1、,金属材料与热处理,讲授人：曹学锋,一、金属材料的分类 二、金属材料与机械产品制造简介 三、金属材料的性能 四、非合金钢及分类 五、钢材的热处理 六、合金钢的分类与编号 七、铸铁 八、非铁金属及其合金（有色金属） 九、金属材料的选择与分析,目 录,一、金属材料的分类,1.材料发展与社会进步有着密切关系,它是衡量人 类社会文明程度的标志之一，金属材料是现代文明的基础。 石器时代青铜器时代铁器时代 2.目前，人类还处在金属器时期。虽然无机非金属材料、高分子材料的使用量与日俱增，但在可预见的时期内，仍不会改变这种状况。,3、从总产量来看，钢铁材料的产量占绝对优势，占世界金属总产量的95，而且有许多良
2、好的性能，能满足大多数条件下的应用，价格低廉。 4、在世界金属矿储量中，铁矿资源虽然比较丰富和集中，但就世界地壳中金属矿产储量来讲，则非铁金属矿储量大于铁矿储量，如铁只占5.1，而非铁金属中铝为8.8镁为2.1，钛为0.6。 5、本节课主要讲述铁及铁合金。,一、金属材料的分类,一、金属材料的分类,黑色 金属,有色 金属,金属材料,铸铁,钢,工程构件用钢,机器零件用钢,工具钢,特殊性能用钢(不锈钢及耐热钢),轻金属(铝,镁,钛),重金属(铜,锌,铅,镍),贵重金属(金,银),稀有金属(钨钼钒铌钴),放射金属(镭铀钍),结构金属材料 功能金属材料,二、金属材料与机械产品制造简介,2.本课程的主要内
3、容 金属材料的合金化基础理论 碳钢、合金钢 铸铁 有色金属及合金,金属材料的基本概念金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料构成的并具有金属特性的工程材料。,金属材料,纯 金 属,合 金,二、金属材料与机械产品制造简介,金属材料的分类,金属材料,黑色 金属,有色 金属,非合金钢,低合金钢,合金钢,铸铁,滑动轴承合金,钛及钛合金,其他非铁合金,铜及铜合金,铝及铝合金,机械产品的制造过程,机械产品加工工艺,铸造,压力加工,焊接,粉末冶金,切削加工,特种加工,熔焊,压焊,钎焊,金属材料的性能,力学性能,物理性能,化学性能,化学性能,三、金属材料的性能,1、力学性能,力学性能 指金属在力的作用下所显
4、示出的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能，如弹性、强度、硬度、塑性、韧性等,三、金属材料的性能,1.1强度与塑性,三、金属材料的性能,强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。,1.2塑性指标,塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。,1.3硬度,1、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。,2、硬度的测试方法布氏硬度洛氏硬度维氏硬度肖氏硬度,三、金属材料的性能,1.4韧性,金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。 常用一次摆锤冲击弯曲，试验来测定金属材料的冲击韧性。
5、 冲击试样 冲击试样的原理及方法：冲击韧度越大， 表示材料的冲击韧性越好。 小能量多次冲击试验,三、金属材料的性能,1.5疲劳强度,疲劳概念： 在交变应力作用下，零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。,三、金属材料的性能,疲劳破坏的特征,疲劳断裂时无明显的宏观朔性变形，断裂前没有预 兆，而是突然破坏； 引起疲劳断裂的应力很低，常常低于材料的屈服点； 疲劳破坏的宏观断口由两部分组成。,2.物理性能,密度 熔点 导热性 导电性 热膨胀性 磁性,三、金属材料的性能,3.化学性能,耐蚀性抗氧化性化学稳定性,三、金属材料的性能,4.金属的
