工程材料-第3章

1、第第3章章 金屬材料金屬材料 重點：重點： (1)各類合金鋼的鋼號、成分特點、熱處各類合金鋼的鋼號、成分特點、熱處 理工理工藝、組織、性能以及它們的應(yīng)用。藝、組織、性能以及它們的應(yīng)用。 (2)合金鋼中各主要合金元素的作用。合金鋼中各主要合金元素的作用。金金屬屬材材料料黑色金屬黑色金屬有色金屬有色金屬鐵和鐵為基的合金。鐵和鐵為基的合金。黑色金屬以外的所有金屬和合金。黑色金屬以外的所有金屬和合金。要熟練掌握的金屬材料的牌號碳鋼：碳鋼：Q235Q235 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼如4545 碳素工具鋼如碳素工具鋼如T12T12合金鋼：合金鋼：Q345(16Mn)Q345(16Mn) 20Cr 2

2、0Cr、20CrMnTi20CrMnTi 40Cr 40Cr、35CrMo35CrMo、40CrNiMo40CrNiMo 65Mn 65Mn、60Si2Mn60Si2Mn GCr15 GCr15 CrWMn CrWMn 9SiCr9SiCr W18Cr4V W18Cr4V 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9Ti0Cr18Ni9Ti要熟練掌握的金屬材料的牌號鑄鋼鑄鋼：ZG35ZG35鑄鐵：鑄鐵：HT200HT200 QT600-2 QT600-2 KT300-6 KT300-6 RuT420 RuT420軸承合金：軸承合金：ZChSnSb11-6ZChSnSb11-6

3、ZChPbSb16-16-2 ZChPbSb16-16-23.1 碳鋼碳鋼3.1.1 碳鋼的成分和分類碳鋼的成分和分類1. 碳鋼的成分碳鋼的成分主要元素：主要元素：Fe、C非特意加入的雜質(zhì)元素：非特意加入的雜質(zhì)元素：Mn、Si、S、P、 H、O、N等等2. 碳鋼的分類碳鋼的分類(1)按鋼的碳按鋼的碳 質(zhì)量分數(shù)分質(zhì)量分數(shù)分低碳鋼：低碳鋼：w(C)0.25%中碳鋼：中碳鋼：0.25%w(C)0.6%高碳鋼：高碳鋼：w(C) 0.6%(2)按鋼的按鋼的 質(zhì)量分質(zhì)量分普通碳素鋼：普通碳素鋼：w(S)0.055%, w(P)0.045%優(yōu)質(zhì)碳素鋼：優(yōu)質(zhì)碳素鋼：w(S)0.04%, w(P)0.04%高級

4、優(yōu)質(zhì)碳素鋼：高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼：w(S)0.03%, w(P)0.035%(3)按用途分按用途分碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼碳素工具鋼(4)按冶煉按冶煉 方法分方法分平爐鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼1.碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-CF屈服極限屈服極限=235MPa鋼材質(zhì)量等級鋼材質(zhì)量等級S、P質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù)A、B、C、D脫氧方法脫氧方法F、b、Z、TZ牌號牌號:Q+數(shù)字表示數(shù)字表示3.1.2 碳鋼的牌號及用途碳鋼的牌號及用途(GB700-88)“屈屈”字的字的漢語拼音漢語拼音字首字首F：沸騰鋼：沸騰鋼b：半鎮(zhèn)靜鋼：半鎮(zhèn)靜鋼Z：鎮(zhèn)靜鋼：鎮(zhèn)靜鋼TZ:特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼A級硫、磷質(zhì)量分數(shù)最高，級硫、磷質(zhì)

5、量分數(shù)最高， D級硫、磷質(zhì)量分數(shù)最低。級硫、磷質(zhì)量分數(shù)最低。2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼例：例：10 45 65W(c)=0.1%W(c)=0.45%W(c)=0.65%牌號：牌號：平均碳質(zhì)量分數(shù)的萬分數(shù)表示。平均碳質(zhì)量分數(shù)的萬分數(shù)表示。08F、10、20、30、40、45、50、60、65主要用來制造各種機器零件。主要用來制造各種機器零件。 例：軸，選材：例：軸，選材：4545鋼。硬度要求為：鋼。硬度要求為：220HB220HB250HB250HB；軸頸和錐孔進行表面淬火，硬度要求；軸頸和錐孔進行表面淬火，硬度要求為為5252HRCHRC。 (1)(1)確定工藝路線、熱處理工藝確定工藝路

6、線、熱處理工藝 (2)(2)分析組織與性能分析組織與性能 答答:(1):(1)工藝路線：鍛造工藝路線：鍛造正火正火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精加工精加工表面淬火表面淬火+ +低溫回火低溫回火磨削加工。磨削加工。時間時間溫溫度度空冷空冷正火正火Ac3+30-50=840 左右左右水冷水冷淬火淬火高溫高溫回火回火水冷水冷淬火淬火低溫低溫回火回火500650 150250 +調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理圖圖4545制造車床主軸熱處理工藝圖制造車床主軸熱處理工藝圖(2)(2)組織與性能組織與性能原始組織：原始組織：F+PF+P正火后的組織：正火后的組織：F+S F+S 正火的目的：細化、均勻化組織正火的目的：細化、均勻

7、化組織調(diào)質(zhì)（淬火調(diào)質(zhì)（淬火+ +高溫回火）后的組織：回火高溫回火）后的組織：回火S S 性能：良好的綜合機械性能。性能：良好的綜合機械性能。表面淬火表面淬火+ +低溫回火：低溫回火：表面組織為：回火表面組織為：回火M M。性能：硬度較高，耐磨。性能：硬度較高，耐磨。心部組織為：回火心部組織為：回火S S。性能：良好的綜合機械性能。性能：良好的綜合機械性能。 工藝路線：下料工藝路線：下料卷成型卷成型淬火淬火+ +中溫回火中溫回火噴噴丸強化丸強化兩端磨平兩端磨平 淬火（淬火（Ac3+30Ac3+3050, 850 50, 850 ）+ +中溫回火中溫回火(350-500 ),(350-500 ),

8、回火屈氏體。回火屈氏體。 例：彈簧，選材：例：彈簧，選材：6565鋼。硬度：鋼。硬度：3535HRCHRC45HRC45HRC (1) (1)確定工藝路線、熱處理工藝確定工藝路線、熱處理工藝 (2)(2)分析組織與性能分析組織與性能3. 碳素工具鋼碳素工具鋼例：例：T8 T10 T12W(c)=0.8%W(c)=1.0%W(c)=1.2%牌號：牌號：平均碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)表示。平均碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)表示。 優(yōu)質(zhì)：優(yōu)質(zhì)：T7、T8、T8Mn、T9、T10Mn、T10、 T12、T13 高級優(yōu)質(zhì)：在上述牌號后面加高級優(yōu)質(zhì)：在上述牌號后面加A主要用來制造各種刃具、量具、模具等。主要用來制造各種刃具、

