機械工程材料 課件 高紅霞 第8章鑄鐵、第9章有色金屬、第11章非金屬材料

《工程材料》第8章鑄鐵

第8章鑄鐵§1、基本理論一、鑄鐵定義生鐵(C＞2.11%)

Fe3C二、鑄鐵分類白口鐵

麻口鐵

灰口鐵

C以Fe3C存在

C以Fe3C、G存在

C以G存在

熔化鑄造C存在形式主要由成分決定，其次受冷速影響。三、鑄鐵成分Fe+C(2.4～4.0%)＋Si、Mn

、

P、S

因C、Si較多，C大多以G存在，少量以Fe3C存在

四、鑄鐵組織用Fe—

G、Fe—Fe3C雙重相圖分析LL+AFe—

G、Fe—Fe3C雙重相圖AA+Fe3CA+GF+Fe3CF+GF(A+G)+AF+G冷速慢時P+G冷速快時F+P+G冷速中時即：鋼基體＋GFF+P+GP五、鑄鐵分類灰鑄鐵(HT)

G片蠕墨鑄鐵(RUT)

G蟲可鍛鑄鐵(KT)

G團球墨鑄鐵(QT)

G球灰鐵(F基）蠕鐵(未侵蝕）球鐵(F基）可鐵(F基）六、鑄鐵性能與基體有關(guān)

F→F+P→P

Rm↑，A↓

與G有關(guān)

形狀：G片→

G蟲→

G條→

G球

Rm↑，A↑

大小：G越小，Rm越高

分布：G越均勻，Rm越高

與鋼相比性能特點1、減震性好2、鑄造性好3、切削加工性好4、缺口敏感性好5、成本低，工藝簡單缺點：

Rm

低不可鍛導熱性差優(yōu)點：七、鑄鐵熱處理退火：消除白口、去應(yīng)力表面淬火：高頻、火焰、激光八、鑄鐵應(yīng)用1、形狀復雜件：

2、耐磨件：

機床床身、閥門、泵殼、風機殼、氣缸體、缸蓋

工作臺、機床導軌

3、大批件：皮帶輪九、鑄鐵發(fā)展歷史減速器外殼閥門發(fā)動機氣缸機床床身機架機床導軌銑床工作臺泵皮帶輪§2、各種鑄鐵牌號組織性能生產(chǎn)熱處理應(yīng)用灰鐵HT150HT250FF+P+G蟲PRm低A低

熔化澆注退火表淬箱體、氣缸、工作臺蠕鐵RuT260RuT340FF+P+G片PRm較高熱強熱疲勞熔化蠕化澆注退火正火汽缸蓋、排氣管、壓縮機殼可鐵KTH330-08KTZ450-06F+G團P+G團Rm較高Rm高熔化澆注退火退火后橋、輪殼（軸、輪）球鐵QT450-10QT700-2FF+P+G球PRm高A高熔化球化澆注退火正火調(diào)質(zhì)后橋、輪殼軸、輪減速器外殼閥門發(fā)動機氣缸機床床身機架汽車發(fā)動機氣缸體汽車排氣管汽車驅(qū)動橋汽車輪圈球鐵閥體球鐵曲軸§3、合金鑄鐵添加合金元素→高強度、耐熱、耐蝕、耐磨高強鑄鐵加Cr,Ni,Mo等制造曲軸、傳動輪等耐熱鑄鐵加AL,Cr,Si等制造爐管、煙道擋板等耐蝕鑄鐵加Si,AL,Cr等制造化工管道、閥門等耐磨鑄鐵加Cr,V,Mo等制造攪拌器、襯板等《工程材料》第9章有色金屬

第9章有色金屬§1、鋁及其合金

一、純鋁1080（99.80%）、1070…1060（99.60%）

二、鋁合金工業(yè)純鋁1A99（99.99%）、1A97、1A85（99.85%）工業(yè)高純鋁性能輕（γ2.7），塑性高（>50%），導電導熱應(yīng)用電線電纜，鋁箔，日用品Al－Cu,Al－Mg,Al－Si,Al－Zn等1.成分α或α+θ2.組織αFα+θDLAl變形鋁合金（D以左）鑄造鋁合金（D以右）3.分類防銹鋁硬鋁超硬鋁鍛鋁＜FF－D＞D4.強化淬火+時效