6、工艺性能,工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的应能力。,三、金属材料的性能,4.1铸造性能： 金属（材料）及合金在铸造工艺中获得优良铸件的能力称为铸造性能。,4.2锻造性能： 用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性能。 铸铁不能锻压 。,4.3焊接性能： 大量接性能是指金属材料对焊接加工的适应性。4.4切削加性能：切削加工（性能）金属材料的难易程度称为切削加工性能。,三、金属材料的性能,一、硅 1、来源：炼钢后期作脱氧剂带入； 2、对钢的性能影响：提高钢的强度、硬度； 3、是钢中的有益元素。 二、锰 1、来源：炼钢脱氧剂。 2、对钢的性能影响：提高钢的强度与硬度。 3、是钢中的有益
7、元素,四、非合金钢及分类,非合金的种类及影响,三、硫 1、来源：生铁带入； 2、对钢的性能影响：对钢造成热脆性； 3、是钢中的有害元素。 四、磷 1、来源：生铁带入； 2、对钢的性能影响，对钢造成冷脆性； 3、是钢中的有害元素。,四、非合金钢及分类,1、按钢的含碳量分类：1、低碳钢：C0.25% 2、 中碳钢：0.25%C0.6% 3、高碳钢：C0.6%,四、非合金钢及分类,2、按钢的质量分类：1、普通钢：S0.05%，P0.045% 2、优质钢：S0.035%，P0.035% 3、高级优质钢：S0.025%，P0.025%,四、非合金钢及分类,3、按钢的用途分类：1、结构钢：主要用于制造各种
8、机械零件和工程构件。C0.7% 2、工具钢：主要用于制造各种刀具、模具和量具。其含碳量大于0.70%,四、非合金钢及分类,4、非合金钢钢的牌号及用途,四、非合金钢及分类,4.1、优质碳素结构钢： 牌号：用两位数字表示钢中平均含碳量的十分之几。 分类： 1）、0825钢，属于低碳钢 性能：强度、硬度较低、塑性、韧性及焊接性良好；用途：冲压件、焊接结构件及渗碳件 如：深冲器件、压力容器等。 2）、3055钢 属于中碳钢性能：较高的强度和硬度，是塑性和韧性随含碳量的增加而逐步降低。用途：制作受力较大的机械零件。 如：连杆、曲轴、齿轮等 3）、60钢以上 属于高碳钢。 性能：有较高的强度、硬度和弹性；
9、 用途：制造较高强度、耐磨性和弹性的零件 如：气门弹簧、弹簧垫圈等,4.2、碳素工具钢： 牌号：T+数字（平均含碳量的千分数）如：T12A：表示平均含碳量为1.2%的高效优质碳素工具钢。 T7T8：钻头、模具等 T9T10：丝锥、板牙等 T11T13：锉刀、削刀等,四、非合金钢及分类,4.3、铸造碳钢：牌号：ZG+数字数字 第一组数字：屈服点 第二组数字：抗拉强度值 如：ZG270500， 应用：制造形状复杂力学性能要求较高的机械零件。,四、非合金钢及分类,五、钢材的热处理,1、热处理： 热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺。 热处理的目
10、的： 1.1提高零件的使用性能； 1.2充分发挥钢材的潜力； 1.3延长零件的使用寿面； 改善工件的工艺性能，提高加工质量，减小刀具的磨损。 钢的热处理方法：退火、正火、淬火、回火及表面热处理等五种。 热处理使钢性能发生变化的原因： 由于铁有同素异转变，从而使钢在加热和冷却过程中，发生了组织与结构变化。,2、退火 概念：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺称为退火。 退火的主要目的是：降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工；细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织上的准备；消除钢中的残余内应力，以防止变形帮开裂。,五、钢
