4.2.1概述本節主要內容分類石墨化概念及其影響因素灰口鑄鐵總的性能特點4.2.2常用灰口鑄鐵各自的生產工藝各自的性能特點牌號及主要用途1.3.2鑄鐵1.概述鑄鐵是碳含量大于2.11%、并常含有較多的硅、錳、硫、磷等元素的鐵碳合金。鑄鐵的生產設備和工藝簡單，價格便宜，并具有許多優良的使用性能和工藝性能，所以應用非常廣泛，是工程上最常用的金屬材料之一。它可用于制造各種機器零件，如機床的床身、床頭箱；發動機的汽缸體、缸套、活塞環、曲軸、凸輪軸；軋機的軋輥及機器的底座等。本部分內容:1.鑄鐵的分類2.灰口鑄鐵的性能特點

3.鑄鐵的石墨化二灰口鑄鐵的性能特點①優良的鑄造性能

收縮小——G有補縮作用；流動性好——成分接近共晶點②優良的切削加工性

不纏刀——G易斷屑：刀具磨損小——G是一種固態潤滑劑③良好的減摩性G是一種固態潤滑劑；G處可儲存液態潤滑劑④良好的減震性

G吸收震動波⑤較低的缺口敏感性G本身是一種缺陷；G有一定的止裂作用⑥較低力學性能，但抗壓性能不低于鋼G有切割作用；G有縮減作用⑦鍛壓性能和焊接性能很差塑性、韌性低；含碳量太高三鑄鐵的石墨化1.石墨化的概念

定義：鑄鐵中碳原子以石墨形態析出的過程稱為石墨化。石墨析出途徑：

L→G；A→G；Fe3C→3Fe+G2.影響石墨化的因素

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。

影響石墨化的因素五常用灰口鑄鐵本節內容學習方法：通過橫向比較和歸納來掌握各種灰口鑄鐵的性能、工藝、牌號和應用。一、灰鑄鐵1.組織：鋼基體+片狀石墨2.工藝：直接澆注（或經孕育處理）3.成分：C：3.0%～3.8%Si：1.5%～3.0%4.性能特點：鑄造性能最好力學性能最差（有效承載面積只有30-50%），5.熱處理：由于這種鑄鐵中G的破壞作用很大，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，有時進行表面淬火6.孕育處理——鑄鐵石墨細晶強化

為了細化灰鑄鐵的組織，提高鑄鐵的機械性能，并使其均勻一致。通常在澆注前往鐵水中加和少量強烈促進石墨化的物質，即孕育劑）進行處理，這一處理過程稱為孕育處理。經過孕育處理的灰鑄鐵稱孕育鑄鐵7.牌號及應用類別牌號用途舉例鐵素體灰鑄鐵HTl00低載荷和不重要零件，如蓋、外罩、手輪、支架等鐵索體—珠光體灰鑄鐵HT150承受中等應力的零件，如底座、床身、工作臺、閥體、管路附件及一般工作條件要求的零件珠光體灰鑄鐵HT200承受較大應力和較重要的零件，如汽缸體、齒輪、機座、床身、活塞、齒輪箱、油缸等HT250孕育鑄鐵HT300床身導軌，車床、沖床等受力較大的床身、機座、主軸箱、卡盤、齒輪等，高壓油缸、泵體、閥體、襯套、凸輪，大型發動機的曲軸、汽缸體、汽缸蓋等HT350

