金属工艺第3版（下篇共上中下3篇）

1、金属工艺学时间：2023.10讲授人：单元三单元三 钢铁材料钢铁材料（六）特殊物理性能钢（六）特殊物理性能钢特殊物理性能钢包括永磁钢、软磁钢、无磁钢、高电阻钢及其合金。1永磁钢永磁钢（硬磁钢）是指钢材被磁化后，除去外磁场后仍然具有较高剩磁的钢材。即永磁钢在被外磁场磁化后，能长期保留大量剩磁，表现出不易退磁特性。永磁钢主要用于制造无线电及通讯器材里的永久磁铁装置以及仪表中的马蹄形磁铁。2软磁钢(硅钢片)软磁钢(硅钢片)是指钢材容易被反复磁化，并在外磁场除去后磁性基本消失的钢材。软磁钢是一种碳的质量分数（W(C)0.08%）很低的铁、硅合金，硅的质量分数在1%4%之间。是一种重要的电工用钢，常用于制作电动机的转子与定子、电源变压器、继电器等。3无磁钢无磁钢是指在电磁场作用下，不引起磁感或不被磁化的钢材。无磁钢常用于制作无磁模具、无磁轴承、电机绑扎钢丝绳与护环、变压器的盖板、电动仪表壳体与指针等。（七）低温钢（七）低温钢低温钢是指用于制作工作温度在0以下的零件和结构件的钢种。低温钢广泛用于低温下工作的设备，如冷冻设备、制药氧设备、石油液化气设备、航天工业用的高能推进剂液氢等液体燃料的制造设备

2、、南极与北极探险设备等。常用的低温钢主要有：低碳锰钢、镍钢及奥氏体不锈钢。（八）铸造合金钢八）铸造合金钢铸造合金钢包括一般工程与结构用低合金铸钢、大型低合金铸钢、特殊铸钢三类。一般工程与结构用低合金铸钢的牌号表示方法基本上与铸造非合金钢相同，所不同的是需要在“ZG”后加注字母“D”，如ZGD270-480、ZGD290-510、ZGD345-570等。大型低合金铸钢的牌号是在合金钢的牌号前加“ZG”，其后第一组数字表示低合金铸钢的名义万分碳的质量分数，随后排列的是各主要合金元素符号及其名义百分质量分数。特殊铸钢是指具有特殊性能的铸钢，它包括耐磨铸钢、耐热铸钢和耐蚀铸钢。模块五模块五 铸铁的分类、牌号及用途铸铁的分类、牌号及用途一、铸铁的种类一、铸铁的种类 名称定义白口铸铁碳主要以游离碳化铁形式出现的铸铁，断口呈银白色，故称为白口铸铁灰铸铁碳主要以片状石墨形式析出的铸铁，断口呈灰色，故称为灰铸铁可锻铸铁白口铸铁通过石墨化或氧化脱碳退火处理，改变其金相组织或化学成分而获得的有较高韧性的铸铁，称为可锻铸铁球墨铸铁铁液经过球化处理而不是在凝固后经过热处理，使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团

3、絮状的铸铁，称为球墨铸铁蠕墨铸铁金相组织中石墨形态主要为蠕虫状的铸铁，称为蠕墨铸铁麻口铸铁碳部分以游离碳化铁形式析出，部分以石墨形式析出的铸铁，断口呈灰白色相间，故称麻口铸铁合金铸铁常规元素硅、锰高于普通铸铁规定含量或含有其他合金元素，具有较高力学性能或某种特殊性能的铸铁，称为合金铸铁二、铸铁的石墨化及影响因素二、铸铁的石墨化及影响因素铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。影响铸铁石墨化的因素主要是化学成分和冷却速度。（1）化学成分的影响。在化学成分中碳和硅是强烈促进石墨化的元素。（2）冷却速度的影响。冷却速度是影响石墨化过程的工艺因素。三、常用铸铁的牌号、性能及用途三、常用铸铁的牌号、性能及用途（一）灰铸铁的牌号、性能及用途（一）灰铸铁的牌号、性能及用途 1灰铸铁的化学成分、显微组织和性能（1）灰铸铁的化学成分。（2）灰铸铁的显微组织。灰铸铁在室温下的显微组织有三种类型：铁素体（F）片状石墨(G)；铁素体(F)+珠光体(P)片状石墨(G)；珠光体(P)片状石墨(G)。（3）灰铸铁的性能。灰铸铁的性能主要决定于其钢基体的性能和石墨的数量、形状、大小及分布状况。灰铸铁在承受压应力时，

