船舶焊接工藝船舶材料與焊接第三章

船舶焊接工藝船舶材料與焊接第三章第一節(jié)船用鋁合金

一、純鋁得性能特點(diǎn):

(一)純鋁得密度小(2、7g/cm3)。其強(qiáng)度很低,σb=80MPa~100MPa。但塑性很好,δ=30%~50%。熔點(diǎn)為660℃,結(jié)晶后具有面心立方晶格,沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。(二)導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能僅次于銀、銅、金而居于第四位。(三)具有良好得抗大氣腐蝕能力,在空氣中鋁得表面可生成致密得氧化膜,可有效地隔絕鋁與氧得接觸,阻止表面得進(jìn)一步氧化。根據(jù)上述特點(diǎn),工業(yè)純鋁得主要用途為:代替較貴重得銅制作導(dǎo)線、電纜;配制鋁合金;制作具有導(dǎo)熱與抗大氣腐蝕性能而對(duì)強(qiáng)度要求不高得用具與器皿。工業(yè)純鋁中常見得雜質(zhì)就是鐵與硅,雜質(zhì)越多,其導(dǎo)電性能越低,腐蝕性、塑性越差。AVC純鋁散熱器

純鋁吊燈純鋁機(jī)箱鋁芯線

二、鋁合金得分類及對(duì)船用鋁合金性能得基本要求鋁合金:純鋁得強(qiáng)度較低,若在鋁中加入一些元素,如銅、鎂、鋅、錳、硅等形成鋁合金,其性能將會(huì)有很大得改善。(一)鋁合金得分類根據(jù)鋁合金得化學(xué)成分與工藝特點(diǎn),可將鋁合金分為變形鋁合金與鑄造鋁合金兩類。鋁合金狀態(tài)圖得一般類型鋁合金得分類形變鋁合金鑄造鋁合金不能熱處理強(qiáng)化鋁合金

能熱處理強(qiáng)化鋁合金

(二)合金性能得基本要求把鋁合金加熱到α相區(qū),保溫后在水中快冷,得到單相過飽與得α固溶體,這種處理方式稱為固溶處理或淬火。

力學(xué)性能方面:

1、屈強(qiáng)比保持一定差距,一般不要大于0、8,利于半成品與零件得加工矯正工作。

2、高溫強(qiáng)度在加熱到100℃之前,應(yīng)保持力學(xué)性能不變,加熱到250℃時(shí),屈服強(qiáng)度大于60%。

3、疲勞強(qiáng)度平板試樣得疲勞強(qiáng)度不小于50MPa,帶焊縫試樣得疲勞強(qiáng)度不小于40MPa。

4、延伸率不小于10%,以適應(yīng)各種加工工藝需要。抗腐蝕性能方面:應(yīng)具有良好得抗腐蝕性能,特別就是抗海水腐蝕性能。對(duì)高強(qiáng)度變形鋁合金,還要求有較好抗晶間腐蝕與抗應(yīng)力腐蝕性能。其它方面:熱處理不可強(qiáng)化鋁合金,應(yīng)具有良好得可焊性與加工性;熱處理可強(qiáng)化鋁合金,經(jīng)過一定熱處理后,應(yīng)具有良好得加工性,并具有在熱處理中抵抗變形得能力。

(三)鋁合金得時(shí)效硬化

1、定義:

固溶處理或淬火:把鋁合金加熱到α相區(qū),保溫后在水中快冷,得到單相過飽與得α固溶體,這種處理方式稱為固溶處理或淬火。

時(shí)效硬化:在固溶處理后得合金隨時(shí)間延續(xù)而發(fā)生進(jìn)一步強(qiáng)化得現(xiàn)象。

回歸現(xiàn)象:已經(jīng)時(shí)效硬化得鋁合金,如若需恢復(fù)其塑性,可在230~250℃作短時(shí)間加熱,然后快冷至室溫,合金將重新恢復(fù)塑性,即性能恢復(fù)到淬火狀態(tài)。若在室溫下放置,則與新淬火合金一樣,仍能進(jìn)行正常得自然時(shí)效與人工時(shí)效,這種現(xiàn)象稱為回歸現(xiàn)象。