灰鑄鐵的應用

二、球墨鑄鐵1.組織：鋼基體+球狀石墨2.工藝：球化處理3.成分：3.6%～3.9%C，2.2%～3.1%Si4.性能特點：力學性能最好（有效承載面積可達70-90%），鑄造性能較差5.熱處理：與鋼相同，可進行各種熱處理。退火、正火、調質、等溫淬火等6.牌號及應用基體類型牌號用途舉例鐵素體QT400-15QT400-10閥體，汽車、內燃機車零件，機床零件，減譴器殼鐵素體+珠光體QT500-7機油泵齒輪，機車、車輛軸瓦珠光體QT700-2QT800-2柴油機曲軸、凸輪軸．汽缸體、缸套，活塞環，部分磨床、銑床、車床的主軸等下貝氏體QT900-2汽車的螺旋錐齒輪，拖拉機減速齒輪．柴油機凸輪軸三、可鍛鑄鐵1.組織：鋼基體+團絮狀石墨2.工藝：先澆注成白口鑄鐵件，再進行石墨化退火3.成分：2.4~2.8%C，1.4~1.8%Si

4.性能特點：力學性能好，鑄造性能差5.熱處理：一般不熱處理6.牌號及應用類別牌號應用舉例黑心可鍛鑄鐵KTH300-06KTH330-08KTH350—10KTH370—12汽車、拖拉機的后橋外殼、轉向機構、彈簧鋼板支座等，機床上用的扳手，低壓閥門，管接頭，鐵道扣板和農具等珠光體可鍛鑄鐵KTZ550-04KTZ700-02曲軸，連桿，齒輪，凸輪軸，播臂，活塞環等四、蠕墨鑄鐵1.組織：鋼基體+蠕蟲狀石墨2.工藝：蠕化處理3.成分：碳=3.0%~4.0%硅=2.0%~3.0%4.性能特點：力學性能較好（耐熱性突出），鑄造性能稍差5.熱處理：與灰鑄鐵類似6.牌號及應用基體類型牌號用途舉例FRuT260汽車、拖拉機底盤類零件、驅動橋殼、閥體等F+PRuT300排氣管、變速箱體、汽缸蓋、紡織零件、液壓件、紡織機零件，鋼錠模等。F+PRuT340重型機床件、大型齒輪箱體、蓋、剎車鼓、玻璃模具、飛輪等PRuT380活塞環、氣缸套、制動盤、玻璃模具、剎車鼓、鋼珠研磨盤吸泥泵體等PRuT4201.3.3有色金屬及其合金概述鋁及鋁合金銅及銅合金滑動軸承合金1.3.2.1概述1.定義:

除黑色金屬(鋼、鐵)以外的所有金屬。

2.性能特點:具有獨特的性能。3.分類重金屬(密度＞3.5);Cu、Ni等。輕金屬(密度＜3.5);Al、Mg等。貴重金屬;Au、Ag、Pt等。稀有金屬;W、Ti、Ra、Nb等。半金屬;Si、Te、B等。

1.3.2.2鋁及鋁合金1.鋁及鋁合金的性能特點2.純鋁3.鋁合金的分類4.提高鋁及鋁合金強度的主要途徑5.常用鋁合金一鋁及鋁合金的性能特點（1）優良的物理性能（2）抗大氣腐蝕性能好

（3）加工性能好，比強度高

（1）優良的物理性能密度小，熔點低，導電性、導熱性好，磁化率低；純鋁的密度2.72g/cm3，僅為鐵的1/3，熔點為660.4℃，導電性僅次于Cu、Au、Ag。鋁合金的密度也很小，熔點更低，但導電、導熱性不如純鋁、鋁及鋁合金的磁化率極低，屬于非鐵磁材料。

（2）抗大氣腐蝕性能好鋁和氧的化學親和力大，在大氣中，鋁和鋁合金表面會很快形成一層致密的氧化膜，防止內部繼續氧化。但在堿和鹽的水溶液中，氧化膜易破壞，因此不能用鋁及鋁合金制作的容器盛放鹽和堿溶液。（3）加工性能好，比強度高純鋁為面心立方晶格，無同素異構轉變，具有較高的塑性（δ=30～50%，ψ=80%），易于壓力加工成型，并有良好的低溫性能，純鋁的強度低，σb=70Mpa，雖經冷變形強化，強度可提高到150～250Mpa，但也不能直接用于制作受力的結構件，而鋁合金通過冷成型和熱處理，其抗拉強度可達到500～600Mpa，相當于低合金鋼的強度，比強度高，成為飛機的主要結構材料。注：比強度=σb/（密度）二純鋁應用：輕，密度低→配置鋁合金抗大氣腐蝕→包覆材料導電導熱性好→導線、電容加工性能好→包裝材料強度低→不能作為承受載荷的結構材料應用純鋁的分類高純鋁有L01～L05五種，數字越大，純度越高；