（＞F）淬火（固溶處理）：加熱→保溫→水冷

淬火后得α過，硬度不太高

時效：淬后放置一定時間Rm、HBW升高

如4%Cu的Al-Cu合金，退火后Rm=200，

淬后250，自然時效4天400

時效后α過中析出強化相，強度硬度提高明顯5.性能比強度大，導電導熱，耐大氣腐蝕6.應(yīng)用輕型結(jié)構(gòu)件（航空航天、交通運輸、家電等）

如汽車火車飛機零件：以鋁代鋼是發(fā)展方向。自重↓→V↑，↑N，↓油耗發(fā)動機活塞、車身板、車輪、連桿等小轎車鋁材用量：日本280Kg，中國150Kg。變質(zhì)處理：鑄造鋁合金澆注前加入變質(zhì)劑，可細化組織未變質(zhì)處理的組織變質(zhì)處理的組織三、鋁合金牌號、性能、應(yīng)用牌號組織性能應(yīng)用防銹鋁硬鋁超硬鋁鍛鋁鑄鋁5A05（LF5）

α

塑性好.耐蝕耐蝕容器.管道.油箱

2A11（LY11）α+θ

強度高螺釘.螺栓.車身板.飛機蒙皮.螺旋漿葉片7A04（LC4）α+θ

強度

更高飛機大梁，起落架

2A50（LD5）α+θ

強度高，熱塑性內(nèi)燃機活塞.連桿

ZL102（ZAlSi12）ZL301(ZAlMg10)α+(α+θ)

鑄造性好，耐蝕水泵.電機殼.汽缸體.發(fā)動機活塞.車輪變形鋁合金牌號前面的數(shù)字代表合金系：1純鋁，2鋁銅，3鋁錳，4鋁硅，5鋁鎂，6鋁鎂硅，7鋁鋅鑄造鋁合金牌號前面的數(shù)字代表合金系：1鋁硅，2鋁銅，3鋁鎂，4鋁鋅油管水箱發(fā)電設(shè)備管道高效冷風機內(nèi)防銹鋁蒸發(fā)器§2、銅及其合金

一、純銅（紫銅）T1，T2，T3，T4二、銅合金性能塑性好（面心），導電導熱，耐蝕應(yīng)用電線電纜，熱交換器，熱水泵，導電棒，導電座Cu-ZnCu-SnCu-AlCu-Be黃銅

錫青銅

鋁青銅

鈹青銅

1.成分牌號2.性能導電導熱，耐蝕耐磨，彈性3.應(yīng)用化工軸，齒輪，彈性元件，電氣開關(guān)，接觸器高導電紫銅排、紫銅棒建筑用冷熱水管空調(diào)用紫銅管三、銅合金牌號、性能、應(yīng)用牌號組織性能應(yīng)用黃銅Cu-Zn

錫青銅

Cu-Sn

鋁青銅Cu-Al

鈹青銅Cu-Be

鉛青銅Cu-Pb

H70

H62ZCuZn31Al2

QBe2

ZCuPb10Sn10α+β′強硬度較高高級彈性元件.齒輪.軸套.高速高壓軸承α

α+β′散熱器.彈殼.鐘表件

蝸輪.軸承塑性好鑄造性好

QSn4-3

QSn6.5ZCuSn10Zn2

α

α+β′彈簧.襯墊.管配件閥門.泵殼.齒輪.蝸輪塑性好.

