯度为99.70%的工业纯铝
变形铝及其合金表示规则——四位数字体系 四位数字体系 变形铝及其合金表示规则 四位数字
四位数字体系
数 字 字 数 字 数 字 数
X X X X
纯铝: 纯铝:表示铝质量百分数小数点后的两位数 铝合金: 铝合金:用来识别同一组铝合金中的不同序号 纯铝: 纯铝:表示杂质元素的控制情况 铝合金:表示改型情况( 为原始合金; 铝合金:表示改型情况("0"为原始合金;"1-9"为改 合金, 型 合金,允许与原始合金有一定的成分 偏差) 偏差) 表示组别: 纯铝, 铝锰合金, 铝硅合金, 表示组别:1-纯铝,2-铝,3-铝锰合金,4-铝硅合金,5-铝镁 合金, 铝镁硅合金, 铝锌合金, 其他铝合金, 合金,6-铝镁硅合金,7-铝锌合金,8-其他铝合金,9-备用
机械制造基础——有色金属
无锡职业技术学院 2007年 2007年2月
有色金属——本章主要内容 本章主要内容 有色金属
铝及铝合金 铜及铜合金 钛及其合金 滑动轴承合金 粉末冶金材料
铝及其合金
工业纯铝
工业纯铝特性: 工业纯铝特性: 物理性能:密度小,无磁性,导电及导热性能好,无打击火花 化学性能:抗大气腐蚀性好 力学性能:塑性高,强度低 工艺性:易塑性变形,加工性良好 工业纯铝牌号 铝锭:Al99.7,Al99.6,Al99.5,Al99.0,Al98.0 纯度依次降低 变形铝: 1070 1060 1050…( L1 变形铝表示方法:四位数字
牌号 例:ZAlMg10 表示铸造铝镁合金,镁的质量分数为10%
铸造铝硅合金( 铸造铝硅合金(俗称硅铝明 )
特性
铸造性能优良(流动性好,收缩率小,热裂倾向小) 密度小,强度较高 耐腐蚀性和导热性良好
ZL102未变质
变质处理
变质剂:氟化钠和氯化钠的复合盐 目的:使共晶体中的硅呈细密分布,细化组织,提高强度 变质处理性能变化:变质后强度可提高30%~40%
纯钛的应用
耐腐蚀件: 耐腐蚀件:化工设备,滨海发电,海水淡化置,舰船,电镀热交换器 生物材料: 生物材料:与骨组织牢固结合 生活用品: 生活用品:如高尔夫球杆,网球拍,在珠宝行业
工业纯钛在不同温度下的力学性能
工业纯钛在不同温度下的力学性能
温度/℃ 20 -196 -253 -269 σb/MPa 520 990 1280 1210 σs/MPa 400 750 900 870 δ/% 24 44 29 35 ψ/% 59 68 64 58
H Al 59 - 3
含铝量WAl = 3% 含铝量 含铜量WCu = 59% 含铜量 铝黄铜
常用特殊黄铜: 常用特殊黄铜: 海军黄铜 --- HSn62 - 1 易切削黄铜 --- HPb59 - 1
青铜
种类
普通青铜 (锡青铜 ) 特殊青铜 (铝青铜,铍青铜,铅青铜,锰青铜,硅青铜等)
表示方法: 表示方法: Z Q Sn10 – 1
热处理强化方法:固溶 时效 热处理强化方法:固溶+时效 固溶处理: 固溶处理:
加热获得单相α固溶体后,在水中快冷,获得单相过饱和α固溶体 组织.固溶处理后的铝合金强度,硬度并不高,而塑性韧性较好 时效处理: 时效处理: 固溶处理后的铝合金,在室温或加热时,过饱和α固溶体中会析出 第二相,弥散分布于α固溶体基体上,起强化作用随后强度上升,塑 性下降的现象 自然进效: 自然进效:固溶处理后的铝合金在室温保持 人工时效: 人工时效:固溶处理后的铝合金加热至室温以上保持
含铜量 WCu = 90% 黄铜 常用牌号及应用
H80,H92:艺术装饰品,纪念章,镀层,散热器,双金属片 H68:冷冲压管,套类零件,如弹壳,冷凝器管,散热器管 H62:工业上应用较多,散热器,油管,垫片,螺钉,弹簧等
黄铜应用示例
冷凝器管
冷凝器管 冷凝器管
