有色金属及合金钢
3、黄铜
4、白铜
5、青铜
纯铜的特性
纯铜为紫红色,常称紫铜。密度为
8.96g/cm3，熔点为1083℃，面心立方晶 格,无同素异晶转变。 纯铜导电性、导热性极佳，铜合金的导 电、导热性也很好。 铜及铜合金对大气和水的抗蚀能力很高。 铜是抗磁性物质。
纯铜分类、用途及牌号
工业纯铝的分类及牌号
分类：工业纯铝分纯铝(99%﹤wAL﹤99.85)和高纯铝
(wAL﹥99.85%)两类。纯铝又分为铸造纯铝和变形铝两 种。 牌号：铸造纯铝的牌号由“Z”和铝的化学元素符号及 表明铝含量的数字组成，如ZAl99.5表示wAl=99.5%的 铸造纯铝；变成铝的牌号用四位字符体系的方法命名， 即用1×××表示，牌号的最后两位数字表示最低铝百 分含量×100后小数点后两位数字，第二位的字母表示 原始纯铝的改型情况，如为A，表示原始纯铝，若为其 它字母，则表示为原始纯铝的改型。如变形铝1A30表 示wAl=99.30%的原始纯铝。
铸造铝合金
铸造铝合金主要有：
铝—硅系、铝—铜系、铝—镁系及铝—锌系四种，以 铝硅系应用最广泛。 代号用“ZL”加三位数字表示，第一位数表示合金类 别（1为铝—硅系，2为铝—铜系，3为铝—镁系，4为 铝—锌系），第二、三位数字为合金序号。例如ZL102 表示2号铝—硅系铸造铝合金。 牌号由Z和铝的化学元素符号、主要合金元素符号及 合金元素名义百分含量的100倍的数字组成。
双相黄铜显微组织
普通黄铜的应用
H90 （ H80）有优良的耐蚀性、导热性和冷变
形能力，并呈金黄色，有金色黄铜之称。常用 于镀层、艺术装饰品、奖章、散热器等。 H70（H68）俗称三七黄铜，有优良的冷热塑 性变形能力，适宜用冷冲压制造形状复杂而要 求耐蚀的管、套类零件，如弹壳、波纹管等， 故又有弹壳黄铜之称。 双相黄铜 H62、H59 可进行热变形，通常热 轧成棒材、板材。可铸造。
硬铝的应用
超硬铝合金
超硬铝合金为Al-Mg-Zn-Cu系合金, 含有少量的
铬和锰。牌号有LC4、LC6等。锌、铜、镁与 铝形成固溶体和多种复杂的第二相(例如MgZn2、 Al2CuMg、AlMgZnCu等)，合金经固溶处理和 人工时效后，可获得很高的强度和硬度，是强 度最高的一类铝合金。但这类合金的抗蚀性较 差，高温下软化快。用包铝法可提高抗蚀性。
硬铝合金
硬铝合金为Al-Cu-Mg系合金, 另含有少量
锰。它们可以进行时效强化，属于可热 处理强化的铝合金 。
硬
铝
① 低合金硬铝 LY1、LY10等, Mg、Cu含量较低, 塑性好, 强度低。
采用固溶处理和自然时效提高强度和硬度，时效速度较慢。主要 用于制作铆钉，常称铆钉硬铝。形加工性能良好，时效后切削加 工性能也较好。主要用于轧材、锻材、冲压件和螺旋浆叶片及大 型铆钉等重要零件。 ②标准硬铝 LY11等，合金元素含量中等，强度和塑性属中等水 平。退火后变强化的铝合金，亦可进行形变强化。合金中的Cu、 Mg可形成强化相及s相; Mn主要提高抗蚀性, 并起一定固溶强化 作用, 因其析出倾向小, 不参与时效过程; 少量钛或硼可细化晶粒, 提高合金强度 ③ 高合金硬铝 LY12、LY6等，合金元素含量较多，强度和硬度 较高，塑性及变形加工性能较差。用于制作航空模锻件和重要的 销、轴等零件。
铝及铝合金钢
1、金属材料通常可分为几类？
答:通常将金属材料分为有色金属和黑色金 属两大类。黑色金属是指铁、锰、铬及 其合金；除此之外的所有金属都称为有 色金属。 2、与黑色金属相比，有色金属有何特点？ 答：比密度小、比强度高，在空间技术、 原子能、计算机等新型工业部门应用广 泛。
1、工业纯铝的特性、用途及分类；
铝合金的分类
用于制作铝合金的合金元素
大致分为主加元素（硅、铜、 镁、锌、锰等）和辅加元素 （铬、钛、锆等）。铝与主 加元素的二元相图一般都具 有右图所示形式，根据该相 图上最大溶解度D点，把铝合 金分为变形铝合金和铸造铝 合金。 ①变形铝合金：成分在D点以 左的合金，加热到固溶线以 上时，可得到单相固溶体， 塑性好，宜于进行压力加工， 称为变形铝合金。
变形铝合金
变形铝合金包括： 防锈铝合金 硬铝合金 硬铝合金 锻铝合金
防锈铝合金
防锈铝合金中主要合金元素是锰和镁。锰提高
抗蚀能力，并起固溶强化作用。镁固溶强化， 同时降低比重。 防锈铝合金锻造退火后是单相固溶体，抗蚀 性能高，塑性好。不能进行时效硬化，属于不 可热处理强化的铝合金，但可冷变形，利用加 工硬化提高强度。 LF21(Al-Mn合金) 抗蚀性和强度比纯铝高, 有 良好的塑性和焊接性能, 但因太软而切削加工 性能不良。 用于焊接件、容器、管道，或需用 深延伸、弯曲等方法制造的低载荷零件、制品 以及铆钉等。
