第5節(jié)鑄鐵及有色金屬

1、本節(jié)主要內容本節(jié)主要內容 分類分類 石墨化概念及其影響因素石墨化概念及其影響因素 灰口鑄鐵總的性能特點灰口鑄鐵總的性能特點 4.2.2 4.2.2 常用灰口鑄鐵常用灰口鑄鐵 各自的生產(chǎn)工藝各自的生產(chǎn)工藝 各自的性能特點各自的性能特點 牌號及主要用途牌號及主要用途 影響鑄鐵石墨化的 因素可分為內因和 外因兩個方面，內 因是化學成分，外 因是冷卻速度。 影響石墨化的因素 一、一、 灰鑄鐵灰鑄鐵 1.1.組織：鋼基體組織：鋼基體+ +片狀石墨片狀石墨 2.2.工藝：直接澆注（或經(jīng)孕育處理）工藝：直接澆注（或經(jīng)孕育處理） 3.3.成分：成分：C C：3.0%3.0%3.8% 3.8% Si Si： 1

2、.5%1.5%3.0% 3.0% 4.4.性能特點：鑄造性能最好性能特點：鑄造性能最好 力學性能最差（力學性能最差（有效承載面有效承載面 積只有積只有30-50%），）， 5.5.熱處理：由于這種鑄鐵中熱處理：由于這種鑄鐵中G G的破壞作用很大，的破壞作用很大， 一般不進行以提高強度為目的的熱處理，一般不進行以提高強度為目的的熱處理， 主要進行消除內應力退火，有時進行表主要進行消除內應力退火，有時進行表 面淬火面淬火 四四 、蠕墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵 1.1.組織：鋼基體組織：鋼基體+ +蠕蟲狀石墨蠕蟲狀石墨 2.2.工藝：蠕化處理工藝：蠕化處理 3.3.成分：碳成分：碳=3.0%4.0%=3.0%

3、4.0%硅硅=2.0%3.0% =2.0%3.0% 4.4.性能特點：力學性能較好（耐熱性突出），鑄造性能稍差性能特點：力學性能較好（耐熱性突出），鑄造性能稍差 5.5.熱處理：與灰鑄鐵類似熱處理：與灰鑄鐵類似 6.6.牌號及應用牌號及應用 1.定義定義 : 除黑色金屬除黑色金屬 ( 鋼、鐵鋼、鐵 ) 以外的所有以外的所有 金屬。金屬。 2.性能特點性能特點:具有獨特的性能。具有獨特的性能。 3.分類分類 重金屬重金屬(密度密度3.5); Cu、Ni 等。等。 輕金屬輕金屬(密度密度3.5); Al、Mg 等。等。 貴重金屬貴重金屬; Au、Ag、Pt 等。等。 稀有金屬稀有金屬; W、Ti、

4、Ra、Nb 等。等。 半金屬半金屬; Si、Te、B 等。等。 純鋁的分類純鋁的分類 高純鋁高純鋁有有L01L01L05L05五種，數(shù)字越大，純度越高；五種，數(shù)字越大，純度越高； 99.93%-99.999% 工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁有有L7L7L1L1七種，數(shù)字越小，純度越高。七種，數(shù)字越小，純度越高。 98.0%-99.7% 工業(yè)高純鋁工業(yè)高純鋁有有LG1LG1LG5LG5五種，數(shù)字越大，純度越高；五種，數(shù)字越大，純度越高； 99.85%-99.90%） 鋁合金鋁合金 的分類的分類 形變鋁合金形變鋁合金 鑄造鋁合金鑄造鋁合金也可也可熱處理熱處理 強化強化 不能熱處理不能熱處理 強化鋁合金強化鋁合金

5、 能熱處理能熱處理 強化鋁合金強化鋁合金 變形強化（加工硬化）：適合于純鋁和變形強化（加工硬化）：適合于純鋁和 不能熱處理強不能熱處理強 化鋁合金；化鋁合金； 時效強化（重點）時效強化（重點）：可熱處理強化鋁合金；：可熱處理強化鋁合金； 變質處理（細晶強化）：適合鑄造鋁合金。變質處理（細晶強化）：適合鑄造鋁合金。 四四 鋁合金的強化方式鋁合金的強化方式 1.概念概念: 在固溶處理后的合金隨時間延在固溶處理后的合金隨時間延 續(xù)而發(fā)生進一步強化的現(xiàn)象。續(xù)而發(fā)生進一步強化的現(xiàn)象。 2.背景資料背景資料: 1906年德國年德國 Duralumin首次發(fā)現(xiàn)。首次發(fā)現(xiàn)。 1910年德國年德國A Welme

6、r 發(fā)明并獲專利。發(fā)明并獲專利。 1916年用于制造飛機。年用于制造飛機。 1938年年 Guinier Preston 建立學說。建立學說。 3.時效強化的步驟：時效強化的步驟： 固溶處理（淬火）固溶處理（淬火） 時效時效 得到過飽和得到過飽和 的相的相 過飽和相中過飽和相中 析出強化相析出強化相 4.種類種類 自然時效自然時效 人工時效人工時效 形變鋁合金依據(jù)其性能特點可分為四種：形變鋁合金依據(jù)其性能特點可分為四種： 防銹鋁合金防銹鋁合金LFLF 硬鋁合金硬鋁合金 LY LY 超硬鋁合金超硬鋁合金 LC LC 鍛造鋁合金鍛造鋁合金 LD LD 其中防銹鋁合金為不可熱處理強化鋁合金，其它三其

