资源简介

(共28张PPT)
非铁金属
工业纯铝
Part 01
铝合金的分类及热处理
Part 02
变形铝合金
Part 03
铸造铝合金
Part 04
工业纯铜
Part 05
黄铜
Part 06
青铜
Part 07
白铜
Part 08
镁合金和钛合金
Part 09
滑动轴承合金的分类、牌号性能和用途
Part 10
常用的滑动轴承合金
Part 11
硬质合金的性能、分类、牌号和用途
Part 12
工业纯铝
工业纯铝
纯铝强度σb=80-100MPa, σ0.2=30-50MPa, δ=35-40%, HBS=25-30, 即使是冷变形60-80%, σb=150-180MPa, δ=1-1.5%，难以满足需要，生产中需合金化。
纯铝按纯度分为高纯铝（99.93%~99.996%）、工业高纯铝（99.85%~99.9%）和工业纯铝（98.0%~99.0%）三类。高纯铝主要用于科研，其代号为L01~L04，数字越大，纯度越高；工业高纯铝用于铝合金的原料与特殊化学器械等，其代号为L00~L0；工业纯铝用于管材、线材、板材和棒材，其代号为L1~L6，数字越大，纯度越低。表1是工业纯铝的牌号、化学成分及用途。
工业纯铝
表1 工业纯铝的牌号、化学成分及用途
代号 牌号 化学成分% 用途
Al 杂质总量
L1 1 070 99.7 0.3 垫片、电容、电子管隔离罩、电线、电缆、导电体和装饰件等
L2 1 060 99.6 0.4
L3 1 050 99.5 0.5
L4 1 035 99.0 1.0
L5 1 200 99.0 1.0 不受力而具有某种特性的零件，如电线保护导管、通信系统的零件、垫片和装饰件等
注：L—是铝的汉语拼音第一个字母，读作“铝”
工业纯铝
铸铁的分类
铝合金的分类及热处理
图1 铝及铝合金分类
图1 铝及铝合金分类
铝合金的分类及热处理
铝合金根据成分特点和生产方式的不同，可分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金根据性能的不同又可分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝四种。
按照国家标准（GB3190—1982）规定，防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝代号分别用LF、LY、LC、LD加一组顺序号表示，字母是汉语拼音字母的第一个字母，读作相应的汉字，即LF(铝防)、LY(铝硬)、LC(铝超)和LD(铝锻)。常见的变形铝合金的牌号、性能与用途见表1。
铝合金的分类及热处理
表1 常用变形铝合金的牌号、性能及用途
类别 代号 牌号 半成品种类 状态 力学性能 用途
Rm(MPa) A(%)
防锈铝合金 LF2 5A02 冷轧板材 热轧板材 挤压板材 0 H112 0 167~226 117~157 ≤226 16~18 6~7 10 在液体中工作的中等强度的焊接件、冷冲压件和容器、骨架零件等
LF21 3A21 冷轧板材 热轧板材 挤制厚壁管材 0 H112 H112 98~147 108~118 ≤167 18~20 12~15 —— 要求高的可塑性和良好的焊接性，在液体或气体介质中工作的低荷零件、如邮箱、油管、液体容器、饮料罐等
铝合金的分类及热处理
表1 常用变形铝合金的牌号、性能及用途（续）
类别 代号 牌号 半成品种类 状态 力学性能 用途
Rm(MPa) A(%)
硬铝合金 LY11 2A11 冷轧板材（包铝） 热轧板材 拉挤制管材 0 T4 0 226~235 333~373 ≤245 12 10~12 10 用做各种要求中等强度的零件各构件
冲压的连续部件、空气螺旋桨叶片、局部镦粗的零件（螺栓、铆钉）