11、材的热处理,退火的方法： 完全退火： 完全退火是将钢加热到完全奥氏体（Ac3以上30500C），随之缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的工艺方法。应用：中碳钢及低、中碳合金结构钢的锻件、铸件、热轧型材等。 球化退火：球化退火是将钢加热到AC1以上20300C，保温一定得时间，以不大于500C/H得冷却速度随炉冷却，使钢终碳化物呈球状得工艺方法。应用：适用于共析钢及过共析钢。如碳素工具钢，合金工具钢、轴承钢等。 去应力退火：去应力退火是将钢加热到略低于A1得温度，保温一定时间后缓慢冷却得工艺方法。应用：消除塑性变形、焊接、切削加工、铸造等形成的残余内应力。,五、钢材的热处理,3、正火,3.1、正火
12、概念：将钢加热到Ac3或Accm以上30-500C，保温适当的时间，在空气中冷却的工艺方法。正火退火的目的基本相同， 3.2、正火主要用于如下场合： 善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性； 正火可细化晶粒； 消除过共析钢中的网状渗碳体，改善钢的力学性能，并为球化退火作组织准备； 代替中碳钢和低碳合金结构钢的退火。,五、钢材的热处理,4、淬火,4.1、概念：将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温一定时间，然后以适当速度冷却，获得马氏体或下马贝氏组织的热处理工艺称为淬火； 4.2、目的：主要获得马氏体，提高钢的强度和硬度。 工艺： a、淬火加热温度： 亚共析钢的淬火加热：Ac3以上30500C 过
13、共析钢的淬火加热：Ac1以上30500C b、淬火冷却介质：油、水、盐水、碱水等。 c、淬火方法： 单液淬火法：碳钢一般用水作冷却介质；合金钢用油作冷却介质。 双介质淬火：如，先水后油；先水后空气。 马氏体分液淬火； 贝氏体等温淬火。,五、钢材的热处理,钢的淬透性和淬硬性淬火缺陷：氧化与脱碳 过热和过烧 变形与开裂 硬度不定,五、钢材的热处理,5、回火,回火的概念： 将钢淬火后，再加热到Ac1点以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。 回火目的： 消除内应力； 获得所需要的力学性能； 稳定组织和尺寸 淬火钢在回火时组织与性能的变化 马氏体分解； 残余奥氏体分解 渗碳体
14、的形成 渗碳体的聚集长大。 其基本的趋势是：随着回火温度的升高，钢的强度、硬度下降，而塑性、韧性提高。,五、钢材的热处理,回火的分类及应用 低温回火： T1=1500C2500C 组织：回火马氏体； 性能：具有高硬度，高耐磨性和一定的韧性； 应用：刀具、量具、冷冲压模具等 中温回火：T1=3500C5000C 组织：回火托氏体； 应用：刀具、量具、冷冲压模具等 性能：具有高的弹性极限、屈服点； 应用：弹性零件。高温回火：T1=500C6500C 组织：回火索氏体； 性能：综合力学性能； 应用：受力结构体。调质：生产中常把淬火及高温回火的复合热处理工艺称为调质。,五、钢材的热处理,6、表面热处理