2.種類自然時(shí)效人工時(shí)效

含4%Cu得鋁合金自然時(shí)效曲線

含4%Cu得鋁合金在不同溫度下得人工時(shí)效曲線

(四)船用變形鋁合金

1、分類船用變形鋁合金,按其化學(xué)成分與主要性能特點(diǎn),分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁與鍛鋁等四種,見表3-1。

2、牌號(hào)按GB/T16474—1996規(guī)定,變形鋁合金牌號(hào)用四位字符體系表示,牌號(hào)得第一、三、四位為數(shù)字,第二位為字母“A”。牌號(hào)中第一位數(shù)字就是依主要合金元素Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、Zn得順序來表示變形鋁合金得組別。依其主要合金元素得排列順序分別標(biāo)示為2、3、4、5、6、7。例如,5A50,表示以鎂為主要合金元素得變形鋁合金,后兩位數(shù)字用以標(biāo)識(shí)同一組別得不同鋁合金。3、常用得鋁合金

(1)防銹鋁合金:Al–Mn通過固溶強(qiáng)化提高鋁合金得強(qiáng)度與抗蝕性(比純鋁好)。

Al–Mg通過固溶強(qiáng)化提高鋁合金得強(qiáng)度與抗蝕性(比純鋁輕)。防銹鋁合金均屬熱處理不可強(qiáng)化得鋁合金,加工硬化就是其唯一得強(qiáng)化手段。防腐保溫鋁板卷鋁皮鋁鎂合金板

瓦楞鋁板

大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)

(2)硬鋁合金:Al–Cu–Mg通過時(shí)效強(qiáng)化提鋁合金強(qiáng)度,但耐蝕性不高。常用于航空制造業(yè)結(jié)構(gòu)件得制造,如飛機(jī)螺旋槳、葉片、隔框、蒙皮、支架、承受高負(fù)荷得鉚釘?shù)取?/p>

(3)超硬鋁合金:Al–Zn–Mg–Cu通過時(shí)效強(qiáng)化與形成得強(qiáng)化相,使鋁合金達(dá)到最高得硬度與強(qiáng)度。但耐蝕性較差。主要用于制造飛機(jī)得受力構(gòu)件,如飛機(jī)得起落架、大梁等。飛機(jī)翼梁(腹板為硬鋁合金)飛機(jī)主起落架(4)鍛鋁合金:Al–Mg–Si–Cu具有良好得熱塑性,通過固溶處理與人工時(shí)效來提高鋁合金得力學(xué)性能。由于鍛鋁合金得熱塑性好,所以適于制造航空及儀表工業(yè)中各種形狀復(fù)雜、要求比強(qiáng)度較高得鍛件,如各種葉輪、框架或高溫條件下(200℃~300℃以下)工作得零件,如內(nèi)燃機(jī)得活塞及汽缸等。壓氣機(jī)葉片

(五)鑄造鋁合金

1、分類用來制作鑄件得鋁合金,成為鑄造鋁合金。鑄造鋁合金分為鋁—硅系、鋁—銅系、鋁—鎂系與鋁—鋅系四種。其中鋁—硅系應(yīng)用最廣。

2、牌號(hào)鑄造鋁合金得牌號(hào)表示法如下:例如,ZAlSi7Mg;Z—漢語拼音“鑄”字得第一個(gè)大寫字母,Al—鋁得元素符號(hào),Si—硅得元素符號(hào),7—硅得質(zhì)量分?jǐn)?shù),Mg—鎂得元素符號(hào)。

常用鑄造鋁合金得牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能及用途見表3-2。3、鑄造鋁–硅合金(俗稱硅鋁明)

鋁–硅合金一般鑄造所得得組織幾乎全部就是粗大得共晶體,它使合金得力學(xué)性能下降、通常采用變質(zhì)處理細(xì)化晶粒后,力學(xué)性能顯著提高。一般用來制造質(zhì)輕、耐蝕、形狀復(fù)雜但強(qiáng)度要求不高得鑄件,如發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸、手提電動(dòng)工具或風(fēng)動(dòng)工具,以及儀表得外殼等。同時(shí),加入Mg、Cu得鋁—硅合金(ZL108),還具有較好得耐熱性與耐磨性,常用于制造內(nèi)燃機(jī)得活塞等?；钊?裙部為鋁硅合金)