LY12 2A12 冷轧板材（包铝） 热轧板材 拉挤制管材 T4 T4 0 407~427 255~275 ≤245 10~13 8~12 10 用量最大、用做各种要求高载荷的零件和构件（但不包括冲压件和锻件）如飞机上的骨架零件、蒙皮、翼梁、铆钉等
LY8 2B11 铆钉线材 T4 J225 —— 主要用作铆钉材料
铝合金的分类及热处理
表1 常用变形铝合金的牌号、性能及用途（续）
类别 代号 牌号 半成品种类 状态 力学性能 用途
Rm(MPa) A(%)
超硬铝合金 LC3 7A03 铆钉线材 T6 J284 —— 受力结构的铆钉
LC4 LC9 7A04 7A09 挤压板材 冷轧板材 热轧板材 T6 0 T6 490~510 ≤240 490 5~7 10 3~6 用作承力构件 和高载荷零件、如飞机上的大梁、行条、加强框、蒙皮、冀肋、起落架零件等、通常多用以取代2A12
铝合金的分类及热处理
表1 常用变形铝合金的牌号、性能及用途（续）
类别 代号 牌号 半成品种类 状态 力学性能 用途
Rm(MPa) A(%)
段铝合金 LD5 2A50 挤压棒材 T6 353 12 用做形状复杂、中等强度的锻件和冲压件、内燃机活塞、压气机叶片、叶轮、圆盘以及其他在高温下工作的复杂锻件，比2A70耐热性好
LD7 2A70 挤压棒材 T6 353 8
LD8 2A80 挤压棒材 T6 423~441 8~10
LD10 2A14 热轧棒材 T6 432 5 高负荷、形状简单的锻件和模锻件
状态符号采用GB/T16475—1996规定代号：0—退火，T4—淬火+自然时效，T6—淬火+人工时效，H112—热加工
变形铝合金
一、防锈铝 （Al-Mn）
又叫耐蚀铝合金，Al-Mn系属于防锈铝，热处理不可强化合金，是用量最大的铝合金之一。
合金与成分特点：牌号少，产量多，最典型的有LF21、主要用于要求高的可焊性和可塑性的地方、在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如油箱、油管、液体容器、饮料罐等。
二、硬 铝
Al-Cu-Mg(-X)系铝合金，热处理可强化合金；大多可自然时效，如要高温使用，可人工时效。 合金牌号多，其中最典型的有LY11（2A11）、LY12（2A12）等。
成分特点：除了Cu、Mg外，Fe小于0.5-0.7%，Si小于0.5%，还需加0.5-1.0Mn，以中和Fe的不利影响，提高耐蚀性。 相组成： α+θ（Al2Cu）和/或S（Al2CuMg ）；在非平衡条件下，还有Al3Mg2、Al20Mn3Cu、Al6(Mn,Fe)等； θ和S共存时时效强化效果最好，S相的耐热性能高于θ相的。
性能与用途：强度高、塑性差、耐蚀性差。LY11——以θ相为主，强度中等（420MPa），不能用于较高的温度， 主要用于飞机等的骨架、紧固件、支柱等； LY12 ——以S相为主，强度较高（470MPa），能用于较高的温度，主要用于飞机等的骨架、蒙皮等需要耐较高温度的构件。
二、硬 铝
存在的主要问题：提高塑性，需均匀化退火；提高强度，需保留挤压效应，不能均匀化处理；如果 i、要求塑性好， ii、要求强度高， iii、抗蚀性差的零件，需包铝 。
三、超硬铝
Al-Zn-Mg(-Cu-X)系铝合金，热处理可强化合金；一般需人工时效。分两类： Al-Zn-Mg系中强可焊铝合金和Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝合金。
（1）Al-Zn-Mg系中强可焊铝合金（σs约400MPa，人工时效合金：无国标牌号，美国AA牌号有7004 、7005、7039等。