15、 与化学热处理,概述： 在机械设备中，有许多零件（如齿轮、活塞销、曲轴等）是在冲击载荷及表面摩擦条件下工作的。这类零件表面必须具有高硬度和耐磨性，而心部要有足够的塑性和韧性。这类零件要进行表面热处理 常用的表面热处理方法有：表面淬火及化学热处理。 表面淬火 对工件表面进行淬火的工艺称为表面淬火。 火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火,五、钢材的热处理,六、合金钢的分类与编号,1.1、按化学成分分类 （1）按钢中所含合金元素的种类分，可分为：锰钢、铬钢、硅钢、硅锰钢、 铬锰钛钢等。 （2）按钢中合金元素总质量分数分，可分为：低合金钢、中合金钢和高合金钢。,1、合金钢的分类,六、合金钢的分类与编号,
16、1.2按钢的用途分类 （1）合金结构钢： 工程构件用钢（低合金高强度结构钢）和机械制造用钢（合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢和超高强度钢）。 （2）合金工具钢： 刃具钢（低合金刃具钢和高速钢）、量具钢和模具钢（冷作模具钢和热作模具钢）。 （3）特殊性能钢 ：抗氧化钢、不锈钢、耐热钢、耐磨钢和易削钢等。,六、合金钢的分类与编号,1.3按金相组织分类 （1）按退火后的组织分：亚共析钢、共析 钢、过共析钢、莱氏体钢。 （2）按正火后的组织分：铁素体钢、珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢和奥氏体钢。 1.4按冶金质量分类 （1）普通低合金钢 （2）优质低合金钢 （3）优质低合金钢 （4）高级优
17、质合金钢 （5）特高级优质合金钢,2、合金钢的牌号,2.1合金结构钢 （1）工程构件用钢（低合金高强度结构钢） 由代表屈服点的汉语拼音字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D、E）等三个部分按顺序排列组成。如Q390A。专用工程构件结构钢：在牌号的头部（或尾部）标注出代表产品用途的符号，例如表示压力容器用钢牌号表示为“Q345R”；焊接气瓶用钢牌号表示为“Q295HP”；锅炉用钢牌号表示为“Q390g”；桥梁用钢表示为“Q420q”等等。,六、合金钢的分类与编号,六、合金钢的分类与编号,（2）机器零件制造用钢 由三部分组成，即由“二位数字+元素符号+数字”组成。前面的两位数字表示钢
18、的碳的质量分数的万倍，元素符号表示所含合金元素，后面的数字表示合金元素含量的百倍。 凡合金元素质量分数小于1.5%时，编号中只标明元素符号，一般不标含量。如果合金元素平均质量分数等于或大于1.5%、2.5%、3.5%，则在元素符号后相应标出2、3、4。 合金结构钢中的Nb、Ti、B 等元素，虽然含量很低，但属有意加入，故在钢的牌号中仍应表示出来。如40B，其平均碳的质量分数为0.4%，硼的质量分数仅为0.0005%0.0035%。,六、合金钢的分类与编号,合金结构钢都是优质钢、高级优质钢（牌号后加“A”字）或特级优质钢（牌号后加“E”字）。 高碳铬轴承钢的牌号在头部加符号“G”，但不标碳含量。
19、铬含量以千分之几计，其他合金元素按合金结构钢的合金含量表示。例如：平均含铬量为1.50%的轴承钢，其牌号表示为“GCr15”。 其它专用机器零件制造用钢也要在牌号的头部（或尾部）加上代表产品用途的符号，例如铆螺钢“ML30CrMnSi。,六、合金钢的分类与编号,2.2合金工具钢 表示方法与机器零件制造用结构钢相似，但当其平均碳的质量分数大于1%时，含碳量不标出；当其平均碳的质量分数小于1%时，则牌号前的数字表示平均碳的质量分数的千倍。合金元素的表示方法与合金结构钢相同。由于合金工具钢都属于高级优质钢，故不再在牌号后标出“A”字。 如9SiCr 表示平均碳的质量分数为0.9%左右，铬、硅各为1%