9、量具、模具等。(1)(1)工藝工藝路線路線 熱軋鋼板（帶）下料一鍛（軋）柄部熱軋鋼板（帶）下料一鍛（軋）柄部- -正火正火- -球化球化退火退火- -機加工機加工- -淬火淬火- -低溫回火。低溫回火。Ac1=730Ac1=730AccmAccm=830=830例：板挫例：板挫 對板挫的對板挫的要求：表面刃部有高的硬度（要求：表面刃部有高的硬度（64HRC-64HRC-67HRC67HRC），柄部硬度），柄部硬度3535HRCHRC。選材：。選材：T12T12鋼。鋼。 回答以下問題：回答以下問題： (1)(1)確定工藝路線、熱處理工藝參數(shù)確定工藝路線、熱處理工藝參數(shù) (2)(2)分析組織與性能

10、分析組織與性能刃部64HRC67HRC時間時間溫溫度度低溫低溫回火回火150250 球化退火球化退火略高于略高于730730空冷空冷正火正火Accm+30-50=860-880 左右左右水冷水冷淬火淬火Ac1+30-50=760-780 左右左右圖圖 T12T12制造板銼熱處理工藝圖制造板銼熱處理工藝圖正火后的組織：正火后的組織： S +FeS +Fe3 3C C （不連續(xù)的網(wǎng)狀組織）（不連續(xù)的網(wǎng)狀組織）, , 為球化退火作準(zhǔn)備。為球化退火作準(zhǔn)備。淬火：淬火： Fe3C (球狀球狀) +M+A低溫回火：低溫回火： Fe3C (球狀球狀) +回火回火M+A球化退火后的組織：在鐵素體基體上分布著細

11、小球化退火后的組織：在鐵素體基體上分布著細小 均勻的球狀滲碳體。均勻的球狀滲碳體。原始組織：原始組織：P +FeP +Fe3 3C C （連續(xù)的網(wǎng)狀組織）（連續(xù)的網(wǎng)狀組織）(2) (2) 組織與性能組織與性能3.2 合金鋼合金鋼3.2.1概論概論1.合金鋼的分類合金鋼的分類2.合金鋼的編號合金鋼的編號按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼總原則：總原則：碳質(zhì)量分數(shù)碳質(zhì)量分數(shù)+合金元素符號合金元素符號+合金元素數(shù)量合金元素數(shù)量+質(zhì)量級別質(zhì)量級別結(jié)構(gòu)鋼：碳質(zhì)量分數(shù)萬分之一，兩位數(shù)表示。結(jié)構(gòu)鋼：碳質(zhì)量分數(shù)萬分之一，兩位數(shù)表示。工具鋼、特殊性能鋼：碳質(zhì)量分數(shù)千分之一，

12、一位數(shù)工具鋼、特殊性能鋼：碳質(zhì)量分數(shù)千分之一，一位數(shù) 表示。表示。工具鋼的碳質(zhì)量分數(shù)超過工具鋼的碳質(zhì)量分數(shù)超過1%時，碳質(zhì)量分數(shù)不標(biāo)出。時，碳質(zhì)量分數(shù)不標(biāo)出。碳質(zhì)量分數(shù)的表示：碳質(zhì)量分數(shù)的表示：標(biāo)出主要合金元素，質(zhì)量分數(shù)由其后面的數(shù)字標(biāo)出，標(biāo)出主要合金元素，質(zhì)量分數(shù)由其后面的數(shù)字標(biāo)出，平均質(zhì)量分數(shù)為：平均質(zhì)量分數(shù)為：1.5%2.49%標(biāo)標(biāo)2 2.5%3.49%標(biāo)標(biāo)3 以此類推以此類推 若若1.5%不標(biāo)不標(biāo)合金元素及其質(zhì)量分數(shù)的表示：合金元素及其質(zhì)量分數(shù)的表示：20CrMnTiW(C)約為約為0.2%主要元素主要元素Cr、Mn、Ti的質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)均在量分數(shù)均在1.5%以下。以下。牌號：牌號：1C

13、r18Ni9TiW(C)約為約為0.1%主要元素主要元素w(Cr)約為約為18% w(Ni)約為約為9% w(Ti) 1.5%牌號：牌號：專用鋼用漢語拼音字首來表示。專用鋼用漢語拼音字首來表示。少數(shù)特殊性能鋼的編號例外。少數(shù)特殊性能鋼的編號例外。特例特例1：滾珠軸承綱：滾珠軸承綱：GCr15：w(C)約為約為1.0% w(Cr)約為約為1.5%特例特例2：易切削鋼：易切削鋼：Y40Mn: w(C)約為約為0.4% w(Mn)1.5%特例特例3：高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼的末尾加：高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼的末尾加“A”：20Cr2Ni4A特例特例4：耐熱鋼：耐熱鋼：12Cr1MoV: w(C)約為約為0.12% w(

14、Cr)約為約為0.1% w(Mo) 1.5% w(V) 1.5%1.低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼3.2.2合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼(2)性能要求性能要求高強度高強度高韌性高韌性良好的焊接性和冷成型性良好的焊接性和冷成型性低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度良好的耐蝕性良好的耐蝕性 主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)件。壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)件。(1)用途用途 (4)常用鋼種：例：常用鋼種：例：16Mn (Q345)熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需專門的熱處理熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需專門的熱處理為了改善焊接區(qū)，可進行一次正火處理。為

15、了改善焊接區(qū)，可進行一次正火處理。組織：組織：F+S(5)熱處理和組織性能熱處理和組織性能低碳：低碳：w(C)0.7%b.加入加入Cr、W 、Mo 、 V等合金元素等合金元素 Cr：提高淬透性：提高淬透性 W 、Mo：獲得高的熱硬性：獲得高的熱硬性 V：提高硬度和耐磨性：提高硬度和耐磨性 (3)成分特點成分特點低合金刃具鋼低合金刃具鋼9SiCr牌號：牌號：Cr、Si提高淬透性，Si提高回火穩(wěn)定性。(4)常用鋼種常用鋼種 W(C)=0.9%w(Si)1.5%w(Cr) 1.5%高速鋼W18Cr4V牌號：牌號：W(C)=0.7%0.8%Cr：提高淬透性，一般：提高淬透性，一般Cr的質(zhì)量分數(shù)為的質(zhì)量

16、分數(shù)為4%。W：保證高的熱硬性。：保證高的熱硬性。V：提高鋼的硬度和耐磨性。：提高鋼的硬度和耐磨性。w(W)=18%w(Cr)=4%w(V)1.5%回火后的組織：回火回火后的組織：回火M+細粒狀碳化物細粒狀碳化物+A工藝路線：工藝路線：圖圖W18Cr4V鋼的熱處理工藝路線圖鋼的熱處理工藝路線圖2.合金模具鋼合金模具鋼(1)冷模具鋼冷模具鋼 性能要求性能要求 a.高硬度，一般為高硬度，一般為58HRC 62HRC b.高耐磨性高耐磨性 c.足夠的韌性和疲勞抗力足夠的韌性和疲勞抗力 d.熱處理變形小熱處理變形小 用途用途 用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓

17、模和拉絲 模等，工作溫度不超過模等，工作溫度不超過200300。成分特點成分特點 a.高碳高碳 碳質(zhì)量分數(shù)多在碳質(zhì)量分數(shù)多在1.0%以上以上 b.加入加入Cr、Mo、W、V等合金元素等合金元素 鋼種和牌號鋼種和牌號 9SiCr、CrWMn、9Mn2V 熱處理特點熱處理特點 高碳高鉻冷模具鋼的熱處理方案有兩種：高碳高鉻冷模具鋼的熱處理方案有兩種： 一次硬化：在較高溫度一次硬化：在較高溫度(9501000)下淬火，下淬火，然后低溫然后低溫(150180)回火，硬度可達回火，硬度可達61HRC 64HRC。 二次硬化：在較高溫度二次硬化：在較高溫度(11001150)下淬火，下淬火，然后然后5105

18、20多次多次(一般為三次一般為三次)回火，產(chǎn)生二回火，產(chǎn)生二次硬化，硬度可達次硬化，硬度可達60HRC 62HRC。 (2)熱模具鋼熱模具鋼 性能要求性能要求 a.高的熱硬性和高溫耐磨性高的熱硬性和高溫耐磨性 b.高的抗氧化性能高的抗氧化性能 c.高的熱強度和足夠的韌性高的熱強度和足夠的韌性 d.高的熱疲勞抗力，以防止龜裂破壞高的熱疲勞抗力，以防止龜裂破壞 用途用途 用于制造各種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄用于制造各種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄 模等，工作時型腔表面溫度可達模等，工作時型腔表面溫度可達600以上。以上。成分特點成分特點 a.中碳中碳 碳質(zhì)量分數(shù)一般為碳質(zhì)量分數(shù)一般為0.3

19、0.6% b.加入加入Cr、Ni、Mn、Si等合金元素等合金元素 c.加入加入Mo、W、V等等 鋼種和牌號鋼種和牌號 5CrMnMo等等 熱處理熱處理3.合金量具鋼合金量具鋼(1)用途用途(2)性能要求性能要求高硬度高硬度高尺寸穩(wěn)定性高尺寸穩(wěn)定性主要用于制造各種測量工具。主要用于制造各種測量工具。高碳：高碳：w(C)=0.9%1.5%加入提高淬透性的元素：加入提高淬透性的元素：Cr、W、Mn(3)成分特點成分特點(4)常用鋼種常用鋼種:CrWMn、GCr15 保證硬度的前提下，盡量降低淬火溫度，以保證硬度的前提下，盡量降低淬火溫度，以 減少殘余奧氏體。減少殘余奧氏體。 高淬火后立即進行高淬火后

20、立即進行-70-80的冷處理，的冷處理，使殘余奧氏體盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。使殘余奧氏體盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 (5)熱處理特點熱處理特點1.不銹鋼不銹鋼3.2.4特殊性能鋼特殊性能鋼(1)腐蝕概述腐蝕概述 金屬腐蝕是自然界存在的一種自然現(xiàn)象，它是金屬與環(huán)境化學(xué)、電化學(xué)相互作用的自發(fā)破壞過程。 世界各國因腐蝕而造成的經(jīng)濟損失十分驚人，一般工業(yè)發(fā)達國家的腐蝕損失是國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的4左右。 據(jù)估計，世界上每年因腐蝕而不能使用的金屬質(zhì)量，大約相當(dāng)于金屬年產(chǎn)量的l4l3，而每年生產(chǎn)的黑色金屬（鋼鐵）由于腐蝕而遭到破壞的有520。 金屬在環(huán)境中，在金屬表面或界面上進行的化學(xué)、電化學(xué)多相反應(yīng)，或者由于物理溶解作

21、用而造成的材料氧化、損壞或變質(zhì)。金屬的腐蝕過程屬于氧化還原反應(yīng)。(2)腐蝕的定義腐蝕的定義 根據(jù)腐蝕反應(yīng)機理的不同，通常可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。(3)腐蝕的分類腐蝕的分類 是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。 其主要特點是非電解質(zhì)中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用而形成腐蝕產(chǎn)物。 電子的傳遞是在金屬和氧化劑之間直接進行的，因而沒有電流產(chǎn)生?；瘜W(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕： 是指金屬與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反映，并伴有電是指金屬與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反映，并伴有電流產(chǎn)生的腐蝕過程。流產(chǎn)生的腐蝕過程。 主要特點是其反應(yīng)歷程可以分為兩個相對獨立主要特點是其反應(yīng)歷程可以分為兩個相對獨立，并且可同時進

22、行的過程，并且可同時進行的過程陰極反應(yīng)與陽極反應(yīng)。陰極反應(yīng)與陽極反應(yīng)。電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕： 最簡單的原電池是最簡單的原電池是CuZn原電池。如圖所示。當(dāng)外原電池。如圖所示。當(dāng)外電路接通時，電路中即有電流電路接通時，電路中即有電流通過。通過。 電極過程如下：電極過程如下： Zn 的電極電位較負，為的電極電位較負，為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)。陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)。 Cu的電極電位較正，為的電極電位較正，為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的的H離子與從離子與從Zn電極流過來的電極流過來的電子相結(jié)合放出氫氣。電子相結(jié)合放出氫氣。(4)電化學(xué)腐蝕的原理電化學(xué)腐蝕的原理陰極陰極：2H+2e-

23、H2陽極陽極：ZnZn2+2e 腐蝕電池的總反應(yīng)：腐蝕電池的總反應(yīng)：Zn+2H+Zn2+H2 隨著反應(yīng)的不斷進行，鋅不斷地被離子化，隨著反應(yīng)的不斷進行，鋅不斷地被離子化，釋放電子，在外電路形成電流。鋅離子化的結(jié)果，釋放電子，在外電路形成電流。鋅離子化的結(jié)果，是使鋅被腐蝕。是使鋅被腐蝕。 如果將一塊合金置于電解質(zhì)溶液中，也會發(fā)如果將一塊合金置于電解質(zhì)溶液中，也會發(fā)生同樣的氧化、還原反應(yīng)，組成腐蝕原電池，只生同樣的氧化、還原反應(yīng)，組成腐蝕原電池，只不過這種電池的陽極、陰極難以用肉眼去區(qū)分而不過這種電池的陽極、陰極難以用肉眼去區(qū)分而已。已。 金屬組織結(jié)構(gòu)的不均勻性而構(gòu)成的微金屬組織結(jié)構(gòu)的不均勻性而構(gòu)