4、其抗压强度与钢材相近。灰铸铁还具有优良的铸造性、良好的吸震性、较低的缺口敏感性、良好的切削加工性、良好的减摩性。（一）灰铸铁的牌号、性能及用途（一）灰铸铁的牌号、性能及用途2灰铸铁的孕育处理(变质处理)经过孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁，也称为变质铸铁。经过孕育处理的灰铸铁，强度有很大的提高，并且塑性和韧性也有所提高。因此，孕育铸铁常用来制造力学性能要求较高，截面尺寸变化较大的大型铸件。3灰铸铁的牌号及用途灰铸铁的牌号用“HT”及数字组成。其中“HT”是“灰铁”两字汉语拼音的第一个字母，其后的数字表示灰铸铁的最低抗拉强度，如HT150表示灰铸铁，其最低抗拉强度是150MPa。常用灰铸铁有:HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350等。4灰铸铁的热处理热处理只能改变灰铸铁的钢基体组织，而不能改变石墨的形状、大小和分布情况。灰铸铁常用的热处理方法有：去内应力退火(时效处理)、软化退火、正火及表面淬火等。（二）球墨铸铁的牌号、性能及用途（二）球墨铸铁的牌号、性能及用途球化处理的方法是在铁液出炉后，浇注前加入一定量的球化剂(稀土镁合金等)和等量的孕育剂，使石墨呈球状析

5、出。1球墨铸铁的化学成分、显微组织和性能（1）球墨铸铁的化学成分。（2）球墨铸铁的显微组织。球墨铸铁按钢基体显微组织的不同，球墨铸铁可分为铁素体(F)球状石墨(G)；铁素体(F)+珠光体(P)球状石墨(G)，珠光体(P)球状石墨(G)三种。（3）球墨铸铁的性能。球墨铸铁与灰铸铁相比，有较高的强度和良好的塑性与韧性，而且球墨铸铁在某些性能方面可与钢相媲美，如屈服强度比碳素结构钢高，疲劳强度接近中碳钢。2球墨铸铁的牌号及用途球墨铸铁的牌号用“T”符号及其后面两组数字表示。“T”是“球铁”两字汉语拼音的第一个字母，两组数字分别代表其最低抗拉强度和最低伸长率。常用球墨铸铁有：QT400-15、QT450-10、QT500-7、QT600-3、QT700-2、QT800-2、QT900-2等。3球墨铸铁的热处理球墨铸铁常用的热处理工艺有：退火、正火、调质、贝氏体等温淬火等。（三）蠕墨铸铁的牌号、性能及用途（三）蠕墨铸铁的牌号、性能及用途蠕墨铸铁是用高碳、低硫、低磷的铁液加入蠕化剂(稀土镁钛合金、稀土镁钙合金、稀土硅铁合金等)，经蠕化处理后获得的高强度铸铁。1蠕墨铸铁的化学成分、显微组织和性能（1

6、）蠕墨铸铁的化学成分。蠕墨铸铁的原铁液一般属于含高碳硅的共晶合金或过共晶合金。（2）蠕墨铸铁的显微组织。蠕墨铸铁的显微组织有三种类型：铁素体(F)蠕虫状石墨(G)；珠光体(P)-铁素体(F)蠕虫状石墨(G)；珠光体(P)-蠕虫状石墨(G)。（3）蠕墨铸铁的性能。蠕墨铸铁的力学性能优于钢基体相同的灰铸铁而低于球墨铸铁，而且蠕墨铸铁在铸造性能、导热性能等方面要比球墨铸铁好。2蠕墨铸铁的牌号及用途蠕墨铸铁的牌号用“RuT”符号及其数字表示。“RuT”是蠕铁两字汉语拼音字母，其后数字表示最低抗拉强度。常用蠕墨铸铁有：RuT500、RuT450、RuT400、RuT350、RuT300。（四）可锻铸铁的牌号、性能及用途（四）可锻铸铁的牌号、性能及用途可锻铸铁是由一定化学成分的白口铸铁经石墨化退火，使渗碳体分解而获得团絮状石墨的铸铁。1可锻铸铁的化学成分、显微组织和性能（1）可锻铸铁的化学成分。（2）可锻铸铁的显微组织。铁素体为基体的黑心可锻铸铁和珠光体为基体的可锻铸铁。（3）可锻铸铁的性能。可锻铸铁的力学性能比灰铸铁高，但可锻铸铁并不能进行锻压加工。2可锻铸铁的牌号及用途可锻铸铁的牌号是由三个字

7、母及两组数字组成。其中前两个字母“KT”是“可铁”两字汉语拼音的第一个字母；第三个字母代表类别，“H”表示“黑心”（即铁素体基体），“Z”表示珠光体基体，“B”表示白心（铸件中心是珠光体，表面是铁素体）；后两组数字分别表示可锻铸铁的最低抗拉强度和最低伸长率。可锻铸铁广泛应用于汽车、拖拉机、机械制造及建筑行业，用于制造形状复杂、承受冲击载荷的薄壁(厚度25mm)、中小型铸件。（五）合金铸铁（五）合金铸铁常用的合金铸铁有耐磨铸铁、耐热铸铁及耐蚀铸铁等。1耐磨铸铁不易磨损的铸铁称为耐磨铸铁。耐磨铸铁包括减磨铸铁和抗磨铸铁两大类。减摩铸铁是在润滑条件下工作的耐磨铸铁，如机床导轨，发动机的汽缸套、活塞环，轴承等。减磨铸铁要求磨损小、摩擦系数小、导热性好、切削加工性好。具有较好的抗磨料磨损的铸铁，称为抗磨铸铁。抗磨铸铁是在无润滑、干摩擦条件下工作的，如犁铧、轧辊、抛丸机叶片、球磨机磨球、拖拉机履带板、发动机凸轮等。2耐热铸铁可以在高温下使用，其抗氧化或抗生长性能符合使用要求的铸铁，称为耐热铸铁。耐热铸铁的牌号用“RT”表示，如HTRSi5、HTRCr16等；如果牌号中有字母“Q”，则表示耐热球墨铸