20、左右。,六、合金钢的分类与编号,高速工具钢不论碳的平均质量分数为多少均不予标出。如W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、CW6Mo5Cr4V2 等，但当合金成分不相同时，对高碳者牌号前冠以“C”字。 低铬（平均铬含量小于1%）的合金工具钢，在铬含量前加数字“0”。例如：平均含铬量为0.60%的合金工具钢，其牌号表示为“Cr06”。 塑料模具钢在牌号头部加“SM”，牌号表示方法与优质碳素结构钢和合金工具钢相同。例如：SM45、SM3Cr2Mo。,六、合金钢的分类与编号,2.3特殊性能钢 不锈钢及耐热钢牌号前的数字表示平均碳的质量分数的千倍，合金元素的表示方法与其它合金钢相同。当碳的质量分数小于或
21、等于0.03%时，在牌号前冠以00”；当碳的质量分数小于或等于0.08%时，在牌号前冠以“0”。 如不锈钢3Cr13 的平均wC=0.3%、wCr13%；不锈钢0Cr19Ni9 的平均wC0.08%、wCr19%、wNi9%；00Cr19Ni11钢的平均wC0.3%、wCr19%、wNi11%。另外，当wSi1.5%、wMn2%时，牌号中不予标出。,六、合金钢的分类与编号,一些特殊专用钢，为表示钢的用途，在牌号前或后附以字母。 铸造合金钢的牌号是在一般合金钢的牌号前加“ZG”，如ZGMn13、ZG1Cr18Ni9。 易切削钢Y15、Y40Mn、Y15Pb。 易切削非调质机械结构钢YF35V。
22、热锻用非调质机械结构钢F45V,2.4合金钢的分类与牌号,一、合金钢的分类： 合金钢的分类常用下面的两种分类。 提用途分类：合金结构钢； 合金工具钢； 特殊性能钢。 按合金元素总含量分类： 低合金钢：5% 中合金钢：5%10% 高合金钢：10% 合金结构钢的牌号： 合金结构钢的牌号采用两位数字十元素，符号（或汉字）十数字表示。 如：40Cr钢：表示平均含碳量为0.4，含铬约为1的合金结构钢。 60Si2Mn：表示平均含碳量为0.6，含硅约为2，含锰约为1的合金结构钢 合金工具钢的牌号：A、含碳量小于1时，用一位数字表示含碳量的千分数。 如：9 SiCr：表示平均含碳量为0.9，含硅约为1，含铬
23、约为1的合金工具钢。B、含碳量大于1时，在钢牌号前不用数字表示含碳量。 如：Cr12MoV：表示平均含碳量大于1，含铬约为12，含钼约为1，含钒约为1的合金工具钢。 特殊性能钢： A、不锈钢：2Cr13 C=0.2% Cr=13% C=0.03%0.10% 用O，如：Ocr18Ni9 C0.03%时，用OO 如：OOCr30Mo2 B、专用钢：钢前用汉语拼音字母： 如：GCr15 GCr15SiMn,六、合金钢的分类与编号,2.4低合金结构钢,1、低合金高强度结构钢： 性能：塑性、韧性、耐蚀性和焊接性均比同含碳素的碳钢高。 应用：桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器起重和线等。 牌号：Q295 各
24、种容器、储油罐、低压锅炉造船； Q345 锅炉、车辆等； Q390 起重机等； Q420 高压容器、重型机械等。 低合金耐钢：车辆、塔架 低合金专业用钢,六、合金钢的分类与编号,2.5合金钢,1、合金渗碳钢：20CrMnT： 应用：制造变速齿轮、传动轴； 热处理：渗碳后淬火、低温回火。 2、合金调质钢：40Cr ： 应用：制造齿轮、连杆、主轴； 热处理：调质 3、合金弹簧钢：60Si2Mn： 应用：制造弹簧； 热处理：淬火、中温回火 4、超高强度钢： 5、滚动轴承钢： GCr15 应用：制造滚动轴承的滚动体和内圈、外圈等 热处理：锻造后进行球化退火,六、合金钢的分类与编号,2.6合金工具钢与高