24、成的微 觀電池觀電池 金屬與合金的晶粒與界面之間，各種不同的相之間的電極電位是有差異的，由此在電解質(zhì)溶液中也可能導(dǎo)致形成微電池而產(chǎn)生局部腐蝕。圖不銹鋼的晶間腐蝕圖不銹鋼的晶間腐蝕例：滲碳體電極電位高，例：滲碳體電極電位高，鐵素體電極電位低。鐵素體電極電位低。物理狀態(tài)的不均勻性形成的微觀電池物理狀態(tài)的不均勻性形成的微觀電池 金屬在加工或使用過程中往往產(chǎn)生部分變形金屬在加工或使用過程中往往產(chǎn)生部分變形或受力不均勻性，以及在熱加工冷卻過程中引起或受力不均勻性，以及在熱加工冷卻過程中引起的熱應(yīng)力和相變產(chǎn)生的組織應(yīng)力等，都會形成微的熱應(yīng)力和相變產(chǎn)生的組織應(yīng)力等，都會形成微觀電池。觀電池。 一般情況下，應(yīng)

25、力大的部位成為陽極，因此一般情況下，應(yīng)力大的部位成為陽極，因此在鐵板彎曲處和鉚接處容易發(fā)生腐蝕。在鐵板彎曲處和鉚接處容易發(fā)生腐蝕。 另外，溫差、光照的不均勻性也會引起微觀另外，溫差、光照的不均勻性也會引起微觀電池的形成。電池的形成。 金屬表面膜不完整形成的微觀電池金屬表面膜不完整形成的微觀電池 金屬的表面一般都存在一層初生膜。如果這種金屬的表面一般都存在一層初生膜。如果這種膜不完整、有孔隙或破損，則孔隙或破損處的金屬膜不完整、有孔隙或破損，則孔隙或破損處的金屬相對于表面膜來說，電極電位較負，成為微電池的相對于表面膜來說，電極電位較負，成為微電池的陽極，故腐蝕將從這里開始。陽極，故腐蝕將從這里開

26、始。如：小孔腐蝕（點腐蝕如：小孔腐蝕（點腐蝕）(5)提高金屬材料腐蝕的能力提高金屬材料腐蝕的能力 減少原電池形成的可能，使金屬材料具有均勻減少原電池形成的可能，使金屬材料具有均勻的單相組織，并盡可能提高金屬材料的電極電位。的單相組織，并盡可能提高金屬材料的電極電位。 盡可能減小兩極之間的電極電位差，并提高盡可能減小兩極之間的電極電位差，并提高陽級的電極電位。陽級的電極電位。 減少甚至阻隔腐蝕電流，使金屬減少甚至阻隔腐蝕電流，使金屬“鈍化鈍化”，即在表面形成致密的、穩(wěn)定的保護膜，將介質(zhì)與，即在表面形成致密的、穩(wěn)定的保護膜，將介質(zhì)與金屬材料隔離。金屬材料隔離。(6) 不銹鋼的成分特點不銹鋼的成分特

27、點 碳含量碳含量 耐蝕性要求愈高，碳質(zhì)量分數(shù)應(yīng)愈低。耐蝕性要求愈高，碳質(zhì)量分數(shù)應(yīng)愈低。 C與與Cr形成碳化物形成碳化物 (Cr,Fe)23C6在晶界析出在晶界析出,使晶界周圍嚴重貧鉻使晶界周圍嚴重貧鉻W(Cr)12% 電極電位電極電位 加入加入Ni 可獲得單相奧氏體組織可獲得單相奧氏體組織 加入加入Mo、Cu等等 :提高鋼在非氧化性酸中提高鋼在非氧化性酸中的耐腐蝕能力。的耐腐蝕能力。 加入加入Mn、N等：部分代替等：部分代替Ni以獲得奧氏體組以獲得奧氏體組織，并提高鉻不銹鋼在有機酸中的耐腐蝕性?？?，并提高鉻不銹鋼在有機酸中的耐腐蝕性。 加入加入Ti、Nb等：同等：同C形成穩(wěn)定的碳化物，使形成穩(wěn)

28、定的碳化物，使Cr保留在基體中，避免晶界貧鉻，從而減輕鋼的晶保留在基體中，避免晶界貧鉻，從而減輕鋼的晶界腐蝕。界腐蝕。(6)常用不銹鋼常用不銹鋼 馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼 1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13。 熱處理同結(jié)構(gòu)鋼。熱處理同結(jié)構(gòu)鋼。 鐵素體型不銹鋼鐵素體型不銹鋼 1Cr17、1Cr17Ti W(C)0.15% 由于由于Cr質(zhì)量分數(shù)高，鋼為單相鐵素體組織質(zhì)量分數(shù)高，鋼為單相鐵素體組織 熱處理：退火或正火狀態(tài)下使用熱處理：退火或正火狀態(tài)下使用 奧氏體型不銹鋼奧氏體型不銹鋼 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti W(C)0.1% 奧氏體奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼鐵素體雙相不

29、銹鋼牌號：牌號：1Cr18Ni9TiW(C)=0.1%W(Cr)=18%W(Ti)40CrT86540CrT865。 淬硬性：淬硬性：T86540Cr20CrMnTiT86540Cr20CrMnTi 原因：原因：淬透性淬透性與合金元素含量有關(guān)，合金元與合金元素含量有關(guān)，合金元素含量越高，淬透性越高；淬硬性與碳質(zhì)量分數(shù)素含量越高，淬透性越高；淬硬性與碳質(zhì)量分數(shù)有關(guān)，碳質(zhì)量分數(shù)越高，淬硬性越高。有關(guān)，碳質(zhì)量分數(shù)越高，淬硬性越高。 (2) (2)答答:20CrMnTi:20CrMnTi鋼主要用于制造汽車、拖鋼主要用于制造汽車、拖拉機中的變速齒輪，內(nèi)燃機上的凸輪軸、活塞拉機中的變速齒輪，內(nèi)燃機上的凸輪

30、軸、活塞銷等機器零件；銷等機器零件； 熱處理工藝熱處理工藝: :一般都是滲碳后直接淬火，再一般都是滲碳后直接淬火，再低溫回火；熱處理后；低溫回火；熱處理后； 表面滲碳層的組織由合金滲碳體和回火馬表面滲碳層的組織由合金滲碳體和回火馬氏體及少量殘余奧氏體組成。氏體及少量殘余奧氏體組成。 心部組織多數(shù)情況下是屈氏體、回火馬氏心部組織多數(shù)情況下是屈氏體、回火馬氏體和少量鐵素體。體和少量鐵素體。 65 65鋼主要用來制造彈簧；鋼主要用來制造彈簧； 6565鋼完全退火后淬火，再中溫回火；鋼完全退火后淬火，再中溫回火； 組織是鐵素體基體與大量彌散分布的細粒組織是鐵素體基體與大量彌散分布的細粒狀滲碳體的混合組