成分特点：Zn+Mg小于7.0%，另外还需加Mn、Cr、Zr、Ti，以提高韧性和耐蚀性。 相组成：α+T（Al2Mg3Zn3）+η（Mg2Zn ）。性能与问题：通常，随Zn+Mg含量提高，强度增加，但抗应力腐蚀能力严重下降（需加Cu来解决）；焊接性优良，淬火性好，空冷、挤压后空冷即可。用途：航空、汽车、建筑的焊接件，例如，7005可以用作高速列车的横 梁和飞机用变断面挤压横梁。
三、超硬铝
（2）Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝合金（σs在500MPa以上，人工时效） 合金：国标中典型牌号有LC3、LC4、LC9、LC10，其中 LC4和LC9 大致相当于美国AA牌号的7075合金。
成分特点：Zn+Mg小于8.9%，另外，加0.5-2.5%Cu，可提高塑性、提高抗应力腐蚀能力；加Mn、Cr、Zr、Ti，可以提高淬透性、细晶、提高再结晶温度、提高韧性和耐蚀性。 相组成：很复杂， α +T（Al2Mg3Zn） +T（Al6CuMg4） +η（Mg2Zn ）+ S （Al2CuMg ） + β（Al3Mg2或Al8Mg5 ）。 性能与问题：随Zn+Mg含量提高，强度增加，但抗应力腐蚀能力严重下降 （降Fe、Si）；强度高、塑性差，须均匀化处理；耐蚀性差，须包铝（Al1.0%Zn）。 用途：大型承力结构件，如飞机横梁等。
三、超硬铝
四、锻铝
锻铝多指Al-Mg-Si (-X)系铝合金（也有部分是Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金（耐热））， 锻铝意味着热塑性好，适合锻造。属于热处理可强化合金；一般可自然时效， 但多用人工时效。
四、锻铝
合金牌号多 ，其中最典型的有 LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、 LD11等。LD7、LD8、LD9属于Al-Cu-MgFe-Ni系耐热铝合金（Al9FeNi，耐热）。
四、锻铝
根据Al-Mg2Si为二元相图，以Mg2Si原子配比，制备合金，通常需Si过量（会影响 Mg2Si的溶解度），除此之外，还加Cu（提高强度、耐蚀性）、Mn（提高淬透性）、Cr、Zr、Ti（细晶、提高再结晶温度）。
相组成：α+β（Mg 2Si）； β（Mgl2Si）的脱溶序列为：GP——有序GP——β’——β（可以在亚 稳相的基础上直接生成稳定相，属直接转变的情况）。
1. 成分特点
四、锻铝
热塑性差好，而且随着Cu含量增加，强度增加。
例如，LD2、LD5、 LD6、 LD10，Cu含量增加，有W相（Al4CuMg5Si）、 θ（Al2Cu）、S（Al2CuMg ）产生，强度增加，其中LD10具有良好的硬度、强度、耐磨性，可做钥匙片。
用途：可以用作形状复杂的锻件、模锻件和挤压型材。
2. 性能
四、锻铝
Mg2Si含量增加，淬火敏感性提高，即冷却速率需要更加大一些 ，LD30，Mg2Si 含量1.0-1.4%，冷却速率要求大，挤压后需水环冷却，甚至 需重新水冷淬火； LD31， Mg2Si 含量0.8-1.1%，冷却速率要求小，挤压后直接风冷淬火。
ii、 Mg2Si含量高 1.0% ，存在停放效应的问题 、 含量高 AL-Mg-Si合金淬火后在室温停放一段时间再人工时效的强化效果低于淬火后，立即直接人工时效的强化效果。
3. 问题
四、锻铝
4. 原因
与回归现象有关，自然时效形成大小不一的GP区，再加热人工时效时，则小者消失，大者长大，转化成β’相，并发生Ostwald粗化，这样导致β’相粗化、大小不一、分布不均，强度下降；而直接人工时效，则β’相细小均匀，强度较高。
四、锻铝
5. 防止
加Cu，稳定空位，或与Mg、Si、空位形成迁移能力低的复杂原子团，稳定 GP区；ii、淬后立即进行一次短时预人工时效，使GP区长到稳定尺寸或转成β’相。

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