25、速钢,合金工具钢分为合金刃具钢、合金模具钢和合金量具钢。 1、合金刃具钢 合金刃具钢主要用来制造车刀、铣刀、钻头等金属切削刀具。 低合金刃具钢 低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素的钢。 如：9 SiCr：制造丝锥、板牙、铰刀等。 CrWMn：制造长铰刀、拉刀等。 低合金刃具钢的预备热处理是球化退火，最终热处理是淬火后低温回火。,六、合金钢的分类与编号,高速钢（HSS） 高速钢（HSS）是一种具有高热硬性。高耐磨性的高合金工具钢。高速钢（HSS）的热硬性可达600度，又称为锋钢。 牌号：W18Cr4V，W6Mo5 Cr4V2 应用：制造切削速度较高的刀具（如车刀、铣刀、钻头等）和
26、形状复杂的成形刀具。 热处理：淬火、低温回火。 2、合金模具钢 冷作模具钢 热作模具钢 3、合金量具钢,六、合金钢的分类与编号,2.7不锈钢与耐热钢,1、不锈钢 常用不锈钢的牌号有1 Cr18Ni9、0Cr18Ni9、1Cr17、00Cr30Mo2。 含碳量较低的钢1 Cr13、2 Cr13用于制造耐腐蚀、受冲击载荷的零件。 如汽轮机叶片、水压机阀门等零件。 含碳量较高的钢3 Cr13、3 Cr13 Mo 、7Cr13等用于制造弹簧、轴承、医疗器械等 铬镍不锈钢 铬镍不锈钢常用牌号有0 Cr19 Ni9、1 Cr18 Ni9等，通称为188型不锈钢。 2、耐热钢 抗氧化钢 热强钢 气阀钢,六、
27、合金钢的分类与编号,2.8、其它类型刚 1、特殊物理性能钢：永磁钢、软磁钢、无磁钢、高电阻钢、合金。 2、低温钢：是指用于制作温度在0以下的零件盒结构件的钢种，广泛用于低温下工作的设备。主要性能指标是低温冲击韧度和韧脆转变温度。 3、铸钢：铸铁是含碳量大于2.11的铁碳合金。一般合金钢的牌号前加“ZG”。一般用于制造高耐磨的坦克履带、挖土机掘斗等。,六、合金钢的分类与编号,七、铸铁,1、铸铁的定义及分类 1、定义：铸铁是含碳量大于2.11的铁碳合金。 2、分类： 根据铸铁中石墨形态的不同，铸铁又可分为 白口铸铁：断口呈银白色； 灰铸铁 石墨以片状存在于铸铁中； 可锻铸铁 石墨以团絮状存在于铸铁
28、中； 球墨铸铁 石墨以球状存在于铸铁中； 蠕墨铸铁 石墨以蠕虫状存在于铸铁中； 麻口铸铁 断口呈灰白相间。,一、灰口铸铁的牌号及用途1、牌号：灰口铸铁的牌号由“灰铁”汉语拼音字母 字头“HT”及后面的一组数字组成，数字表示最低抗拉强度。如：HT200： 2、用途：用于制造承受较大负荷的零件，如机床的床身、立柱、汽车缸体、缸盖、轮毂、联轴器等。 二、灰口铸铁的热处理 去内应力退火（时效处理） 软化退火 正火 表面淬火,1、灰铸铁,七、铸铁,球墨铸铁的牌号及用途 球墨铸铁的牌号是由“球铁”两字汉语拼音的第一个字母“QT”，及两组数字组成。两组数字分别代表最低抗拉强度和伸长率的数值。 例如：QT40
29、018： 表示球墨铸铁，起最低抗拉强度为400MPA，最低伸长率为18。,2、球墨铸铁,七、铸铁,应用：汽车轮毂、离合器壳、拨叉等。球墨铸铁的热处理 退火 正火 调质 贝氏体等温淬火,七、铸铁,3、蠕墨铸铁,1、化学成分：一般属于含高碳硅的共晶合金或过共晶合金。 2、牌号及用途 （1）牌号：RuT，是蠕铁两个字汉语拼音的字首，其后数字表示蠕墨铸铁的抗拉强度。 （2）用途：常用于制造受热循环载荷、要求组织致密、强度较高、形状复杂的大型铸件，如机床的立柱、柴油机的气缸盖、缸套、排气管等。,七、铸铁,可锻铸铁的牌号及用途 可锻铸铁俗称为玛铁、马铁。 可锻铸铁牌号由三个字母及两组数字组成。前两个字母“