31、織，即回火屈氏體。狀滲碳體的混合組織，即回火屈氏體。 T8T8鋼可制造沖頭、鑿子、錘子等工具；鋼可制造沖頭、鑿子、錘子等工具； T8T8鋼球化退火后淬火，再低溫回火；鋼球化退火后淬火，再低溫回火； 組織是回火馬氏體加殘余奧氏體。組織是回火馬氏體加殘余奧氏體。 40Cr40Cr鋼用于制造一般尺寸的重要零件；鋼用于制造一般尺寸的重要零件； 合金調(diào)質(zhì)鋼需經(jīng)淬火加高溫回火熱處理；合金調(diào)質(zhì)鋼需經(jīng)淬火加高溫回火熱處理； 組織是回火索氏體。組織是回火索氏體。 3.3 鑄鋼和鑄鐵鑄鋼和鑄鐵3.3.1鑄鋼鑄鋼1.碳素鑄鋼的化學(xué)成分及機械性能碳素鑄鋼的化學(xué)成分及機械性能從機械性能看：從機械性能看：W(c) 屈服強

32、度和抗拉強度屈服強度和抗拉強度 W(c) 0.45%時，屈服強度增加很少，但塑性和韌性時，屈服強度增加很少，但塑性和韌性 下降下降從鑄造性能看：從鑄造性能看：W(c) 降低鋼的熔化溫度，增加鋼水的流動性，鋼降低鋼的熔化溫度，增加鋼水的流動性，鋼 中氣體、夾雜也能減少。中氣體、夾雜也能減少。ZG 25、ZG 35、ZG45鑄鋼鑄鋼W(C)=0.35%牌號：牌號：ZG+平均碳質(zhì)量分數(shù)平均碳質(zhì)量分數(shù)2. 鑄鋼的組織特征和熱處理鑄鋼的組織特征和熱處理鑄造冷卻：粗大的奧氏體晶粒鑄造冷卻：粗大的奧氏體晶粒魏氏體組織。魏氏體組織。熱處理：退火或正火。熱處理：退火或正火。熱處理后的組織：顆粒比較細小的熱處理后

33、的組織：顆粒比較細小的P+F魏氏體組織特點：鐵素體沿魏氏體組織特點：鐵素體沿晶界分布并呈針狀插入珠光晶界分布并呈針狀插入珠光體內(nèi)，使鋼的塑性和韌性下體內(nèi)，使鋼的塑性和韌性下降，不能直接使用。降，不能直接使用。3.3.2鑄鐵鑄鐵 W(C)2.11% 1. 1.鑄鐵的特點鑄鐵的特點在鐵碳合金中，碳可以以三種形式存在在鐵碳合金中，碳可以以三種形式存在: :a.a.溶于溶于-Fe-Fe或或-Fe-Fe中形成固溶體（中形成固溶體（F F或或A A）；）；b.b.形成化合物態(tài)的滲碳體（形成化合物態(tài)的滲碳體（FeFe3 3C C）；）；c.c.游離態(tài)石墨（游離態(tài)石墨（G G）(1) (1) 鑄鐵的石墨化過程

34、和組織特點鑄鐵的石墨化過程和組織特點石墨具有特殊的簡單六方晶格。石墨具有特殊的簡單六方晶格。 滲碳體為亞穩(wěn)相，在一定條件下能分解為鐵和滲碳體為亞穩(wěn)相，在一定條件下能分解為鐵和石墨；石墨為穩(wěn)定相。石墨；石墨為穩(wěn)定相。圖圖 石墨的晶體結(jié)構(gòu)石墨的晶體結(jié)構(gòu) 第一階段：第一階段： 鑄鐵液體結(jié)晶出一次石墨（過共晶鑄鐵）。和在1154（ECF線）通過共晶反應(yīng)形成共晶石墨。)(共晶GALEc鐵碳合金相圖應(yīng)該是復(fù)線相圖鐵碳合金相圖應(yīng)該是復(fù)線相圖 第二階段：第二階段： 在1154738溫度范圍內(nèi)奧氏體沿ES線析出二次石墨。 石墨化：石墨化：鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程。 第三階段：第三階段： 在在738738

35、（P S K P S K 線）通過共析反應(yīng)共析線）通過共析反應(yīng)共析出石墨。出石墨。影響石墨化的主要因素影響石墨化的主要因素：溫度和冷卻速度溫度和冷卻速度合金元素合金元素)(共析GFAps圖圖 鑄鐵合金復(fù)線相圖鑄鐵合金復(fù)線相圖(2) (2) 鑄鐵的組織特征和分類鑄鐵的組織特征和分類表表 鑄鐵經(jīng)不同程度石墨化后所得到的組織鑄鐵經(jīng)不同程度石墨化后所得到的組織鑄鐵的組織：鋼的基體鑄鐵的組織：鋼的基體+ +石墨石墨球墨鑄鐵：石墨呈球狀。球墨鑄鐵：石墨呈球狀?？慑戣T鐵：石墨呈團絮狀?？慑戣T鐵：石墨呈團絮狀。蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀。蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀。普通灰口鑄鐵和變質(zhì)灰口鑄鐵：石墨呈片狀普通灰口鑄鐵和

36、變質(zhì)灰口鑄鐵：石墨呈片狀變質(zhì)處理：在液體金屬中加入變質(zhì)處理：在液體金屬中加入孕育劑或變質(zhì)劑，以細化晶粒孕育劑或變質(zhì)劑，以細化晶粒和改善組織和改善組織鑄鐵的分類：鑄鐵的分類：圖圖 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵圖圖 球墨鑄鐵球墨鑄鐵球狀石墨球狀石墨團絮狀石墨團絮狀石墨圖圖 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕蟲狀蠕蟲狀石墨石墨(3) (3) 鑄鐵的性能特點鑄鐵的性能特點表表 各種鑄鐵的機械性能各種鑄鐵的機械性能 灰口鑄鐵的抗拉強度和塑性都很低?；铱阼T鐵的抗拉強度和塑性都很低。 原因：石墨對基體的割裂原因：石墨對基體的割裂 變質(zhì)處理后，由于石墨對基體的割裂作用減變質(zhì)處理后，由于石墨對基體的割裂作用減輕，鑄鐵的強度提高，但塑性無明

37、顯改善。輕，鑄鐵的強度提高，但塑性無明顯改善。 鑄鐵的一些特殊性能：鑄鐵的一些特殊性能： a.a.脆性脆性便于切削。便于切削。 b.b.良好的鑄造性能，鑄造應(yīng)力低。良好的鑄造性能，鑄造應(yīng)力低。 c.c.石墨有良好的潤滑作用，并能儲存潤滑油石墨有良好的潤滑作用，并能儲存潤滑油耐磨性好。耐磨性好。 d.d.石墨對振動的傳遞起削弱作用，使鑄鐵有很石墨對振動的傳遞起削弱作用，使鑄鐵有很好的抗振性能。好的抗振性能。 e.e.大量石墨的割裂作用，使鑄鐵對缺口不敏感大量石墨的割裂作用，使鑄鐵對缺口不敏感。HT150灰鐵灰鐵牌號牌號最低抗拉強度最低抗拉強度MPa 2. 2.常用的鑄鐵常用的鑄鐵(1)(1)灰口

