1、4.5. 鑄 鐵Cast Iron-鑄鐵概述鑄鐵中碳的二種存在方式： Fe3C或合金碳化物 G石墨 灰口鑄鐵：碳全部或大部分以石墨存在鑄鐵 白口鑄鐵：碳主要以滲碳體存在 麻口鑄鐵：碳一部分為石墨，另一部分為滲碳體石墨晶體構造滲碳體晶體構造.4.5. 鑄 鐵Cast Iron 4.5.1 鑄鐵的特點1.成分特點 含碳量 2.11，S.P含量較高。 同樣有普通鑄鐵和合金鑄鐵之分。2.組織特點 白口鑄鐵 以萊氏體為基體 灰口鑄鐵 鋼的基體 + GGraphite 白口鑄鐵 斷口呈雪白色 鑄鐵 灰口鑄鐵 斷口呈灰色 麻口鑄鐵 斷口為雪白色底 + 麻點 FF+PP. 三種組織： 1 珠光體灰鑄鐵 P +

2、 G片 HT200 2 珠光體-鐵素體灰鑄鐵 P+F+G片 HT150 3 鐵素體灰鑄鐵 F +G片 HT100灰鑄鐵的組織 顯微組織：金屬基體 + G片 .其中灰口鑄鐵又以“G形狀的不同，分為： 普通灰鑄鐵 C以片狀 “G可鍛鑄鐵 團絮狀 “G 球墨鑄鐵 球狀 “G； 蠕墨鑄鐵 蠕蟲狀 “G. 鑄鐵灰鑄鐵P基體+G片F基體+G片P+F基體+G片. 鑄鐵可鍛鑄鐵P基體+G團 F基體+G團.F基體+G球 F+P基體+G蠕蟲狀F+P基體+G球 P基體G球 鑄鐵球鐵、蠕墨鑄鐵組織.工業鑄鐵的成分范圍溫度快冷中速冷卻中速冷卻緩冷緩冷緩冷快冷白口鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體灰鑄鐵鐵素體球墨鑄鐵珠光體球墨鑄鐵珠

3、光體可鍛鑄鐵鐵素體可鍛鑄鐵石墨化退火中速冷卻緩冷珠光體蠕墨鑄鐵鐵素體蠕墨鑄鐵Si/Mg/Ce工業鑄鐵的成分范圍與組織.3.性能特點灰口鑄鐵： 鋼的基體組織 + GG石墨的性能：b=1520MPa. 硬度 3-5HBS， =0(1)根本力學性能: 強度、塑性低塑性取決于石墨的外形，尺寸、數量、分布石墨外形越尖，尺寸越大，數量越多，鑄鐵的力學性能越低。灰口鑄鐵 = 鋼 + 孔洞. 耐磨性能好 由于石墨本身有光滑作用。 消振性能好 由于石墨可以吸收振動能量。 鑄造性能好 由于鑄鐵硅含量高, 成分接近于共晶. 切削性能好 由于石墨使車屑容易脆斷，不粘刀。 6切口敏感性低3、鑄鐵的性能特點 力學性能低。

4、由于石墨相當于鋼基體中的裂紋或空洞，破壞了基體的延續性，且易導致應力集中。.4.5.2.灰口鑄鐵的分類及牌號表示 灰鑄鐵 蠕墨鑄鐵 HT/RuT+最低抗拉強度 灰口鑄鐵 球墨鑄鐵 可鍛鑄鐵 QT/KT+最低抗拉強度最低延伸率例： HT100HT350 灰鑄鐵6 個牌號逢50 進一號。 RuT 420. RuT 200 QT 40018 . QT 9002. KTH 35010. KTZ 45006. 灰口鑄鐵的運用見表4.2、4.3 .4.5.3.灰口鑄鐵的熱處置1.特點 a.熱處置不改動G形狀及分布 b.鑄鐵含有合金元素，加熱和冷卻速度要較慢。2.熱處置方法 a.灰鑄鐵的熱處置不明顯改善力學