时间后, 在水中快冷时, θ 相(CuAl2)来不及析出, 合金获得过饱和的 α 固溶体组织, 其强度为 σ b＝250MPa。 若在室温下放置, 随着时间的延续, 强度将逐渐 提高, 经4～5天后, σ b可达400MPa。
回 归
自然时效后的铝合金, 在230～250℃短时
间(几秒至几分钟)加热后, 快速水冷至室 温时, 可以重新变软。如再在室温下放置, 则又能发生正常的自然时效。这种现象 称为回归。一切能时效硬化的合金都有 回归现象。自然时效后的铝合金在反复 回归处理和再时效时强度有所降低。时 效后的铝合金可在回归处理后的软化状 态进行各种冷变形。利用这种现象，可 随时进行飞机的铆接和修理等。
铝合金的时效强化
固溶处理：将成分位于D～F点之间的合金，加热到α
相区，经保温获得单相α 固溶体后迅速水冷，可在室 温下获得过饱和的α 固溶体，这种处理方式称为固溶 处理。 时效强化：固溶处理后得到的组织是不稳定的，有分 解出强化相过渡到稳定状态的倾向。在室温下放置或 低温加热时，强度和硬度会明显升高。这种现象称为 时效强化。在室温下进行的称自然时效；在加热条件 下进行的称人工时效。 时效条件： 合金能在高温形成均匀的固溶体，并且固 溶体中溶质的溶解度必须随温度的降低而显著降低。
双相黄铜
当 wZn=39～45%时，室温下的组织 为α+ β ’。在实际生产条件下，当wZn ＞32%时，即出现α+ β ’组织。β ’相 是以电子化合物CuZu为基的固溶体， 在室温下较硬脆，但加热到456℃以上 时，却有良好的塑性，故含有β ’相的 黄铜适宜热压力加工。广泛用来制作 电器上要求导电、耐蚀及适当强度的 结构件，如螺栓、螺母、垫圈、弹簧 及机器中的轴套等，有商业黄铜之称。
ZL102的铸态显微组织
变质前显微组织
变质后显微组织
硅铝明的性能与应用
硅铝明的主要缺点是铸件致密程度低，强度较低，且
不能热处理强化。为了提高铝硅合金的强度可加入镁、 铜以形成强化相Mg2Si、CuAl2、CuMgAl2等。这样的合 金在变质处理后进行淬火时效，以提高强度，如ZL105、 ZL108等合金。 ZL102铸造性能很好，焊接性能也好，密度小，并有相 当好的抗蚀性和耐热性，但不能时效强化，强度较低， 经变质处理后, σb最高不超过180 MPa。该合金仅适于 制造形状复杂但强度要求不高的铸件，例如仪表、水 泵壳体以及一些承受低载荷的零件。加入镁、铜的 铝—硅系合 金还有较好的耐热性与耐磨性，是制造内 燃机活塞的合适材料。
2、铝合金的分类； 3、铝合金的时效强化；
4、变形铝合金；
5、铸造铝合金。
工业纯铝的特性
密度较小，约为2.7g/cm3 ；面心立方晶格
（FCC）；无同素异晶转变； 导电、导热性好，仅次于银、金、铜。 极强的抗大气腐蚀能力，在空气中铝的表面生 成致密的氧化膜，保护了内部金属不被腐蚀— —钝化现象。但铝不能耐酸、碱、盐的腐蚀； 非磁性、无火花材料； 强度低，塑性好，比强度高；可通过冷变动强 化提高强度、硬度；
普通黄铜
普通黄铜是铜锌二元合金，其退火组织
可以是单相 α 或双相 α+ β ’, 并分别称 为 α 黄铜(或单相黄铜)和双相黄铜。
单相黄铜
wZn＜39%时，室 温组织为单相α 固 溶体， α 相是锌 溶于铜中的固溶体， 塑性好，适宜冷、 热加工。适于制作 冷轧板材、冷拉线 材、管材及形状复 杂的深冲零件。
铜及铜合金
材料工程系金工教研室
课前复习题
1、什么叫时效强化？ 答：淬火后，铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象叫 时效强化，亦称沉淀硬化。 2、纯铝的主要用处是什么？ 答：代替贵重的铜合金，制作导线；配制各种铝合金以及制作要求 质轻、导热或耐大气腐蚀但强度要求不高的器具。
本课内容
1、铜及铜合金的特性
铝—硅系合02）通常称硅铝明。铸
造后几乎全部得到共晶体组织(α +Si), 具有优良的铸造 性能(熔点低、流动性好、收缩小)。 在一般情况下，ZL102的共晶体由粗针状硅晶体和α 固溶体构成, 强度和塑性都较差。 浇铸前向合金液中加 入占合金重量2%～3%的变质剂(常用钠盐混合物: 2/3NaF+1/3NaCl)以细化合金组织, 显著提高合金的强 度及塑性。这种处理方法即是变质处理。 经变质处理后的组织是细小均匀的共晶体加初生 α 固 溶体,获得亚共晶组织是由于加入钠盐后，铸造冷却较 快时共晶点右移的缘故。