38、鑄鐵灰口鑄鐵圖圖(b) (b) 珠光體基灰口鑄鐵珠光體基灰口鑄鐵圖圖(c) (c) 珠光體珠光體+ +鐵素體基灰口鑄鐵鐵素體基灰口鑄鐵圖圖(a) (a) 鐵素體基灰口鑄鐵鐵素體基灰口鑄鐵FGPGPGF影響灰口鑄鐵組織和性能的因素影響灰口鑄鐵組織和性能的因素影響因素：化學(xué)成分和冷卻速度影響因素：化學(xué)成分和冷卻速度碳、硅：強烈促進石墨化元素。碳、硅：強烈促進石墨化元素。W(c)=2.5%W(c)=2.5%4.0%4.0%W(SiW(Si)=1.0%)=1.0%2.0%2.0%錳：阻礙石墨化的元素。錳：阻礙石墨化的元素。W(MnW(Mn)=0.5%)=0.5%1.4%1.4%硫：有害元素。硫：有害元

39、素。W(S)0.15%W(S)0.15%磷：促進石墨化的元素。磷：促進石墨化的元素。W(P)W(P)一般小于一般小于0.12%,0.12%,耐磨鑄鐵可達耐磨鑄鐵可達0.3%0.3%以上以上a.化學(xué)成分化學(xué)成分共晶度共晶度Sc=Sc=鑄鐵中實際碳質(zhì)量分數(shù)鑄鐵中實際碳質(zhì)量分數(shù)/ /共晶碳質(zhì)量分數(shù)共晶碳質(zhì)量分數(shù) 碳當(dāng)量碳當(dāng)量C CE E：將所含元素按促進石墨化的能力折：將所含元素按促進石墨化的能力折算成所相當(dāng)?shù)目偺假|(zhì)量分數(shù)。算成所相當(dāng)?shù)目偺假|(zhì)量分數(shù)。C CE E=C+1/3 (si=C+1/3 (si+P)+P)ScSc=1 (=1 (C CE E = = 4.26)4.26)共晶鑄鐵共晶鑄鐵1(1

40、(C CE E 4.26)1 (1 (C CE E 4.26)4.26)過共晶鑄鐵過共晶鑄鐵式中：式中：C C、SiSi、P P均為各自的質(zhì)量分數(shù)均為各自的質(zhì)量分數(shù)Sc=C/CSc=C/C共晶共晶=C CE E-1/3(si+P) / 4.26-1/3(si-1/3(si+P) / 4.26-1/3(si+P) +P) b.冷卻速度冷卻速度圖圖 鑄鐵壁厚與碳、硅質(zhì)量分數(shù)對鑄鐵組織的影響鑄鐵壁厚與碳、硅質(zhì)量分數(shù)對鑄鐵組織的影響孕育處理孕育處理(變質(zhì)處理變質(zhì)處理)灰口鑄鐵的熱處理灰口鑄鐵的熱處理a.a.去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火b.b.消除鑄件白口、降低硬度的退火消除鑄件白口、降低硬度的退火c.c.表面

41、淬火表面淬火QT700-2球鐵球鐵牌號牌號最低抗拉強度最低抗拉強度700MPa延伸率延伸率2%成分和球化處理成分和球化處理加入球化劑和孕育劑加入球化劑和孕育劑熱處理熱處理退火、正火、調(diào)質(zhì)、等溫淬火退火、正火、調(diào)質(zhì)、等溫淬火成分：成分：w(C)=3.6%-3.9%, w(Si)=2.2%-2.8%, w(Mn)=0.6%-0.8%, w(S)0.07%, w(P)50%合金無價值。合金無價值。a.成分：一般成分：一般W(Zn)45%,全部組織為全部組織為相，強度相，強度，塑性，塑性W(Zn) 32%,出現(xiàn)出現(xiàn)相，塑性相，塑性圖黃銅的機械性能與鋅含量的關(guān)系圖黃銅的機械性能與鋅含量的關(guān)系 W(Zn)

42、 7%時時(特別是大于特別是大于20%后后)的冷加的冷加工黃銅，由于有殘余應(yīng)力存在，在潮濕的大氣工黃銅，由于有殘余應(yīng)力存在，在潮濕的大氣或海水中，特別是在含有氨的環(huán)境中，容易產(chǎn)或海水中，特別是在含有氨的環(huán)境中，容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，使黃銅開裂。生應(yīng)力腐蝕，使黃銅開裂。 d.應(yīng)用應(yīng)用 單相黃銅：塑性好，適合制作冷軋板材，冷拉單相黃銅：塑性好，適合制作冷軋板材，冷拉線材，管材及形狀復(fù)雜的深沖零件。線材，管材及形狀復(fù)雜的深沖零件。 雙相黃銅：可進行熱變形，通常熱軋成棒材、雙相黃銅：可進行熱變形，通常熱軋成棒材、板材。也可鑄造。板材。也可鑄造。應(yīng)力腐蝕開裂：應(yīng)力腐蝕開裂：表表 部分普通黃銅的牌號、成分、機

43、械性能及用途部分普通黃銅的牌號、成分、機械性能及用途復(fù)雜黃銅復(fù)雜黃銅在銅鋅合金中加入鋁、鐵、硅、錳、鎳等元素。在銅鋅合金中加入鋁、鐵、硅、錳、鎳等元素。牌號：牌號：H+主加元素符號主加元素符號+銅質(zhì)量分數(shù)銅質(zhì)量分數(shù)+主加元素質(zhì)量分數(shù)主加元素質(zhì)量分數(shù)HPb60-1黃銅黃銅Cu的質(zhì)量分數(shù)的質(zhì)量分數(shù)W(Cu)=60%W(Pb)=1% 鉛黃銅、錫黃銅、鋁黃銅、硅黃銅、錳黃銅鉛黃銅、錫黃銅、鋁黃銅、硅黃銅、錳黃銅、鐵黃銅、鎳黃銅、鐵黃銅、鎳黃銅W(Zn)=100%-60%-1%=39%復(fù)雜黃銅可分為：壓力加工黃銅和鑄造黃銅復(fù)雜黃銅可分為：壓力加工黃銅和鑄造黃銅(2)青銅青銅牌號：牌號：Q+主加元素符號主

44、加元素符號+主加元素質(zhì)量分數(shù)主加元素質(zhì)量分數(shù)+其他元素質(zhì)量分數(shù)其他元素質(zhì)量分數(shù)QSn4-3青銅青銅W(Sn)=4%W(Zn)=3%W(Cu)=100%-4%-3%=93%錫青銅：以錫錫青銅：以錫(Sn)為主要合金元素的銅基合金。為主要合金元素的銅基合金。W(Sn)6%：組織組織: +共析體共析體(+)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 體心立方晶格。體心立方晶格。性能：性能： 極硬和脆，不能塑性變形。極硬和脆，不能塑性變形。W(Sn)20%，無價值。一般在，無價值。一般在3%14%之間。之間。W(Sn)10%：鑄造：鑄造相：電子化合物相：電子化合物Cu31Sn8為為基形成的固溶體?；纬傻墓倘荏w。鋁青銅：鋁青銅：