強度較高鑄造性好

QAl5QAl7ZCuAl9Mn2

α

α+β′同上塑性好.強度

較高鑄造性好

軸承銅合金型材零件銅合金鑄造零件熱鍛黃銅閥黃銅過濾器銅泵銅軸承§3、軸承合金

滑動軸承，軸瓦內(nèi)襯性能強，韌，耐蝕耐磨，導熱組織軟基+硬質(zhì)點

硬基+軟質(zhì)牌號韌強耐磨硬基體軸承合金承載能力大ZChSnSb11-6（或ZSnSb11Cu6）

α+SnSb+Cu6Sn5汽輪機.發(fā)動機等大型高速軸承ZChPbSb16-16-2（或ZPbSb16Sn16Cu2）

(α+SnSb)+SnSb+Cu2Sb汽車、拖拉機曲軸.低速軸承ZSnSb12Pb10Cu4組織ZPbSb16Sn16Cu2鋼背-銅鉛合金雙金屬襯套《工程材料》第11章非金屬材料

§1、高分子材料

一、高分子材料的組成、性能及分類組成大分子鏈定義以相對分子質(zhì)量大于5000的高分子化合物為主要組成的材料。低分子化合物→大分子鏈→高分子化合物→高分子材料分子鏈形態(tài)：線型、體型分類塑料橡膠樹脂性能比強度較高、高彈性、高耐磨性絕緣、耐蝕、低耐熱性、低導熱性二、常用高分子材料強度低，耐熱性差。日用品（薄膜、管道、玩具、餐具）聚乙烯（PE）：化工管道、薄膜聚氯乙?。≒VC）：化工管道、薄膜、電纜絕緣層聚丙烯（PP）：可水煮消毒（耐溫100～120℃）、醫(yī)用品、餐具聚苯乙烯（PS）：透明，儀表外殼、日用裝飾品酚醛塑料（PF）：插頭、開關(guān)盒、電話機等殼1、普通塑料PVC管：煙塵通風、空調(diào)防水PE軟管塑料餐具2、工程塑料強度較高，耐熱性較高結(jié)構(gòu)件（代鋼作儀表機械零件；代銅合金作受力小的軸承、齒輪）聚酰胺(PA)、聚甲醛（POM）、ABS塑料（丙烯晴－丁二烯－苯乙烯）齒輪、軸承（自潤滑）、密封片、輸油管、儀表外殼聚碳酸脂（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）：透明，齒輪、軸承、儀器儀表殼、擋風玻璃、飛機艙蓋、鏡片、聚四氟乙烯（PTFE）：

較高溫度耐磨件、耐蝕件3、橡膠彈性、耐磨性、耐熱、耐寒性、絕緣性輪胎、運輸帶、膠帶、減震器、膠管、電絕緣制品等順丁橡膠：丁二烯單體聚合而成

輪胎、耐寒運輸帶、膠帶、減震器氯丁橡膠：氯丁二烯聚合而成，“萬能橡膠”礦井的運輸帶，電纜包皮，耐蝕管道，耐熱運輸帶§2、陶瓷材料

一、陶瓷材料的組成、性能組成晶相、玻璃相、氣相組成定義無機高分子材料，天然或合成粉狀物燒結(jié)而成制備工藝：制粉→壓坯→燒結(jié)→成品晶相主要為氧化物、硅酸鹽性能高硬耐磨、高抗壓強度、耐蝕絕緣、低塑韌性

二、常用陶瓷材料1、普通陶瓷由粘土、長石、石英為原料燒結(jié)而成硬度、耐蝕性、耐高溫性、絕緣性較好，強度較低。日用瓷、建筑瓷、絕緣瓷、耐蝕瓷（耐酸、堿容器及管道）2、特種陶瓷由氧化物、氮化物、碳化物等人工原料燒結(jié)而成強度、硬度大，耐溫高，用于高溫結(jié)構(gòu)件Al2O3、Si3N4、SiC、BN

高溫件：高溫坩堝、爐襯、耐蝕耐磨件：球閥、泵體、密封環(huán)、發(fā)動機葉片高溫耐磨件：切削刀具、砂輪、磨具、高速刀具、高溫拉絲模具、高溫軸承、高溫絕緣件、發(fā)動機內(nèi)環(huán)§3、復合材料

一、復合材料的組成、性能及分類定義將兩種或以上材料用人工方法合成的多相材料分類按基體分高分子基復合材料陶瓷基復合材料金屬基復合材料按增強相分纖維增強復合材料玻纖.碳纖.硼纖.芳纖.SiC纖Al2O3纖顆粒增強復合材料Al2O3.SiC.WC.TiC.石墨

基體＋增強