三、鋁合金得腐蝕與防腐(一)鋁及鋁合金常見腐蝕形式

1、電化學(xué)腐蝕

2、應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)鋁合金得SCC就是在20世紀(jì)30年代初發(fā)現(xiàn)得。金屬在應(yīng)力(拉應(yīng)力或內(nèi)應(yīng)力)與腐蝕介質(zhì)得聯(lián)合作用下所發(fā)生得一種破壞,被稱為SCC。SCC得特征就是形成腐蝕—機(jī)械裂縫,既可以沿著晶界發(fā)展,也可以穿過晶粒擴(kuò)展。由于裂縫擴(kuò)展就是在金屬內(nèi)部,會(huì)使金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大下降,嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生突然破壞。

SCC在一定得條件下才會(huì)發(fā)生,它們就是:一定得拉應(yīng)力或金屬內(nèi)部有殘余應(yīng)力。

(二)鋁合金常用防腐措施1、涂層保護(hù);2、犧牲陽極;3、陽極氧化處理。第二節(jié)船用銅合金

一、純銅(又稱紫銅)銅得性能特點(diǎn):密度大;導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能好;抗大氣腐蝕性好;塑性高;強(qiáng)度低;無磁性;無打擊火花;加工工藝性好等。純銅主要用途為:制作導(dǎo)電材料,如電線、電纜等,還可用來配制各種合金。純銅及其合金對(duì)于制造不允許受磁性干擾得磁學(xué)儀器,如羅盤、航空儀表與炮兵瞄準(zhǔn)環(huán)等具有重要價(jià)值。銅電線、電纜二、銅合金得分類及牌號(hào)表示方法

(一)分類白銅:Cu–Ni黃銅:Cu–Zn銅合金的分類青銅:除黃銅和白銅外的所有銅合金。普通黃銅

特殊黃銅錫青銅

特殊青銅（無錫青銅）壓力加工黃銅

鑄造黃銅

(二)牌號(hào)1、黃銅得牌號(hào)(Z)H90含銅量WCu=90%黃銅鑄造2、特殊黃銅牌號(hào)3、青銅牌號(hào)得表示方法HAl59-3含鋁量WAl=3%含銅量WCu=59%ZQSn10–1其它合金元素含量為1%主加元素錫其含量為WSn=10%青銅鑄造三、黃銅1、黃銅:銅與鋅組成得合金稱為黃銅。為改善其性能,常加入錫、鋁、硅、鎳、錳、鉛、鐵等元素,這樣形成得合金稱為特殊黃銅。2、力學(xué)性能與含鋅量有著極為密切得關(guān)系50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB

+’

b

b(Mpa)(%)HB當(dāng)含鋅量為30%時(shí)黃銅具有最大得塑性。而含鋅量為40%時(shí)黃銅具有最大得硬度。3、常用得黃銅普通黃銅:金獎(jiǎng)黃銅H90,彈殼黃銅H70(H68),日用黃銅H62(H59)。冷凝器管法蘭閥閘閥特殊黃銅:海軍黃銅HSn62–1,易切削黃銅HPb59-1小型螺旋槳船廠員工在導(dǎo)彈驅(qū)逐艦“德凱特”號(hào)巨大螺旋槳下留影

四、青銅(一)錫青銅

1、力學(xué)性能與含錫量有著極為密切得關(guān)系371014壓力加工鑄造成形σbα+δδαδ含錫量小于8%得合金,具有良好得塑性與適宜得強(qiáng)度,易于壓力加工;含錫量大于10%得合金塑性差,只適合鑄造。2、錫青銅得應(yīng)用錫青銅得抗腐蝕性與耐磨性都比純銅與黃銅好,都用于制造耐磨零件,如軸套、軸瓦等。也可用來制造