45、以以Al為主要合金元素的銅基合金為主要合金元素的銅基合金W(Al)7%8%：塑性：塑性W(Al)12%：塑性很差，加工困難。：塑性很差，加工困難。實際使用一般在實際使用一般在5% 12%之間。之間。a.成分成分b.性能性能 鋁青銅的機械性能、耐腐蝕性、耐磨性比黃鋁青銅的機械性能、耐腐蝕性、耐磨性比黃銅和錫青銅好。銅和錫青銅好。c.應(yīng)用應(yīng)用制造齒輪、軸套、蝸輪等。制造齒輪、軸套、蝸輪等。鈹青銅：鈹青銅： 以以Be為主要合金元素的銅基合金為主要合金元素的銅基合金W(Be)=1.7%2.5%：相相:是是Be溶于溶于Cu的固溶體。的固溶體。最大溶解度為最大溶解度為2.7%，室溫下僅為，室溫下僅為0.2

46、%。圖圖 Cu-Be合金相圖合金相圖a.成分成分圖圖 鈹青銅的機械性能和鈹青銅的機械性能和鈹質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系鈹質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系(780淬火，淬火，300時效時效3h)b.性能性能 淬火狀態(tài)下塑性好，人淬火狀態(tài)下塑性好，人工時效后，獲得很高的強度工時效后，獲得很高的強度和硬度：和硬度：b可達可達1200MPa1500MPa,硬度可達硬度可達350HB400HB。 鈹青銅的彈性極限、疲鈹青銅的彈性極限、疲勞極限都很高，耐磨性和抗勞極限都很高，耐磨性和抗蝕性也很優(yōu)異。蝕性也很優(yōu)異。c.應(yīng)用應(yīng)用 制造精密儀器的重要彈簧和其他彈性元件，制造精密儀器的重要彈簧和其他彈性元件，鐘表齒輪等。鐘表齒輪等。硅青銅：硅

47、青銅： 以以Si為主要合金元素的銅基合金為主要合金元素的銅基合金 硅青銅機械性能比錫青銅好。硅青銅機械性能比錫青銅好。 Si在在Cu中的最大溶解度為中的最大溶解度為4.6%，在室溫的溶解度，在室溫的溶解度為為3%。 硅青銅中加入硅青銅中加入Ni，形成金屬間化合，形成金屬間化合Ni2Si，可進行，可進行淬火時效處理，獲得高的強度和硬度。淬火時效處理，獲得高的強度和硬度。(3)白銅白銅以以Ni為主要合金元素的銅基合金。為主要合金元素的銅基合金。牌號：牌號：B 30白銅白銅W(Ni)=30%B+Ni的平均質(zhì)量分數(shù)的平均質(zhì)量分數(shù)普通白銅普通白銅Cu-Ni合金相圖圖圖 Cu-Ni為無限固溶體為無限固溶體

48、。牌號：牌號：B+其他元素符號其他元素符號+Ni的平均質(zhì)量分數(shù)的平均質(zhì)量分數(shù)+其他元素平均質(zhì)量分數(shù)其他元素平均質(zhì)量分數(shù)鋅白銅、錳白銅鋅白銅、錳白銅B Zn15-20白銅白銅W(Ni)=15%W(Zn)=20%B Mn3-12白銅白銅W(Ni)=3%W(Mn)=12%表表 部分白銅的牌號、成分、機械性能及用途部分白銅的牌號、成分、機械性能及用途3.4.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金 1. 1.純鈦純鈦 鈦及鈦合金的優(yōu)點：重量輕、比強度高、鈦及鈦合金的優(yōu)點：重量輕、比強度高、耐高溫、耐腐蝕以及良好的低溫韌性。耐高溫、耐腐蝕以及良好的低溫韌性。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：882.5882.5以下為密排六方晶格，以下為密排

49、六方晶格，-Ti-Ti882.5882.5以上為體心立方晶格，以上為體心立方晶格，-Ti-Ti-Ti-Ti-Ti-Ti882.5882.5同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變： 2. 2. 鈦合金鈦合金合金元素溶于合金元素溶于-Ti-Ti中，形成中，形成固溶體；固溶體；合金元素溶于合金元素溶于-Ti-Ti中，形成中，形成固溶體。固溶體。穩(wěn)定化元素：提高同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的溫度。穩(wěn)定化元素：提高同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的溫度。穩(wěn)定化元素：降低同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的溫度。穩(wěn)定化元素：降低同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的溫度。圖圖 合金元素對鈦同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度的影響合金元素對鈦同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度的影響鈦合金分類：鈦合金分類：鈦合金、鈦合金、 鈦合金、鈦合

50、金、 +鈦合金鈦合金牌號：牌號：TA+TA+編號編號TA4TA4TA5TA5TA6TA6TA7TA7TB+TB+編號編號TB1TB1TB2TB2TC+TC+編號編號TC1TC1TC2TC2TC3TC3TC4TC4(1)鈦合金鈦合金加入鋁、硼等元素可獲得加入鋁、硼等元素可獲得鈦合金。鈦合金。典型牌號：典型牌號：TA7,TA7,成分為成分為Ti-5Al-2.5SnTi-5Al-2.5Sn a.鈦合金的室溫強度低于鈦合金的室溫強度低于鈦合金和鈦合金和(+ )鈦合金鈦合金,但高溫但高溫(500600)強度比他們高。強度比他們高。 b.組織穩(wěn)定，抗氧化性和抗組織穩(wěn)定，抗氧化性和抗蠕變性好，焊接性能也好。

51、蠕變性好，焊接性能也好。組織：組織： 固溶體。固溶體。性能性能 熱處理：不能淬火，熱處理只進行退火。熱處理：不能淬火，熱處理只進行退火。應(yīng)用：如導(dǎo)彈的燃料罐。應(yīng)用：如導(dǎo)彈的燃料罐。圖圖 Ti-5Al-2.5Sn合金在合金在不同溫度下的機械性能不同溫度下的機械性能(2)鈦合金鈦合金加入鉬、鉻、釩等元素可獲得加入鉬、鉻、釩等元素可獲得鈦合金。鈦合金。典型牌號：典型牌號：TB1,TB1,成分為成分為Ti-3Al-13V-11CrTi-3Al-13V-11Cr。性能：較高的強度、優(yōu)良的沖壓性能。性能：較高的強度、優(yōu)良的沖壓性能。熱處理：淬火和時效熱處理：淬火和時效時效狀態(tài)下的組織：時效狀態(tài)下的組織：

