第七章-有色金属及其合金-&-第八章-机械零件的选材及加工路线

钟毅_金属材料及热处理学课程重要部分，自行整理，请勿乱传。——Y.Z.第七章有色金属及其合金一、铝合金1.铝合金系列铝合金化元素系列一系纯Al+少量杂质纯铝二系Al-Cu硬铝三系Al-Mn防锈铝四系Al-Si铸造铝五系Al-Mg防锈铝六系Al-Mg-Si可锻铝七系Al-Zn超硬铝八系Al-Li\Mn、Mg系是热处理不可强化变形铝合金；Cu、Mg-Si、Zn系是热处理可强化变形铝合金；Si系为铸造铝合金。2.铝合金的分类铝及铝合金变形铝纯铝高纯工业纯热处理可强化：Al-Mn、Al-Mg（防锈铝）热处理不可强化：Al-Cu（硬铝）、Al-Mg-Si（锻铝）、Al-Zn-Mg（超硬铝）锻造铝：Al-Si、Al-Zn、Al-Mg变形铝：加热时形成固溶体组织，塑性较好，适于变形加工；铸造铝：冷却时发生共晶反应，熔点低，流动性好，适于铸造。3.防锈铝合金的定义主要是Al-Mn系及Al-Mg系合金，具有喝高的塑性、抗腐蚀性，良好的焊接性能以及中等强度，属于不可热处理强化铝合金。钟毅_金属材料及热处理学课程重要部分，自行整理，请勿乱传。——Y.Z.二、铜合金1.分类与牌号紫铜（T，TU无氧铜，TUP磷脱氧铜）、黄铜-Zn（H）、白铜-Ni（B）、青铜-Sn-Be-Al（Q）2.氢气病普通紫铜在含氢的还原性气氛中加热时，或在其他高温场合下接触含氢气的气氛时，氢会渗入铜体内，与晶界的氧化亚铜发生作用，产生高压水蒸气，使铜变脆甚至开裂。3.脱锌黄铜在腐蚀介质中，锌优先溶解而在工件表面上残留一层多孔状的纯铜，致使工件破坏。4.季节病（季节性破裂/季裂）又称为应力腐蚀或自动破裂（自裂），是指含锌高于20%的黄铜有内应力存在时，在潮湿大气特别是在含氨、铵盐的大气或在汞盐的溶液中发生腐蚀破裂现象。三、钛合金1.分类与牌号根据合金元素的种类、数量及室温组织的不同，可将钛合金分为三大类：α钛合金、β钛合金、（α+β）钛合金。其主要取决于添加的α稳定元素（Al、B）、β稳定元素（Cr、Mo、V）及中性元素（Sn、Zr）的量α钛合金TA+编号TA7β钛合金TB+……TB2（α+β）钛合金TC+……TB42.合金化一般规律钛合金有四个基本相为α、β、α2、γ，其表现出不同性能：耐热性顺序γ＞α2＞α＞α+β＞β；塑性顺序γ＜α2＜α＜α+β＜β。（1）传统耐热钛合金：选择高合金化的α或近α钛合金添加较多α稳定元素（Al）和中性元素（Sn，Zr）进行固溶强化；添加微量Si进行硅化物弥散强化；添加可改善高温抗氧化的元素Nb。（2）结构钛合金：选择眼稳定的β或α+β两相钛合金添加β稳定元素（Cr、Mo、V）进行固溶强化，β相分解产生第二相进行弥散强化；调控第二相形状、数量、大小、分布进行调控合金的强度、塑性、韧性及工艺性能。（3）以有序金属间化合物为基的耐热钛合金：克服α2与γ的室温脆性，即韧化对于α2而言韧化途径，添加某些β稳定元素（Mo、V），产生少量β塑性相，细化晶粒和激活非基面滑移，形成α2+β两相合金。对于β而言热化途径，添加少量β稳定元素（Cr），细化晶粒、激活孪晶和减小单位晶胞体积来获得γ+α2两相合金。四、镁合金1.常见牌号钟毅_金属材料及热处理学课程重要部分，自行整理，请勿乱传。——Y.Z.纯镁：Mg+数字镁合金：1~2字母（化学元素）+1~2数字（对应元素含量）AZ91：Mg-Al-Zn，9%Al，1%Zn；AM20：Mg-Al-Mn，2%Al，＜1%Mn。2.热处理热处理类型主要包括均匀退火、回复与再结晶退火、淬火及时效。特点：（1）大多数合金元素在镁中扩散系数低，使镁合金在结晶过程中易形成枝晶偏析，因此镁合金在变形前都要进行均匀化退火。若偏析严重，采用分段加热工艺以防止过烧。（2）采用再结晶退火时，需注意镁合金晶粒在高温下有易长大的倾向，同时其变形时允许的变形程度较小，因此再结晶退火温度不应太高，且应在造成残余应力的工序后应立即进行，以消除内应力。（3）镁合金在淬火后强度有较大的提高，Mg-Al-Zn系同时还大大提高塑性，因此往往在T4状态下使用。另外，Mg-Mn系、Mg-Al-Zn等脱溶过程简单，往往从过饱和固溶体中直接析出与基体不共格的平衡相，不存在预脱溶期和过渡相，因而时效强化效果不大。但Mg-Zn-Zr-RE系合金中，过饱和固溶体有类似Al-Cu系合金的脱溶过程，故这类合金有明显的时效强化效果。（4）由于镁合金合金元素扩散系数小，过饱和固溶体比较稳定，故翠或冷却速度无严格要求，淬火加热后通产更采用在静止或路运动空气或80~95℃热书中冷却即可实现淬火。另外，由于过饱和固溶体难于分解，绝大多数镁合金对自然失效不敏感，淬火后在室温下放置仍能保持淬火状态的原有性能，因此不存在自然失效，人工时效的时间也较长。（5）镁合金氧化倾向较大，为了避免燃烧事故发生，热处理加热炉内应保持一定过得中性气氛或通入SO2气体保护。第八章机械零件的选材及加工路线一、失效的定义与形式定义：材料或零件使用过程中，由于工作环境的作用引起尺寸、形状、性能或组织的变化，而失去规定功能的现象。形式：变形失效、断裂失效、表面损伤变形失效：材料在载荷作用下，其尺寸或形状的变化超过了所允许的范围，导致材料不能胜任预定的功能或妨碍了其他零件的正常运行。包括弹性变形失效、塑性变形失效、蠕变变形失效。断裂失效：机制产品最主要和最具危险性的失效，按照断裂性质分为人心断裂、脆性断裂、疲劳断裂。表现损伤失效：零件表面失去正常工作所必须的形状、尺寸和表面粗糙度造成的失效。常见的有表面疲劳、表面磨损、腐蚀破坏等。二、失效原因设计不合理、选才不当、加工工艺不合理、安装使用不当三、选材基本原则满足使用性能、满足工艺性能、满足经济性、资源与环境关系的角度