99.93%-99.999%工業純鋁有L7～L1七種，數字越小，純度越高。

98.0%-99.7%工業高純鋁有LG1～LG5五種，數字越大，純度越高；99.85%-99.90%）鋁合金的分類形變鋁合金鑄造鋁合金——也可熱處理強化不能熱處理強化鋁合金

能熱處理強化鋁合金變形強化（加工硬化）：適合于純鋁和

不能熱處理強化鋁合金；時效強化（重點）：可熱處理強化鋁合金；變質處理（細晶強化）：適合鑄造鋁合金。

四鋁合金的強化方式（一）鋁合金的時效強化1.概念:在固溶處理后的合金隨時間延續而發生進一步強化的現象。2.背景資料:

1906年德國Duralumin首次發現。1910年德國A·Welmer發明并獲專利。1916年用于制造飛機。1938年Guinier–Preston建立學說。3.時效強化的步驟：固溶處理（淬火）時效得到過飽和的相過飽和相中析出強化相4.種類自然時效人工時效五.常用的鋁合金形變鋁合金鑄造鋁合金一)形變鋁合金

(deformationaluminumalloy)形變鋁合金依據其性能特點可分為四種：⑴防銹鋁合金——LF⑵硬鋁合金——LY⑶超硬鋁合金——LC⑷鍛造鋁合金——LD其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。1.防銹鋁合金LF成分：Al-Mn系、Al-Mg系性能：具有很高的塑性、較低或中等的強度、優良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，一般在退火態或冷作硬化態使用。應用：常用代號F2、LF3等，廣泛用于民用和航空航天工業中，如制造油箱、管道、鉚釘、飛機行李架等。

2.硬鋁合金LY成分：Al–Cu–Mg性能：強度較高，塑性好，可時效強化。應用：常用代號有LY16、LY17。主要用于飛機構件，如飛機蒙皮(2A12)、擠壓成形螺旋槳、葉片(2A11)等重要零件。飛機翼梁(腹板為硬鋁合金)3.超硬鋁合金LC成分：Al–Cu–Mg–Zn性能：強度最高，具有良好的熱塑性，但疲勞性能較差，耐熱性和耐蝕性也不高；表面通常包覆wZn=1%的鋁鋅合金，零構件也要進行陽極化防腐蝕處理；一般采用淬火加人工時效的熱處理強化工藝；應用：常用LC4、LC9等；用于工作溫度較低、受力較大的結構件，如飛機壁板、大梁、起落架部件等。4.鍛造鋁合金LD成分：Al–Cu–Mg–Si性能：熱塑性好，可用鍛壓方法來制造形狀較復雜的零件；一般在淬火加人工時效后使用；應用：常用LD2、LD5、LD6、LD10等；主要制造要求中等強度、高塑性和耐熱性的鍛件、模鍛件，如各種葉輪、導風輪、接頭、框架等。壓氣機葉片二)鑄造鋁合金

(castaluminumalloy)

——與形變鋁合金相比合金含量較高

鑄造鋁–硅合金ZL1××鑄造鋁–銅合金ZL2××鑄造鋁–鎂合金ZL3××鑄造鋁–鋅合金ZL4××種類代號1.鑄造鋁–

硅合金(又稱硅鋁明)(

ZL101～ZL111):良好的鑄造性能，密度較小，具有優良的耐蝕性、耐熱性和焊接性；——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、中強度的形狀復雜的鑄件，如電機殼體、氣缸體、風機葉片、發動機活塞等。活塞(裙部為鋁硅合金)2.鑄造鋁