7、中防銹鋁合金為不可熱處理強化鋁合金，其它三 種為可熱處理強化鋁合金。種為可熱處理強化鋁合金。 成分：成分： Al-MnAl-Mn系、系、Al-MgAl-Mg系系 性能：性能： 具有很高的塑性、較低或中等的強度、優(yōu)良具有很高的塑性、較低或中等的強度、優(yōu)良 的耐蝕性能和良好的焊接性能。防銹鋁只能用的耐蝕性能和良好的焊接性能。防銹鋁只能用 冷變形來強化，一般在退火態(tài)或冷作硬化態(tài)使冷變形來強化，一般在退火態(tài)或冷作硬化態(tài)使 用。用。 應應 用：用： 常用代號常用代號F2F2、LF3LF3等，等，廣泛用于廣泛用于民用和民用和航空航航空航 天工業(yè)中，如制造油箱、管道、鉚釘、飛機行天工業(yè)中，如制造油箱、管道、

8、鉚釘、飛機行 李架等。李架等。 飛機翼梁飛機翼梁( (腹板為硬鋁合金腹板為硬鋁合金) ) 壓氣機葉片壓氣機葉片 種類種類 代號代號 1.鑄鑄造造鋁鋁 硅硅合金合金(又稱又稱硅鋁明硅鋁明)( ZL101ZL111 ) : 良好的鑄造性能，良好的鑄造性能，密度較小，具有優(yōu)良的耐蝕密度較小，具有優(yōu)良的耐蝕 性、耐熱性和焊接性；性、耐熱性和焊接性；用于制造形狀復雜但強用于制造形狀復雜但強 度要求不高的鑄件，如飛機、儀表殼體等；制造低、度要求不高的鑄件，如飛機、儀表殼體等；制造低、 中強度的形狀復雜的鑄件，如電機殼中強度的形狀復雜的鑄件，如電機殼 體、氣缸體、風機葉片、發(fā)動機活塞等。體、氣缸體、風機葉片

9、、發(fā)動機活塞等。 活塞活塞( (裙部為鋁硅合金裙部為鋁硅合金) ) 2.鑄鑄造造鋁鋁 銅銅合金合金 ( ZL201ZL203 ) : 有高的強度、塑性及耐熱性有高的強度、塑性及耐熱性,但鑄但鑄 造性能和耐蝕性較差。主要用于制造造性能和耐蝕性較差。主要用于制造 較高溫度下工作的要求高強度的零件，較高溫度下工作的要求高強度的零件， 如內燃機氣缸頭、增壓器導風葉輪等。如內燃機氣缸頭、增壓器導風葉輪等。 汽缸頭汽缸頭 3.鑄鑄造造鋁鋁 鎂鎂合金合金 ( ZL301、ZL302 ) : 有高的強度和耐蝕性有高的強度和耐蝕性,密度小，但鑄造密度小，但鑄造 性能和耐熱性較差。性能和耐熱性較差。船舶零件、氨用

10、船舶零件、氨用 泵體泵體 鼓風機用密封件鼓風機用密封件(ZL102)(ZL102)及及 抗空架件抗空架件(ZL301)(ZL301) 船舶零件船舶零件 4.鑄鑄造造鋁鋁 鋅鋅合金合金 ( ZL401、ZL402 ) : 具有較好的鑄造性，價格便宜，能自淬具有較好的鑄造性，價格便宜，能自淬 火，但耐蝕性差，密度大。火，但耐蝕性差，密度大。主要用于制造形主要用于制造形 狀復雜的汽車、拖拉機的發(fā)動機和儀器儀表狀復雜的汽車、拖拉機的發(fā)動機和儀器儀表 零件。零件。 大型空壓機活塞大型空壓機活塞(ZL401)(ZL401) 汽車零件汽車零件 2.銅合金的分類銅合金的分類 黃銅黃銅 : Cu Zn 白銅白銅

11、 : Cu Ni 青銅青銅 : 除黃銅和白除黃銅和白 銅外的所有銅外的所有 銅合金。銅合金。 ( Z ) H 90 含銅量含銅量 WCu = 90% 黃銅黃銅 鑄造鑄造 v裝飾黃銅裝飾黃銅 - H90 v彈殼黃銅彈殼黃銅 - H70 ( H68 ) v日用黃銅日用黃銅 - H62 ( H59 ) 法蘭閥法蘭閥閘閥閘閥 冷凝器管冷凝器管 1.定義定義:在黃銅中加入在黃銅中加入Al、Fe、Si、Cr、 Ni、Sn、Mn 等元素所形成的合金。等元素所形成的合金。 2.牌號牌號: H Al 59 - 3 含鋁量含鋁量WAl = 3% 含銅量含銅量WCu = 59% 海軍黃銅海軍黃銅 - HSn62 -