超硬铝
超硬铝合金多用于制造受力大的重要构件，例
如飞机大梁、起落架等。
锻铝合金
锻铝合金为Al-Mg-Si-Cu或Al-Cu-
Mg-Ni-Fe系合金。牌号有LD5、LD7、 LD10等。合金的元素种类多但用量 少，有良好的热塑性、铸造性能和 锻造性能，并有较高的机械性能。 这类合金主要用于承受重载荷的锻 件和模锻件，通常要进行固溶处理 和人工时效。
黄 铜
黄铜以锌为主要合金元素的铜
汽车中常用的金属材料
3．合金渗碳钢
渗C钢的牌号（摘自GB/T3077-1999）（渗C: 930℃，回火：200 ℃）
淬
透
钢号
性
主 要 化 学 成 分, %
C
Mn
Cr，Ni
预备处理／ 淬火, ℃
机械性能
b
s
aKU2
MPa MPa J
20Cr 低
0.17~0.24 0.50~0.80 0.70~1.00
2.碳钢的牌号及用途
碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢
（1）普通碳素结构钢 有害杂质硫、磷和非金属夹杂物较多，同等情况下塑性、韧性较低；但冶炼容易、工艺性好且 价格便宜，能满足一般工程构件和普通零件的性能要求，因此应用广泛。一般用于受力不大、制 造要求不高的机械零件（如螺钉、螺母）和厂房、桥梁、船舶等建造结构件。 普通碳素结构钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音第一个字母“Q”、屈服点数值、质量等级符 号和脱氧方法符号四个部分按顺序组成。如：Q235－AF表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢。
汽车中常用的金属材料
本章内容 一、金属材料的主要性能 二、汽车常用金属材料 三、汽车材料的热处理 四、汽车非金属材料
第二讲 汽车常用材料
❖ 碳素钢 ❖ 合金钢 ❖ 铸铁 ❖ 有色金属及合金 ❖ 非金属材料 ❖ 复合材料
一、碳钢
钢铁材料 以铁、碳为基础的铁碳合金。 碳素钢 碳的质量分数(含碳量)小于2.11％的铁碳合金称为碳素钢。 铸铁 碳的质量分数大于2.11％、小于6.67％的铁碳合金为铸铁。
类型：
合金结构钢 合金工具钢 特殊性能钢
合金结构钢的牌号由两位数字＋元素符号（或汉字）＋数字三个部分组成。前两位数字表示该钢 的平均含碳量的万分数；元素符号（或汉字）表示钢中含有的主要合金元素，后面的数字表示合金元 素的含量。合金元素含量小于1.5％时不标。
钢材的分类及标号
钢材的一般知识一、黑色金属、钢和有色金属在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢与有色金属的基本概念。
1、黑色金属是指铁和铁的合金。
如钢、生铁合金、铸铁等。
钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。
生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。
把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。
铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金，铁合金是炼钢的原料之一，在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。
2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。
钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。
通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。
钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。
3、有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。
另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。
以上这些有色金属都称为工业用金属，此外还有贵重金属：铂、金、银等和稀有金属，包括放射性的铀、镭等。