5、性能，只進展去應力退火，軟化退火和外表淬火如機床導軌、氣缸套外表淬火以提高耐磨性.b.可鍛鑄鐵的石墨化退火工藝白口鐵可鍛鑄鐵的石墨化退火.c.球鐵中由于石墨對基體的割裂作用小，凡用于鋼的熱處置方法，根本上可以在球鐵中運用制品(軋輥與輥環)組織貝氏體基球墨鑄鐵.4.6 有色金屬非鐵金屬 Nonferrous alloys定義:除鐵合金(黑色金屬)以外的一切金屬性能特點:具有獨特的物理、化學性能。分類重金屬(密度3.5); Cu、Ni 等。輕金屬(密度3.5); Al、Mg 等。貴金屬; Au、Ag、Pt 等。稀有金屬; W、Ti、Ra、Nb 等。半金屬; Si、Te、B 等。.4.6 有色金屬非

6、鐵金屬 Nonferrous alloys 4.6.1 鋁及其合金 1 .工業純鋁 相對密度2.7，屬輕金屬，熔點：660， FCC構造，高塑性、耐腐蝕。 工業純鋁 .a、防銹鋁合金， LF21，不可熱處置強化，用于耐蝕零件箱殼體，裝飾資料。b、硬鋁合金，LY12，用于鉚釘，模鍛零件，耐蝕性差c.超硬鋁合金，用于受力較大的構造件。 3.形變鋁合金( deformation aluminum alloy )飛機翼梁(腹板為硬鋁合金)飛機主起落架.D.鍛鋁合金 ( LD ) : Al Mg Si Cu 具有良好的熱塑性,經過固溶處置和人工時效來提高鋁合金的力學性能。常用合金：LD5、LD6、LD1

7、0。壓氣機葉片.4、 鑄造鋁合金 ( cast aluminum alloy )1鑄造鋁硅合金 特點：鑄造性能好是最常用的鑄鋁合金 熱處置：固溶處置 + 時效強化 應 用：發動機缸體，缸蓋，活塞，汽缸頭，曲軸箱等活塞(鋁硅合金.2鑄造鋁 銅合金 ( ZL201ZL203 ) : 較高強度、塑性及耐熱性,但鑄造性能和耐蝕性較差。3鑄造鋁 鎂合金 ( ZL301、ZL302 ) : 較高的強度、韌性及耐蝕性,但鑄造性能和耐熱性較差。汽缸頭ZL203鼓風機用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301).4鑄造鋁鋅合金 ( ZL401、ZL402 ) : 具有良好的鑄造性,經蛻變處置和時效處置后,強度

8、高,但耐蝕性差。大型空壓機活塞(ZL401)鑄造鋁合金( cast aluminum alloy )代號表示：ZL+3個數字 例：ZL101 牌號表示： ZAl+合金元素符號及含量的百倍 例：ZAlMg10.4、鋁合金的熱處置-固溶處置和時效 在固溶處置后的合金隨時間延續而發生進一步強化的景象稱為時效強化( ageing strengthening ) 。背景資料: 1906年德國 Duralumin初次發現。 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。.固溶處置時效處置自然時效人工時效 將鋁合金加熱至單相區

9、恒溫堅持，然后快速冷卻，構成過飽和固溶體的熱處置方法。 固溶處置后的鋁合金強度隨時間而變化的景象稱為時效。. 含4%Cu的鋁合金自然時效曲線.含4%Cu的鋁合金的人工時效曲線*過時效：時效溫度過高、時間過長出現的合金軟化景象.5、蛻變處置蛻變劑： 2/3NaF+1/3NaCl 參與量23組織變化： 細化硅晶體性能變化： 強度提高、塑性改善.4.6.2 銅及其合金 1、工業純銅紫銅 相對密度8.9，熔點為1083，FCC構造 高導電性、導熱性和耐蝕性，高塑性，低強度，無磁性。 無氧銅 TU2 分類 工業純銅 T1T4 銅合金=純銅+Me .銅合金的分類黃銅:Cu Zn 白銅:Cu Ni 青銅:除