30、KT” 是“可铁”两字的汉语拼音的第一个字母，第三个字母代表可锻铸铁的类别。后面两组数字分别代表最低抗拉强度和伸长率的数值。例如：KTH30006： 表示黑心可锻铸铁，其最低抗拉强度为300MPA，最低伸长率为6。 应用：管道配件，低压阀门等。,4、可锻铸铁,七、铸铁,5、合金铸铁,1.1、抗磨铸铁：不易磨损的铸铁，通常通过激冷或向铸铁中加入铬、钨、钼等元素，可以分为：减磨铸铁、抗磨白口铸铁。牌号为：KmTb. 1.2、耐热铸铁：可以在高温下使用，其抗氧化或抗生长性能符合使用要求的铸铁。牌号：RT。主要用于制作工业加热炉附件如炉底板、烟道挡板、废气道、传递链构件等。 1.3、耐蚀铸铁：能耐化学
31、、电化学腐蚀的铸铁。牌号为：ST，常用于化工机械如管道、阀门、耐酸泵、反应锅及容器等。,七、铸铁,八、非铁金属及其合金（有色金属）,非铁金属是除钢铁以外的其他金属材料的总称。 1、铝及铝合金 1.1、主要用于电气、汽车、车辆、化工等部门，还是航空航天工业 主要结构材料。 1.2、纯铝：是铝的质量分数不低于99.00%时，是纯白色的轻金属。主要用于熔炼铝合金，制造电线、电缆、电器元件、换热器件及要求制作质轻、导热与导电、耐大气腐蚀但强度要求不高的机电构件等。,1.3、用途：在汽车制造、民用产品、航空和航天工业中得到广泛应用。 1.4、分类：,变形铝合金,铸造铝合金,热处理不可强化的铝合金防锈铝,
32、铝合金,热处理可强化的铝合金：硬铝、超硬铝、锻铝,铝硅合金 铝钢合金 铝镁合金 铝锌合金,八、非铁金属及其合金（有色金属）,2、铜及铜合金,用途：主要用于工业纯钢、黄钢、青钢及白钢。 2.1工业纯钢：呈玫瑰红色，表面形成氧化铜膜后，为紫红色，俗称紫铜。牌号：T 2.2铜合金的分类：黄铜、白铜、青铜。 2.3压力加工黄铜：代号“H”适合于冷变形加工。加入铅可以改善黄铜的切削加工性；加入硅可以提高黄铜的强度和硬度，改善其铸造性能；加入锡能增加黄铜的强度和在海水中的能耐性，因此，锡黄铜有海军黄铜之称。,八、非铁金属及其合金（有色金属）,2.4.加工白铜：牌号“B”，合金元素的加入是为了改善白钢的力学
33、性能、工艺性能和电热性能以及获得某些特殊性能。2.5.加工青铜：牌号“Q”，加入其它的元素可以形成：锡青铜、铝青铜、硅青铜等。其中锡青铜主要用于制造耐磨及与酸、碱、蒸汽等接触的零件。2.6.铸造铜合金：牌号“ZCu”，以铜为基的铜合金,八、非铁金属及其合金（有色金属）,3、钛及钛合金,3.1、钛已经成为航空、航天、化工、造船、机电产品、医疗卫生和国防等部门广泛使用的太铁金属材料。 3.2、纯钛：牌号“TA”，在航空部门用于制造飞机骨架、蒙皮、发动机部件；在化工部门用于制造热交换器、泵体、搅拌器等；制造海水净化装置及舰船零部件。 3.3、钛合金：牌号“T”，钛及钛合金是一种很有发展前途的新型金属
34、材料，已经形成了较完整的钛金属生产工业体系。,八、非铁金属及其合金（有色金属）,4、滑动轴承合金,4.1、滑动轴承一般由轴承和轴瓦组成，轴瓦直接支承转动轴。广泛用于机床、汽车发动机、各类连杆、大型机电等动力设备上。 4.2、对滑动轴承合金性能的要求： 具有足够的强度、塑性、韧性和一定的耐磨性，以抵抗冲击和振动； 具有较低的硬度； 具有较小的摩擦因素和良好的磨合性； 良好的导热性和耐蚀性； 抗咬合性好； 具有良好的工艺性。,八、非铁金属及其合金（有色金属）,4.3、滑动轴承合金理想的组织状态是：在软的基体上分布着硬质点，或是在硬的基体上分布着软质点。 4.4、常用滑动轴承合金： 锡基滑动轴承合金