二、钢的分类钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。
为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。
钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。
钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下八种：1、按品质分类(1) 普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）(2) 优质钢（P、S均≤0.035%）(3) 高级优质钢（P＜0.035%，S≤0.030%）2.、按化学成份分类1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（0.25＜C≤0.60%）；c.高碳钢（C＞0.60%）。
2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）b.中合金钢（合金元素总含量为5~10%）c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。
(完整)合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察与分析
合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察与分析实验目的实验说明实验内容及方法指导实验报告要求思考题一：实验目的(1)观察各种常用合金钢、有色金属和铸铁的显微组织.（2)分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用。
二:实验说明1．几种常用合金钢的显微组织一般合金结构钢、低合金工具钢都是低合金钢。
即合金元素总量小于5％的钢,由于加入了合金元素，使相图发生了一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢没有质的区别。
热处理后的显微组织仍然可借助C曲线来分析，除了Co元素之外，合金元素都使C曲线右移，所以低合金钢用较低的冷却速度即可获得马氏体组织。
例如，除作滚动轴承外，还广泛用作切削工具、冷冲模具、冷轧辊及柴油机喷嘴的GCrl5钢，经过球化退火、840～C油淬和低温回火，得到的组织为隐针或细针回火马氏体和细颗粒状均匀分布的碳化物以及少量残余奥氏体.高速钢是一种常用的高合金工具钢.如W18Cr4V高速钢，因为含有大量合金元素，使Fe-Fe3C相图中点E 大大向左移动,所以它虽然只含有w（C）=0．7%~0．8％碳，但已经含有莱氏体组织。
在高速钢的铸态组织中可看到鱼骨状共晶碳化物，如图1所示。
这些粗大的碳化物，不能用热处理方法去除，只能用锻造的方法将其打碎.锻造退火后高速钢的显微组织是由索氏体和分布均匀的碳化物组成（图2)。
大颗粒碳化物是打碎了的共晶碳化物。
高速钢淬火加热时，有一部分碳化物未溶解,淬火后得到的组织是马氏体、碳化物和残余奥氏体(图3）。
碳化物呈颗粒状,马氏体和残余奥氏体都是过饱和的固溶体,腐蚀后都呈白色，无法分辨，但可看到明显的奥氏体晶界。
为了消除残余奥氏体，需要进行三次回火，回火后的显微组织为暗灰色回火马氏体、白亮小颗粒状碳化物和少量残余奥氏体，如图4所示。
图1 W18Cr4V钢铸态组织图2 W18Cr4V钢锻后退火组织图3 W18Cr4V钢的淬火组织图4 W18CNV钢的淬火回火组织2．铸铁的显微组织依铸铁在结晶过程中石墨化程度不同，可分为白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁.白口铸铁具有莱氏体组织而没有石墨，碳几乎全部以碳化物形式(Fe3C)存在；灰口铸铁没有莱氏体，而有石墨,即碳部分或全部以自由碳、石墨的形式存在。
常用金属材料介绍
常用金属材料金属材料来源丰富，并具有优良的使用性能和加工性能，是机械工程中应用最普遍的材料，常用以制造机械设备、工具、模具，并广泛应用于工程结构中。
金属材料大致可分为黑色金属两大类。
黑色金属通常指钢和铸铁；有色金属是指黑色以外的金属及其合金，如铜合金、铝及铝合金等。
1.2.1 钢钢分为碳素钢（简称碳钢）和合金两大类。
碳钢是指含碳量小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、磷杂质的铁碳合金。
