有色金屬熱處理第一章 概述

1、有色金屬及熱處理有色金屬及熱處理第一章第一章 緒緒 論論一一、材料科學(xué)的發(fā)展材料科學(xué)的發(fā)展二、金屬材料發(fā)展的性能需求二、金屬材料發(fā)展的性能需求三、金屬的分類三、金屬的分類四、有色金屬及其合金的熱處理概論四、有色金屬及其合金的熱處理概論五、選材原則五、選材原則六、鑄造合金與變形合金的差別六、鑄造合金與變形合金的差別一、材料科學(xué)發(fā)展一、材料科學(xué)發(fā)展材料是指人類用以制造材料是指人類用以制造各種有用器件的物質(zhì)。各種有用器件的物質(zhì)。材料是人類生產(chǎn)和生活材料是人類生產(chǎn)和生活所必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。所必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。手手錘錘銼刀銼刀國產(chǎn)渦噴國產(chǎn)渦噴-7渦輪噴氣發(fā)動機(jī)渦輪噴氣發(fā)動機(jī)石器石器鐵器鐵器 象形尊象形尊(

2、(西周西周) ) 石器時代石器時代 青銅器時代青銅器時代 鐵器時代鐵器時代由于材料的重要性，由于材料的重要性，歷史學(xué)家根據(jù)人類所使用的材料來劃分時代。歷史學(xué)家根據(jù)人類所使用的材料來劃分時代。材料的發(fā)展水平和利用程度已成為人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。材料的發(fā)展水平和利用程度已成為人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。 材料的發(fā)展與人類社會簡圖材料的發(fā)展與人類社會簡圖二、金屬材料發(fā)展的性能需求二、金屬材料發(fā)展的性能需求 高強度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕、輕、特殊的物高強度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕、輕、特殊的物理性能、新的加工工藝?yán)硇阅?、新的加工工藝。粉末高溫合金盤粉末高溫合金盤大尺寸高強度砂型鑄件大尺寸高強度砂型鑄件三、金屬

3、的分類三、金屬的分類 分為兩大類：分為兩大類：黑色金屬及有色金屬黑色金屬及有色金屬 黑色金屬黑色金屬: 鋼鐵、鉻、錳鋼鐵、鉻、錳 有色金屬：有色金屬：除黑色金屬以外的所有金屬除黑色金屬以外的所有金屬，均屬有色，均屬有色金屬，也稱非黑金屬。金屬，也稱非黑金屬。A-100鋼熱擠壓管鋼熱擠壓管NdFeB磁性材料合金錠磁性材料合金錠 有色金屬的分類有色金屬的分類a. 比重比重3.5 稱為稱為輕有色金屬輕有色金屬（鋁、鎂、鈹、鋰等）（鋁、鎂、鈹、鋰等）b. 比重比重3.5 稱為稱為重有色金屬重有色金屬（鈦、銅、鉛、鋅、（鈦、銅、鉛、鋅、鎳等）鎳等）c. 鈦、鎢、鉬、釩、鋯等稱為鈦、鎢、鉬、釩、鋯等稱為稀

4、有金屬稀有金屬d. 金、銀、鉑等稱為金、銀、鉑等稱為貴金屬貴金屬e. 天然放射性的鐳、鈾、釷等稱為天然放射性的鐳、鈾、釷等稱為放射性金屬放射性金屬f. 如硅、硼、硒、碲、砷稱為如硅、硼、硒、碲、砷稱為半金屬半金屬（半導(dǎo)體）（半導(dǎo)體）. 有色金屬及合金的應(yīng)用有色金屬及合金的應(yīng)用 航空及航天（飛機(jī)等）、新能源、國防科技、表面航空及航天（飛機(jī)等）、新能源、國防科技、表面工程業(yè)（表面鈑鋅等）、電氣工程業(yè)、機(jī)械及輕工工程業(yè)（表面鈑鋅等）、電氣工程業(yè)、機(jī)械及輕工業(yè)（如機(jī)械加工中線切割業(yè)（如機(jī)械加工中線切割Mo絲）等，應(yīng)用很廣泛。絲）等，應(yīng)用很廣泛。 合金鋼的生產(chǎn)離不開有色金屬合金鋼的生產(chǎn)離不開有色金屬 航