法兰阀
闸阀
黄铜中锌对组织和力学性能的影响
自然时效曲线
含4%Cu的铝合金自然时效曲线 4%Cu的铝合金自然时效曲线 Cu
人工时效曲线
含4%Cu的铝合金的人工时效曲线 4%Cu的铝合金的人工时效曲线 Cu
变形铝合金(种类与表示) 变形铝合金(种类与表示)
变形铝合金种类
防锈铝合金(代号LF) 硬铝合金(代号LY) 超硬铝合金(代号LC) 锻铝合金(代号LD)
钛合金分类
分类
α钛合金 据退火组织 β钛合金 α+β钛合金 变形钛 据加工方法 铸造钛 牌号用TA表示 牌号用TB表示 牌号用TC表示
各类钛合金特性
α钛合金:焊接性好,组织稳定,抗蚀性高.强度比其它两类钛合金低, 钛合金 变形抗力大,热加工性能差 β钛合金:强度和冲击韧性高,压力加工性能和焊接性能良好.组织和 钛合金: 性能不太稳定 α+β钛合金:热压力加工性能好,耐热性比较好,但组织不够稳定 钛合金:
压气机叶片
铸造铝合金(分类与牌号表示) 铸造铝合金(分类与牌号表示)
分类
铸造Al–Si合金 铸造Al–CuW金 铸造Al–Mg合金 铸造Al–Zn合金
代号
铸造Al–Si合金:ZL1××,如ZL102表示2号铸造铝硅合金 铸造Al–Cu合金:ZL2 ××,ZL201表示1号铸造铝铜合金 铸造Al–Mg合金:ZL3 ××,ZL303表示3号铸造铝镁合金 铸造Al–Zn合金:ZL4 ××,ZL401表示4号铸造铝锌合金
主加元素锡其含 量为WSn = 10% 量为 青铜 铸造
锡青铜
特性
比黄铜的强度,硬度和耐磨性好 力学性能与锡含量有关
应用
主要用于耐磨,耐蚀及弹性元件 如滑动轴承,弹簧,蜗轮,丝杠螺母等
锡青铜中锡对组织和力学性能的影响
压 力 加 工 铸 造 α 成 形 δ
3 710 14
α+δ σb
δ
特殊青铜 ( 无锡青铜 )
钛合金的性能
铸造和变形钛合金铁室温力学性能
合金 热处 理 σb /MPa Ti-6Al-4V Ti-6Al-4V Ti-5Al-2.5Sn Ti-6Al-2Sn4Zr-2Mo 退火 固溶 处理 退火 退火 949 1146 886 1019 铸造 σ0.2 /MPa 857 1076 759 858 δ /% 1.9 5.0 7.6 9.0 σb/ MPa 984 1125 914 991 锻造 σ0.2 /MPa 914 1055 844 914 δ /% 1.5 9.7 17.0 18.0
应用
应用于电气工业,制造电线,电缆,电刷,铜管及通信器材 深冷冻的主要材料
纯铜金相组织
铜合金分类
按化学成分
黄铜 : Cu – Zn 白铜 : Cu – Ni 青铜 : 除黄铜和白铜外 的所有铜合金
按制造方法
加工铜合金 铸造铜合金
黄铜——普通黄铜 普通黄铜 黄铜
普通黄铜
Cu-Zn二元合金,性能与含锌量有关 表示方法: H 90
飞机主起落架
硬铝和超硬铝应用: 硬铝和超硬铝应用:
中等强度的轻质结构零件 如飞机铆钉,大梁,桁条,隔框, 蒙皮,空气螺旋桨叶片等
飞机翼梁
锻铝合金
锻铝合金
成分: 成分:Al – Mg – Si – Cu .常用LD5,LD6,LD10 性能: 性能:固溶+时效处理后力学性能与硬铝合金相当 经软化退火后热 塑性和耐腐蚀良好,适合于锻造成形, 锻铝合金应用:形状复杂的中等负荷零件,如压缩机叶片,飞机桨叶 锻铝合金应用:
ZL102变质后
常用牌号( 常用牌号(ZL102 ),应用
制造质量轻,形状复杂,耐蚀,但强度要求一般的结构件 如汽车发动机活塞,气缸头及油泵壳体 活塞(裙部为铝硅合金)
其他铸造铝合金应用
鼓风机用密封件(ZL102) 及航空架件(ZL301)
大型空压机活塞(ZL401)
汽缸头(铝铜合金)
铜及其合金