工业用碳钢的含碳量一般为0.05%～1.35%。
为了提高钢的力学性能、工艺性能或某些特殊性能（如耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等），冶炼中有目的地加入一些合金元素（如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等），这种钢称为合金钢。
（一）碳钢1．碳钢的分类碳钢的分类方法有多种，常见的有以下三种。
（1）按钢的含碳量多少分类分为三类：低碳钢，含碳量<0.25%；中碳钢，含碳量为0.25%～0.60%；高碳钢，含碳量>0.60%。
（2）按钢的质量（即按钢含有害元素S、P的多少）分类分为三类：普通碳素钢，钢中S、P含量分别≤0.055%和0.045%；优质碳素钢，钢中S、P含量均≤0.040%；高级碳素钢，钢中S、P含量分别≤0.030%和0.035%。
（3）按钢的用途分类分为两类：碳素结构钢，主要用于制造各种工程构件和机械零件；碳素工具钢，主要用于制造各种工具、量具和模具等。
2．碳钢牌号的表示方法（1）碳素结构钢碳素结构钢的牌号由屈服点“屈”字汉语拼音第一个字母Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z）等四部分按顺序组成。
其中质量等级按A、B、C、D顺序依次增高，F代表沸腾钢，b代表镇静钢，Z代表镇静钢等。
如Q235-A·F表示屈服强度为235Mpa的A 级沸腾碳素结构钢。
（2）优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。
这两位数字代表钢中的平均含碳量的万分之几。
例如45钢，表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。
金属材料的分类
金属材料的分类金属材料是工程材料中最常用的一类材料，其种类繁多，性能各异。
根据金属材料的化学成分、晶体结构和加工工艺，可以将金属材料分为多种不同的类型。
在工程实践中，对金属材料的分类具有重要的指导意义，可以帮助工程师们选择合适的材料，从而满足不同工程应用的需求。
一、按化学成分分类。
1. 铁基金属材料。
铁基金属材料是指铁作为主要合金元素的金属材料，包括纯铁和各种铁合金。
其中，纯铁主要用于制作磁性材料和电工材料；铁合金包括碳钢、合金钢和铸铁等，具有优良的机械性能和耐磨性，广泛应用于机械制造、建筑工程和汽车制造等领域。
2. 非铁基金属材料。
非铁基金属材料是指除铁以外的金属材料，主要包括有色金属和贵金属。
有色金属包括铜、铝、镁、镍、锌等，具有良好的导电性和导热性，广泛应用于电子工业和航空航天领域；贵金属如金、银、铂等，具有优异的化学稳定性和抗腐蚀性，常用于珠宝制作和化工工业。
二、按晶体结构分类。
1. 非晶金属材料。
非晶金属材料是指具有非晶态结构的金属材料，其原子排列呈无序状态。
非晶金属材料具有优异的磁性和耐蚀性，适用于制作磁性材料和特种工艺品。
2. 结晶金属材料。
结晶金属材料是指具有晶体结构的金属材料，根据晶体结构的不同可以分为立方晶体、六方晶体和四方晶体等。
结晶金属材料在加工过程中容易形成晶粒，对材料的力学性能和加工性能有重要影响。
三、按加工工艺分类。
1. 塑性变形金属材料。
塑性变形金属材料是指通过塑性加工工艺改变其形状的金属材料，包括锻造、轧制、拉拔等工艺。
塑性变形金属材料具有良好的塑性和韧性，适用于制作各种形状复杂的零部件。
2. 非塑性变形金属材料。
非塑性变形金属材料是指通过非塑性加工工艺改变其形状的金属材料，包括切削、焊接、涂覆等工艺。
非塑性变形金属材料具有较高的硬度和强度，适用于制作耐磨、耐热的工件。
综上所述，金属材料的分类可以根据化学成分、晶体结构和加工工艺进行划分。
不同类型的金属材料具有各自独特的性能和用途，工程师们在选择材料时需要根据具体的工程需求进行合理的选择，以确保工程的质量和性能。
金属材料概述简介
常用金属材料概述金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料构成的，并具有具有金属特性的工程材料。
金属材料种类繁多，用途广泛，按化学组成分类，金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。
黑色金属主要是指以铁或以铁为主形成的金属材料，即钢铁材料，如钢和生铁。
有色金属是指除钢铁材料以外的其他金属，如金、银、铜、铝、镁、钛、锌、锡、铅等。