10、黃銅和白銅外的一切銅合金 .50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB+bb(Mpa)(%)HB1、黃銅 (brass)1普通黃銅 (common brass)黃銅的組織、性能與含鋅量的關系.1普通黃銅(common brass) 組織： 32Zn 為單相組織 32Zn，為 + 兩相組織。 性能： 塑性好，鑄鍛性能優良、耐磨、耐蝕。 運用： 裝飾資料，管、板、散熱器、冷凝器等。 冷凝器管法蘭閥閘閥.普通黃銅的牌號 H 70含銅量 WCu = 70%黃銅日用黃銅 - H62 ( H59 )彈殼黃銅 - H70 ( H

11、68 )金獎黃銅 - H90.2特殊黃銅 (special brass)定義:在黃銅中參與Al、Fe、Si、Cr、Ni、Sn、Mn 等元素所構成的合金。牌號:H + 其它主加Me符號 + 含Cu量-其它Me含量 例 HPb591 約59Cu、1Pb、40Zn H Al 59 -3含鋁量WAl = 3%含銅量WCu = 59%海軍黃銅 -HSn62 1易切削黃銅 -HPb59 - 1.3、青銅 ( bronze )普通青銅 ( 錫青銅， tin bronze ) 特殊青銅 ( 無錫青銅 ，tin free bronze ) .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

12、錫其含量為WSn = 10%青銅鑄造.1錫青銅(tin bronze) 3 7 10 14壓力加工鑄呵斥形b+.(2)錫青銅 組織： 6 Sn 單相 6 Sn + (為電子化合物，硬脆 常用合金： 含錫量為 314Sn 力學性能： 抗蝕性比黃銅高 鑄造性： 流動性差，但收縮率小，不致密、易滲漏 運用： 閥門，水暖配件，耐磨零件，如齒輪，軸承。 .(3) 鈹青銅 含1.62.3Be。如 QBe2，QBe1.7 性能： 彈性極限、耐磨性、耐蝕性、導熱性高。運用： 精細儀器、儀表的彈性元件.滑動軸承合金各類軸瓦.滑動軸承的構造與特點滑動軸承的構造：軸瓦、軸承內襯滑動軸承特點：與滾動軸承相比，承壓面積

13、大、任務平穩、無噪聲、維修方便.4.7.滑動軸承合金4.7.1 對軸承資料的要求 硬度適中 摩擦系數小 膨脹系數小 能貯藏光滑 軸承合金組織表示圖各類軸瓦組織軟硬兼備1軟基體均勻分布硬質點2硬基體均勻分布軟質點。常用滑動軸承資料：金屬錫基與鉛基、銅基合合、鋁基合金、非金屬塑料、橡膠、粉末冶金含油軸承等.鉛基軸承合金組織(Sn,Cu3Sb ,Pb-Sb共晶體)錫基與鉛基軸承合金顯微組織錫基軸承合金組織(SnSb+CuSb+基體).錫基與鉛基軸承合金巴氏合金牌號表示銅的質量分數為4元素鉛的質量分數為10銻的質量分數是12%鑄造錫基軸承合金ZSnSb12Pb10Cu4.4.7.2 常用軸承合金 1、

14、巴氏合金Babbite Alloys(1) 錫基合金： SnSbCu合金 常用ZChSnSb11-6(6Cu) 組織：SnSb 固溶體 + SnSb 化合物和 CuSn 化合物 軟基體 硬質點 性能： 耐蝕性導熱性減磨性高， 但疲勞強度較低。 運用：大型重要軸承 相 Cu6Sn5紅色星狀+相 SnSb白色方塊+相錫基固溶體，深色基體.1、巴氏合金Babbite Alloys(2)鉛基合金： Pb-Sn-Sb-Cu合金 常用ZChPbSb16-16-2 (16Sn，2Cu) ZChPbSb15-5-3 (5Sn，3Cu)組織： PbSb 固溶體+(SnSb 和 CuSn)化合物性能：均低于錫基合