12、 1 易切削黃銅易切削黃銅 - HPb59 - 1 4.黃銅的自裂與脫鋅黃銅的自裂與脫鋅: v自裂自裂 - 應力腐蝕應力腐蝕 : 黃銅黃銅在塑性變形后產(chǎn)在塑性變形后產(chǎn) 生較大應力生較大應力,在在潮濕空氣潮濕空氣中或在中或在微微 量氨量氨的氣份中發(fā)生應力腐蝕。含的氣份中發(fā)生應力腐蝕。含 鋅量越高鋅量越高, 應力腐蝕傾向越大。應力腐蝕傾向越大。 v脫鋅脫鋅 - 鋅的電極電位遠低于銅鋅的電極電位遠低于銅 , 所以在所以在 鹽水中黃銅極易發(fā)生電化學腐蝕。鹽水中黃銅極易發(fā)生電化學腐蝕。 5.黃銅的熱處理黃銅的熱處理 : 去應力退火去應力退火 : 在在200300左右退左右退 火火,提高塑性和彈性極提高塑

13、性和彈性極 限限,消除應力腐蝕。消除應力腐蝕。 再結晶退火再結晶退火 : 在在500700左右退左右退 火火,消除加工硬化消除加工硬化,恢復恢復 塑性。塑性。 Z Q Sn10 1 其它合金元其它合金元 素含量為素含量為1% 主加元素錫其含主加元素錫其含 量為量為WSn = 10% 青銅青銅 鑄造鑄造 錫青銅的性能和應用錫青銅的性能和應用 錫青銅的性能：良好的耐蝕性、減磨性、抗磁性和低錫青銅的性能：良好的耐蝕性、減磨性、抗磁性和低 溫韌性，在大氣、海水、蒸氣、淡水及無機鹽溶液中溫韌性，在大氣、海水、蒸氣、淡水及無機鹽溶液中 的耐蝕性比純銅和黃銅好，但在亞硫酸鈉、酸和氨水的耐蝕性比純銅和黃銅好，

14、但在亞硫酸鈉、酸和氨水 中的耐蝕性較差；錫青銅的鑄造收縮率很小，可鑄造中的耐蝕性較差；錫青銅的鑄造收縮率很小，可鑄造 形狀復雜的零件。形狀復雜的零件。 常用錫青銅：常用錫青銅：QSn4-3QSn4-3、QSn6.5-0.4QSn6.5-0.4、 ZCuSn10Pb1ZCuSn10Pb1等，等， 主要用于制造彈性元件、耐磨零件、抗磁及耐蝕零件，主要用于制造彈性元件、耐磨零件、抗磁及耐蝕零件， 如彈簧、軸承、齒輪、蝸輪、墊圈等。如彈簧、軸承、齒輪、蝸輪、墊圈等。 1.鋁青銅鋁青銅 : QAl7等；等；強度、硬度、耐磨性、耐熱性、耐強度、硬度、耐磨性、耐熱性、耐 蝕性都高于黃銅和錫青銅，是無錫青銅中

15、應用最廣的一蝕性都高于黃銅和錫青銅，是無錫青銅中應用最廣的一 種。主要用于制造齒輪、軸承、摩擦片、蝸輪、螺旋槳種。主要用于制造齒輪、軸承、摩擦片、蝸輪、螺旋槳 等。等。 2.鈹青銅鈹青銅 : QBe2等；等；銅合金中性能最好的一種，唯一可銅合金中性能最好的一種，唯一可 固溶強化的銅合金；具有很高的強度、彈性、耐磨性、固溶強化的銅合金；具有很高的強度、彈性、耐磨性、 耐蝕性及耐低溫性，良好的導電、導熱性，無磁性、受耐蝕性及耐低溫性，良好的導電、導熱性，無磁性、受 沖擊時不產(chǎn)生火花，還具有良好的冷、熱加工和鑄造性沖擊時不產(chǎn)生火花，還具有良好的冷、熱加工和鑄造性 能；用于制造重要的精密彈簧、膜片等彈性元件，高速、能；用于制造重要的精密彈簧、膜片等彈性元件，高速、 高溫、高壓下工作的軸承等耐磨零件，防爆工具等。高溫、高壓下工作的軸承等耐磨零件，防爆工具等。 一一. 定義定義 : 工件體工件體 軸軸 軸瓦軸瓦 二二.性能要求性能要求 : 各類型軸瓦各類型軸瓦 n1. 足夠的強度和硬度，以承足夠的強度和硬度，以承 受軸頸較大的單位壓力。受軸頸較大的單位壓力。 n2. 足夠的塑性和韌性，高的足夠的塑性和韌性，高的 疲勞強度，以承受軸頸的周疲勞強度，以承受軸頸的周 期性載荷，并抵抗沖擊和振期性載荷，并抵抗沖擊和振 動。動。 n3. 良好的磨合能力，使其與良好的磨合能力，使其與 軸能較快地緊密配合