52、相相+彌散分布的細小彌散分布的細小相粒子相粒子應(yīng)用：壓氣機葉片、軸、輪盤等重載的回轉(zhuǎn)件，以應(yīng)用：壓氣機葉片、軸、輪盤等重載的回轉(zhuǎn)件，以及飛機構(gòu)件。及飛機構(gòu)件。(3) (+)鈦合金鈦合金加入加入穩(wěn)定化元素和穩(wěn)定化元素和穩(wěn)定化元素得到穩(wěn)定化元素得到(+) 鈦合金。鈦合金。淬火淬火+時效狀態(tài)下的組織：時效狀態(tài)下的組織： +針狀針狀典型牌號：典型牌號：TC4,TC4,成分為成分為Ti-6Al-4VTi-6Al-4V。針狀針狀是是從從相析相析出。出。熱處理：淬火和時效熱處理：淬火和時效針狀針狀圖圖 Ti-5Al-4V合金時合金時效處理后的顯微組織效處理后的顯微組織 性能：強度高、塑性好，在性能：強度高、

53、塑性好，在400時組時組織穩(wěn)定，蠕變強度較高，低溫時有良好的韌織穩(wěn)定，蠕變強度較高，低溫時有良好的韌性，并有良好的耐腐蝕能力。性，并有良好的耐腐蝕能力。 應(yīng)用：制造在應(yīng)用：制造在400以下長期工作的零件，要以下長期工作的零件，要求一定高溫強度的發(fā)動機零件，以及在低溫下使用的求一定高溫強度的發(fā)動機零件，以及在低溫下使用的火箭、導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件?；鸺?dǎo)彈的液氫燃料箱部件。圖圖 Ti-5Al-4V合金在不同溫度下的機械性能合金在不同溫度下的機械性能3.4.4 軸承合金（滑動軸承）軸承合金（滑動軸承） (1) (1)足夠的強度和硬度，以承受軸頸較大的單位壓力足夠的強度和硬度，以承受軸頸較大的單位

54、壓力. . (2) (2)足夠的塑性和韌性，高的疲勞強度，以承受軸頸足夠的塑性和韌性，高的疲勞強度，以承受軸頸的周期性載荷，并抵抗沖擊和振動。的周期性載荷，并抵抗沖擊和振動。 (3)(3)良好的磨合能力，使其與軸能較快地緊密配合。良好的磨合能力，使其與軸能較快地緊密配合。 (4)(4)高的耐磨性，與軸的摩擦系數(shù)小，并能保留潤滑高的耐磨性，與軸的摩擦系數(shù)小，并能保留潤滑油，減輕磨損。油，減輕磨損。 (5)(5)良好的耐蝕性、導(dǎo)熱性，較小的膨脹系數(shù)，防止良好的耐蝕性、導(dǎo)熱性，較小的膨脹系數(shù)，防止摩擦升溫而發(fā)生咬合。摩擦升溫而發(fā)生咬合。軸承合金應(yīng)具有的性能：軸承合金應(yīng)具有的性能：材料要求：不能硬也不

55、能軟。材料要求：不能硬也不能軟。組織特點：軟基體上分布硬質(zhì)點，組織特點：軟基體上分布硬質(zhì)點， 或硬基體上分布軟質(zhì)點。或硬基體上分布軟質(zhì)點。軟基體上分布硬質(zhì)點情況分析：軟基體上分布硬質(zhì)點情況分析： a. a.運轉(zhuǎn)時軟基體受磨損而凹陷，硬質(zhì)點將凸出運轉(zhuǎn)時軟基體受磨損而凹陷，硬質(zhì)點將凸出于基體上，使軸和軸瓦的接觸面積減小，而凹坑能于基體上，使軸和軸瓦的接觸面積減小，而凹坑能儲存潤滑油，降低軸與軸瓦之間的摩擦系數(shù)，減少儲存潤滑油，降低軸與軸瓦之間的摩擦系數(shù)，減少軸和軸承的磨損。軸和軸承的磨損。 b.b.軟基體能承受沖擊和震動，使軸和軸瓦能很軟基體能承受沖擊和震動，使軸和軸瓦能很好地結(jié)合，并能起嵌藏外來

56、小硬物的作用，保證軸好地結(jié)合，并能起嵌藏外來小硬物的作用，保證軸頸不被擦傷。頸不被擦傷。圖圖 軟基體上硬質(zhì)點軸瓦與軸的接觸面軟基體上硬質(zhì)點軸瓦與軸的接觸面軸承合金分類軸承合金分類：錫基、鉛基、鋁基、銅基錫基、鉛基、鋁基、銅基巴氏合金巴氏合金牌號：牌號：ZChZCh+ +基本元素符號基本元素符號+ +主加元素符號主加元素符號+ +主加元素含量主加元素含量+ +輔加元素含量輔加元素含量例：例：ZChSnSb11-6ZChSnSb11-6銻：銻：W(SbW(Sb)=11%)=11%銅：銅：W(Cu)=6%W(Cu)=6%鑄造鑄造軸承軸承1.1.錫基軸承合金錫基軸承合金軟基體硬質(zhì)點。軟基體硬質(zhì)點。(1

57、)(1)典型牌號：典型牌號：ZChSnSb11-6ZChSnSb11-6相：銻溶解于錫中的固溶體相：銻溶解于錫中的固溶體 ，為軟基體。，為軟基體。相：以電子化合物相：以電子化合物SnSbSnSb為為基基 的固溶體，為硬質(zhì)點。的固溶體，為硬質(zhì)點。CuCu6 6SnSn5 5：加入：加入Cu,Cu,生成生成CuCu6 6SnSn5 5 ， 起硬質(zhì)點作用起硬質(zhì)點作用。(2)(2)組織組織圖圖 Sn-SbSn-Sb合金相圖合金相圖圖圖 ZChSnSb11-6ZChSnSb11-6軸承軸承合金的顯微組織合金的顯微組織(3)(3)性能性能摩擦系數(shù)和膨脹系數(shù)小。摩擦系數(shù)和膨脹系數(shù)小。塑性和導(dǎo)熱性好。塑性和導(dǎo)熱性好。疲勞強度低，許用溫度低疲勞強度低，許用溫度低( (不高于不高于150)150)。(4)(4)應(yīng)用應(yīng)用最重要的軸承，如汽輪機、發(fā)動機和壓氣機等大最重要的軸承，如汽輪機、發(fā)動機和壓氣機等大型機器的高速軸瓦。型機器的高速軸瓦。2.2.鉛基軸承合金鉛基軸承合金軟基體硬質(zhì)點。軟基體硬質(zhì)點。(1)(1)典型牌號：典型牌號：ZChPbSb16-16-2ZChPbSb16-16-2銻：銻：W(SbW(Sb)=16%)=16%錫：錫：W(SnW(Sn)=16%)=16%銅：銅：W(Cu)=2%W(Cu)=2%其余為鉛：其余為鉛：W(PbW(Pb)=100%-16%-16%-2