–銅合金

(

ZL201～ZL203):有高的強度、塑性及耐熱性,但鑄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，如內燃機氣缸頭、增壓器導風葉輪等。汽缸頭3.鑄造鋁

–

鎂合金

(

ZL301、ZL302):有高的強度和耐蝕性,密度小，但鑄造性能和耐熱性較差。——船舶零件、氨用泵體

鼓風機用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)船舶零件4.鑄造鋁

–

鋅合金(

ZL401、ZL402):具有較好的鑄造性，價格便宜，能自淬火，但耐蝕性差，密度大。主要用于制造形狀復雜的汽車、拖拉機的發動機和儀器儀表零件。

大型空壓機活塞(ZL401)汽車零件1.3.3.3銅及銅合金1、銅及銅合金的特性2、銅及銅合金的分類3、黃銅4、白銅5、青銅一銅及銅合金的特性(1)優異的物理、化學性能純銅的密度為8.96g/cm3，熔點為1083℃，面心立方晶格,有抗磁性，無同素異晶轉變。純銅導電性、導熱性極佳，銅合金的導電、導熱性也很好。銅及銅合金對大氣和水的抗蝕能力很高。銅是抗磁性物質。(2)良好的加工性能塑性很好，容易冷、熱成形；鑄造銅合金有很好的鑄造性能。(3)某些特殊機械性能例如優良的減摩性和耐磨性(如青銅及部分黃銅)，高的彈性極限和疲勞極限(如鈹青銅等)。(4)色澤美觀

二銅及銅合金分類1、工業純銅分類①分類純銅呈紫紅色，常稱紫銅。分末加工產品（銅錠、電解銅）和加工產品（銅材）兩種。分末加工產品的代號有Cu-1、Cu-2兩種；加工產品代號有T1、T2、T3三種。代號中數字越大，表示雜質含量越多，導電性越差。②用途主要用于制作各種導電材料、導熱材料及配制各種銅合金。2.銅合金的分類黃銅

:Cu–Zn

白銅

:Cu–Ni

青銅:除黃銅和白銅外的所有銅合金。三黃銅(brass)普通黃銅(commonbrass)：Cu–Zn

特殊黃銅(specialbrass)：Cu–Zn+少量Al、Fe、Si、Cr、Ni、Sn、Mn等一)普通黃銅(commonbrass)1.黃銅的牌號(Z)

H

90含銅量WCu=90%黃銅鑄造2.常用的黃銅裝飾黃銅---H90彈殼黃銅---H70(H68)日用黃銅---H62(H59)法蘭閥閘閥冷凝器管二)特殊黃銅(specialbrass)1.定義:在黃銅中加入Al、Fe、Si、Cr、Ni、Sn、Mn等元素所形成的合金。2.牌號:H

Al

59-3含鋁量WAl=3%含銅量WCu=59%3.常用的特殊黃銅海軍黃銅---HSn62-1易切削黃銅---HPb59-14.黃銅的自裂與脫鋅:自裂---應力腐蝕:黃銅在塑性變形后產生較大應力,在潮濕空氣中或在微量氨的氣份中發生應力腐蝕。含鋅量越高,應力腐蝕傾向越大。脫鋅---鋅的電極電位遠低于銅,所以在鹽水中黃銅極易發生電化學腐蝕。5.黃銅的熱處理:去應力退火:在200～300℃左右退火,提高塑性和彈性極限,消除應力腐蝕。再結晶退火:在500～700℃左右退火,消除加工硬化,恢復塑性。四青銅(bronze)普通青銅(錫青銅)：Cu——Sn(tinbronze)特殊青銅(無錫青銅)：Cu——其它合金元素(tin–freebronze)青銅牌號的表示方法Z

Q

Sn10–1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。常用錫青銅：QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等，主要用于制造彈性元件、耐磨零件、抗磁及耐蝕零件，如彈