5、空航天工業(yè)必不可少的基礎(chǔ)材料和重要戰(zhàn)略物資航空航天工業(yè)必不可少的基礎(chǔ)材料和重要戰(zhàn)略物資例：例： A380 ： 鋁合金（鋁合金（61%） 鈦合金（鈦合金（10%） 波音波音787 ： 鋁合金（鋁合金（20%）鈦合金（）鈦合金（15%）C-17軍用運輸機(jī)：鋁合金（軍用運輸機(jī)：鋁合金（69.3%） 鈦合金（鈦合金（10.3%） 有色金屬及合金的應(yīng)用有色金屬及合金的應(yīng)用鈦合金盤鈦合金盤儲氫合金錠儲氫合金錠（AB5型稀土鎳系）型稀土鎳系）鈦合金假肢部件鈦合金假肢部件導(dǎo)彈用鈦合金鑄件導(dǎo)彈用鈦合金鑄件四、有色金屬及其合金的熱處理概論四、有色金屬及其合金的熱處理概論 熱處理：熱處理：材料加熱、保溫、冷卻材料加

6、熱、保溫、冷卻. . 熱處理主要作用和目的：熱處理主要作用和目的：（1）改善工藝性能，保證后道工序順）改善工藝性能，保證后道工序順利進(jìn)行利進(jìn)行. 如退火改善冷熱加工性能如退火改善冷熱加工性能（2）提高使用性能，充分發(fā)揮材料潛力）提高使用性能，充分發(fā)揮材料潛力. 如如LY12、淬火時效處、淬火時效處理后，理后，b 196MPa 490MPa.鈦合金真空熱處理爐鈦合金真空熱處理爐四、有色金屬及其合金的熱處理概論四、有色金屬及其合金的熱處理概論 常用有常用有退火、固溶處理及時效退火、固溶處理及時效，形變熱處理也有，形變熱處理也有應(yīng)用，化學(xué)熱處理應(yīng)用較少。應(yīng)用，化學(xué)熱處理應(yīng)用較少。 退火：退火：工件加

7、熱，保溫，工件加熱，保溫，緩慢速度緩慢速度冷卻冷卻. 目的：目的：消除殘余應(yīng)力、成分偏析、組織不穩(wěn)定等，消除殘余應(yīng)力、成分偏析、組織不穩(wěn)定等，工藝和使用性能工藝和使用性能. 退火分為：退火分為：去應(yīng)力退火，再結(jié)晶退火，均勻化退去應(yīng)力退火，再結(jié)晶退火，均勻化退火，重結(jié)晶退火。火，重結(jié)晶退火。去應(yīng)力退火：去應(yīng)力退火：工件工件T再再以上，保溫后緩冷以上，保溫后緩冷. 細(xì)化晶粒、細(xì)化晶粒、充分消除內(nèi)應(yīng)力，充分消除內(nèi)應(yīng)力，硬度、硬度、塑性塑性.均勻化退火：均勻化退火：加熱到接近加熱到接近Tm，保溫后緩冷，保溫后緩冷. 消除偏消除偏析、不平衡共晶體等缺陷，析、不平衡共晶體等缺陷， 強度、硬度及抗蝕性強度、