15、金。運用：車輛發動機軸承 鉛基軸承合金組織(Sn,Cu3Sb ,Pb-Sb共晶體)Pb+ SnSb共晶 基體+ SnSb橙色方塊和Cu2Sb橙色針狀.銅基與鋁基軸承合金銅基軸承合金主要有錫青銅和鉛青銅ZCuSn10Pb1101錫青銅 組織: + 為軟基體，為硬質點高的強度，適用于中速及受力較大的軸承，如電動機、泵、金屬切削機床軸承ZCuPb3030鉛青銅 Cu和Pb不互溶，結晶成銅粒硬+ 鉛基底軟 較高的疲勞強度、 導熱性能，摩擦系數低，適于高速高壓軸承。如航空發動機、高速柴油機軸承等.銅基與鋁基軸承合金密度小、導熱性好、疲勞強度高、耐腐蝕性好，價錢低，廣泛運用于高速重載的汽車、遷延機、柴油機

16、軸承鋁基軸承合金常用牌號 ZAlSn6Cu1Ni1軸承合金運用例如2-內燃機軸瓦.軸承合金運用例如1汽輪發電機軸承.各種軸承合金性能、軸承合金與軸匹配的硬度對應關系軸承合金種類軸承合金硬度HBS與之匹配的軸硬度HBS最大允許壓力/MPa最高允許溫度/抗咬合性磨合性耐蝕性耐疲勞性錫基巴氏合金2030150600100150優優優劣鉛基巴氏合金1530150600800150優優中劣錫青銅501003004007002000200中劣優優鉛青銅408030020003200220250中差差良鋁基合金455030020002800100150劣中優良鑄鐵160180200250300600150差

17、劣優優.4. 7. 粉末冶金資料 一 .概述 1.粉末冶金工藝過程.4. 7. 粉末冶金資料 4.7.1.概述 1.粉末冶金工藝過程 粉末制備壓制成型燒結后加工切削加工、壓力加工、浸漬、熔滲) 2. 粉末冶金的特點 對原資料及制品的順應性強。 高效節能 集資料消費 加工技術 零件制造于一體 資料利用率高可實現少無切削 .4.7.2常用粉末冶金資料 1 .軸承資料 制成多孔資料孔隙占體積的1020%再浸漬光滑油而成，故稱多孔含油軸承。 1 銅基合金 成分錫青銅CuSn6Zn6Pb3粉末加 0.52%石墨 軸承組織 CuSn固溶體 +石墨 + Pb +孔隙 .1鐵基合金： Fe-G ( 0.5 3

18、%)粉末 Fe-G12%)+S(0.51% 軸承組織： 鐵素體 + 滲碳體 +石墨 + 硫化物+孔隙 運用：適用于中速，輕載荷軸承，如 紡織機械，家用電器等。 . 2. 摩擦資料 用于制造離合器，制動器的摩擦片，剎車片。 性能要求： a. 摩擦系數大 b. 耐熱、耐磨 c. 抗咬合、減摩 d. 強度高 資料成分： 銅基鐵基粉末+ + 石棉 + SiO + G + Pb + MoS .性能及運用： 銅基資料：導熱性好，抗蝕，瞬間任務溫度 500800，用于車輛機床離合器。 鐵基資料：高強度，摩擦系數大，瞬間可達 9001000，用于高負荷，高速離合器。. 3.工具資料硬質合金 成分： WC/TiC (高硬度碳化物)+ Co/Ni(粘結劑) 硬度： HRC70 80， 任務溫度可達 1000，切削速度比HSS 高10倍 1鎢鈷類 WCCo 有YG3 YG6，