8、铁，数字表示合金元素的百分质量分数，如QTRSi4、QTRAl22等。耐热铸铁主要用于制作工业加热炉附件，如炉底板、炉条、烟道挡板、废气道、传递链构件、渗碳坩埚、热交换器、压铸模等。（五）合金铸铁（五）合金铸铁3耐蚀铸铁能耐化学、电化学腐蚀的铸铁，称为耐蚀铸铁。常用的耐蚀铸铁有：高硅耐蚀铸铁、高硅钼耐蚀铸铁、高铝耐蚀铸铁、高铬耐蚀铸铁、镍铸铁等。耐蚀铸铁主要用于化工机械，如管道、阀门、耐酸泵、离心泵、反应锅及容器等。常用的高硅耐蚀铸铁的牌号有HTSSi11Cu2CrR、HTSSi15R、HTSSi15Cr4MoR等。牌号中的“HTS”表示耐蚀灰铸铁，R是稀土代号，数字表示合金元素的百分质量分数。如果牌号中有字母“Q”，则表示耐蚀球墨铸铁。金属工艺学时间：2023.10讲授人：单元四非铁金属及其合金模块一模块一 铝及铝合金铝及铝合金非铁金属（或有色金属）是除钢铁材料以外的其他金属材料的总称。常用的非铁金属有：铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、滑动轴承合金、硬质合金等。一、纯铝的性能、牌号及用途一、纯铝的性能、牌号及用途1纯铝的性能铝含量不低于99.00%时为纯铝。纯铝密度是2.7g/c

9、m3，熔点是660，结晶后具有面心立方晶格，无同素异构转变现象，无铁磁性；纯铝有良好的导电和导热性能；纯铝在非工业污染的大气中有良好的耐腐蚀性；纯铝的塑性好(40%，80%)，但强度低(b80100MPa)；纯铝不能用热处理进行强化。2纯铝的牌号及用途纯铝牌号用1四位数字或四位字符表示，牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量。当最低铝百分含量精确到0.01%时，牌号的最后两位数字就是最低铝百分含量中小数点后面的两位。例如，1A99（原LG5），其W(Al)=99.99%；1A97（原LG4），其W(Al)=99.97%。纯铝主要用于熔炼铝合金，制造电线、电缆、电器元件、换热器件以及要求制作质轻、导热与导电、耐大气腐蚀但强度要求不高的机电构件等。二、铝合金二、铝合金铝合金是以铝为基础，加入一种或几种其他元素(如铜、镁、硅、锰、锌等)构成的合金。1铝合金的分类铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两类。变形铝合金塑性较高，适于压力加工。变形铝合金分为热处理不能强化铝合金和热处理能强化铝合金。铸造铝合金适合于铸造加工，不适于压力加工。2变形铝合金（1）防锈铝。它属于热处理不能强化的变形铝合金，一般只

10、能通过冷压力加工提高其强度，主要是Al-Mn系和Al-Mg系合金，如5A02（LE2）、3A21（LF21）等。防锈铝主要用于制造要求具有较高耐腐蚀性的油箱、导油管、生活用器皿、窗框、铆钉、防锈蒙皮、中载荷零件和焊接件等。（2）硬铝。它属于Al-Cu-Mg系合金，如2A11（LY11）、2A12（LY12）等。硬铝主要用于制作中等强度的构件和零件，如铆钉、螺栓，航空工业中的一般受力结构件（如飞机翼肋、翼梁等）。（3）超硬铝。它属于Al-Cu-Mg-Zn系合金，这类铝合金是在硬铝的基础上再添加锌元素形成的，如7A04（LC4）、7A09（LC9）等。超硬铝主要用于制作受力大的重要构件及高载荷零件，如飞机大梁、桁架（图4-2）、翼肋（图4-3）、活塞、加强框、起落架、螺旋桨叶片等。（4）锻铝。它属于Al-Cu-Mg-Si系合金，如2A50（LD5）、2A70（LD7）等。锻铝适于压力加工（如锻压、冲压等），用来制作各种形状复杂的零件（如内燃机活塞、叶轮等）或棒材。3 3铸造铝合金铸造铝合金铸造铝合金是指可采用铸造成形方法直接获得铸件的铝合金。按其所加合金元素的不同，铸造铝合金主要有：Al-

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