8、硬度及抗蝕性.重結(jié)晶退火：重結(jié)晶退火：加熱到狀態(tài)圖固相線以下，保溫（加熱到狀態(tài)圖固相線以下，保溫（相變相變）后緩冷后緩冷. . 鑄態(tài)金屬組織細(xì)化、消除內(nèi)應(yīng)力、鑄態(tài)金屬組織細(xì)化、消除內(nèi)應(yīng)力、 塑性塑性. .四、有色金屬及其合金的熱處理概論四、有色金屬及其合金的熱處理概論四、有色金屬及其合金的熱處理概論四、有色金屬及其合金的熱處理概論去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火和均勻化退火規(guī)范去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火和均勻化退火規(guī)范 固溶強化（淬火）：固溶強化（淬火）：加熱到第二相最大限度的融加熱到第二相最大限度的融入固溶體的入固溶體的T，保溫后快冷，防止第二相析出，獲，保溫后快冷，防止第二相析出，獲得得過飽和固溶體過飽

9、和固溶體. 條件：條件：第二相在基本相中的固溶度隨第二相在基本相中的固溶度隨T而而的合金的合金. 目的：目的：高溫固溶體組織固定到室溫，獲得過飽和固高溫固溶體組織固定到室溫，獲得過飽和固溶體，以時效強化溶體，以時效強化.四四、有色金屬及其合金的熱處理概論、有色金屬及其合金的熱處理概論鋁鋁-鐵合金鐵合金鋁鋁-硅合金硅合金四四、有色金屬及其合金的熱處理概論、有色金屬及其合金的熱處理概論固溶處理后，塑性和抗蝕性固溶處理后，塑性和抗蝕性，強化變化不一，強化變化不一. . 時效：時效：淬火后不穩(wěn)定組織，分解和析出過剩溶質(zhì)原淬火后不穩(wěn)定組織，分解和析出過剩溶質(zhì)原子（第二相形式）的自發(fā)趨勢子（第二相形式）的

10、自發(fā)趨勢. 自然時效：自然時效：室溫下進(jìn)行的過飽和固溶體的分解室溫下進(jìn)行的過飽和固溶體的分解. 人工時效（回火）：人工時效（回火）：加熱到一定的加熱到一定的T（遠(yuǎn)（遠(yuǎn)單一單一基本熱處理或變形的性能基本熱處理或變形的性能.四、有色金屬及其合金的熱處理概論四、有色金屬及其合金的熱處理概論 化學(xué)熱處理：化學(xué)熱處理：將熱處理作用和化學(xué)作用有機(jī)的結(jié)將熱處理作用和化學(xué)作用有機(jī)的結(jié)合起來的熱處理合起來的熱處理. 目的：目的：改善材料的表面性能，如改善材料的表面性能，如表面硬度、耐磨表面硬度、耐磨性和耐蝕性等性和耐蝕性等.四、有色金屬及其合金的熱處理概論四、有色金屬及其合金的熱處理概論 先進(jìn)熱處理技術(shù)：先進(jìn)熱

11、處理技術(shù)：氮基保護(hù)氣氛熱處理、齒輪可控氣氛滲氮基保護(hù)氣氛熱處理、齒輪可控氣氛滲碳、氮基可控氣氛滲碳及計算機(jī)仿真控制、真空滲碳、脈碳、氮基可控氣氛滲碳及計算機(jī)仿真控制、真空滲碳、脈沖軟氮化、深氮化硬化、真空熱處理、真空高壓氣淬熱處沖軟氮化、深氮化硬化、真空熱處理、真空高壓氣淬熱處理、真空精密磁場熱處理技術(shù)理、真空精密磁場熱處理技術(shù).四、有色金屬及其合金的熱處理概論四、有色金屬及其合金的熱處理概論雙室真空滲碳爐雙室真空滲碳爐真空滲碳淬火爐真空滲碳淬火爐精密多功能氣體滲氮爐精密多功能氣體滲氮爐五、選材原則五、選材原則 滿足性能指標(biāo)，良好的綜合力學(xué)性能滿足性能指標(biāo)，良好的綜合力學(xué)性能 良好的耐蝕性能良好的耐蝕性能 良好的工藝性良好的工藝性 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 材料資源問題，戰(zhàn)略需要材料資源問題，戰(zhàn)略需要六、鑄造合金與變形合金的差別六、鑄造合