35、 铅基滑动轴承合金 铜基滑动轴承合金 铝基滑动轴承合金。,八、非铁金属及其合金（有色金属）,5、硬质合金,5.1、硬质合金是指由作为主要组元的一种或几种难溶金属碳化物和金属粘结剂相组成的烧结材料。 5.2、用途：主要用于制造刀具、冷作模具、量具及耐磨零件。 5.3、常用的硬质合金分三类： 钨钴类硬质合金：“YG”加数字表示，数字表示钴的百分含量。例如：YG8， 钨钴钛类硬质合金：“YT” 加数字表示，数字表示碳化钛的百分含量。例如：YT5。 通用硬质合金： “YW”加顺序号表示。例如：YW1、YW2。,八、非铁金属及其合金（有色金属）,九、金属材料的选择与分析,1、金属材料的选用原则与程序 1
36、.1机械零件失效形式分析 a、失效：是指机械零件在使用过程中失去规定功能的现象。机械零件失效的具体表现是：完全破坏，不能工作；虽然能工作，但达不到设计的规定功能；零件损坏严重，但继续工作，不能保证安全性和可靠性。即过量弹性变形失效、断裂失效和表面损坏失效三大类。 b、应注意及时收集失效零件的残骸，了解失效的部位、特征、特征、环境、时间等，并查阅有关原始资料和记录，进行综合分析，有些还需要利用各种测试手段或模拟实验进行辅助分析。 1.2金属材料选用的一般原则：金属材料的选用应考虑其使用性能、工艺性能、经济性三方面，对这方面进行综合权衡，以金属材料满足使用性能为出发点，才能使金属材料发挥出最佳的社
37、会效益和经济效益。,1.3金属材料选择的一般程序 a、对零件的工作特性和使用条件进行周密分析，找出其失效 形式，从而合理地确定金属材料的主要力学性能要求； b、根据零件工作条件和使用环境，对零件的设计和制造提出相应的技术要求、加工工艺和加工成本等指标； c、根据所提出的技术要求、加工工艺和加工成本等方面的指标，借助于各种金属材料选择手册，对金属材料进行预选； d、对预选金属材料进行核算，以确定是否满足使用性能要求； e、对金属材料进行二次选择，分析其工艺性能是否良好,经济性是否合理； f、通过试验、试生产和检验，最终确定合理的选材方案。,九、金属材料的选择与分析,2、铸铁与钢的合理使用 钢在强
38、度、韧性和塑性等方面均优于铸铁； 铸铁在耐磨性上优于钢，同时具有良好的工艺性。 3、非合金钢、低合金钢和合金钢的合理使用实践证明非合金钢无法被合金钢取代，在以下场合可不用低合金钢或合金钢，而优先采用非合金钢： 小截面零件，因易淬透，无需选用低合金钢或合金钢； 在退火或正火状态下使用的中碳合金钢，因合金元素未发挥作用，故用非合金钢也可满足使用要求； 承受纯弯曲或纯扭转的零件，其表面应力最大心部应力最小。,九、金属材料的选择与分析,4、非铁金属具有多种特殊的性能如： 铝及铝合金具有密度小，耐蚀性、导电、导热、工艺性能好等优点，因此，用于制造汽车用零件、摩托车发动机、散热器等； 铜及铜合金具有良好的
39、耐磨性、耐蚀性、导电、导热性能好，装饰性好等优点，用于制造电子元件、精密仪器的齿轮、弹性元件、滑动轴承、散热器件等，其在使用寿命、安全性、稳定性等方面较其他金属高。 5、特殊环境和特殊性能要求对金属材料的选择应特殊对待。,九、金属材料的选择与分析,1、齿轮类零件的选材：调质钢、渗碳钢 2、轴类零件的选材：具有优良的综合力学性能，以防变形和断裂；具有较高的抗疲劳能力，以防疲劳断裂；具有良好的耐磨性。 3、箱体类零件的选材： 对一些受力较大的，要求高强度、高韧性甚至在高温高压下工作的箱体类零件； 对一些受冲击力不大，主要承受静压力箱体可选用灰铸铁； 对受力不大，要求自重轻活导热性良好箱体，选用铸造铝合金； 对受力较大，但形状简单的箱体，可采用钢材焊接制作。 4、常用工具的选材：主要是锉刀、手用锯条、刀具、常用五金、工具等。,九、金属材料的选择与分析,谢谢！,