生产中使用最多的黑色金属是钢和铸铁，有色金属是铜及铜合金、铝及铝合金。
钢的种类繁多，通常按钢中是否加入合金元素，将钢分为碳钢和合金钢。
合金钢按钢的用途可分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢，还可按成分、冶金质量及组织等进行分类。
钢的性能根据不同的种类有不同的特点，其中碳素结构钢易于冶炼，工艺性能好，价格低廉，在力学性能上一般能满足普通工程构件及机器零件的要求，工程上用量很大，一般不进行热处理；低合金机构钢由于强度很高，被广泛用于建筑、石油、化工、铁道、造船等许多部门。
钢的热处理工艺是指根据钢在加热和冷却过程中的组织转变规律所制定的钢在热处理时具体的加热、保温和冷却的工艺参数。
热处理工艺种类很多，根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同，钢的热处理工艺可分为：普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理、化学热处理及特殊热处理（形变热处理、真空热处理等）。
根据热处理在零件生产工艺流程中的位置和作用，热处理又可分为预备热处理和最终热处理。
铸铁是一种以铁、碳、硅为主要成分且在结晶过程中具有共析转变的多元铁基合金。
其化学成分一般为：ωC =2.0%～4.0%、ωsi=1.0%～3.0%、ωMn=0.1%～1.0%、ωs=0.02%～0.25%、ωp=0.05%～1.5%。
为了提高铸铁的力学性能，有时在铸铁中添加少量Gr、Ni、Cu、Mo等合金元素制成合金铸铁。
铸铁是一种被广泛使用的金属材料，主要是由于它的生产工艺简单、成本低廉并具有优良的铸造性能、可切削加工性能、耐磨性能及吸震性等，因此铸铁广泛用于机械制造、冶金、矿山及交通运输等工业部门。
实验 合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察
(2) 观察各类成分的合金要结合相图和热处 理条件来分析应该具有的组织，着重区别 各自的组织形态特点。
(3) 认识组织特征之后，再画出所观察试样 的显微组织图。画组织图时应抓住组织形 态的特点，画出典型区域的组织。
实验四 合金钢、铸铁、有色 金属的显微组织观察
一、实验目的
(1) 观察各种常用合金钢、有色金属和铸铁 的显微组织。
(2) 分析这些金属材料的组织和性能的关系 及应用。
二、实验原理
1．几种常用合金钢的显微组织
图4.1 W18Cr4V钢的铸态组织
图4.2 W18Cr4V钢锻后退火组织
图4.3 W18Cr4V钢的淬火组织
图4.4 微组织
图4.5 F基体口铸铁
图4.6 P+F基体球墨铸铁 图4.7 P基体可锻铸铁
3．几种常用有色金属的显微组织
图4.8 未变质处理的硅铝明合金组织 图4.9 经变质处理后硅铝明合金组织
图4.10 单相黄铜的组织特征
图4.11 双相黄铜
三、实验内容及方法指导
四、实验报告要求
(1) 写出实验目的。 (2) 分析讨论各类合金钢组织的特点，并与
相应碳钢组织作比较，同时把组织特点与 性能和用途联系起来。 (3) 分析讨论各类铸铁组织的特点，并同钢 的组织作对比，指出铸铁的性能和用途的 特点。
几种常见的金属
铁及少量碳、硅、锰几 乎不含硫、磷
0.03%～2%
白口铁：用于炼钢 灰口铁：制造化工机械、铸件 球墨铸铁：机械强度高，可代替 钢
硬而脆、无韧性、可铸 不可锻
碳素钢（低碳钢、中碳钢、高碳 钢） 合金钢（锰钢、不锈钢、硅钢、 钨钢）
坚硬、韧性大、塑性好、 可铸、可锻、可压延
炼钢和炼铁的比较
生铁冶炼
炼钢
一、铁
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
合金：由一种金属跟其他一种或几种几种金 用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳元素
有色金属：其余的金属，如铜、铂、金等。
属（或金属跟非金属）一起熔合而成 铁矿石、焦炭、空气、石灰石
用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳元素 铁矿石、焦炭、空气、石灰石
的具有金属特性的物质。 解答：设需要含为80%的赤铁矿石的质量为x
生铁1600吨含纯为1600吨×（1－2%）= 1568吨
合 x×80% 1568吨
合金：由一种金属跟其他一种或几种几种金
生铁 铸造生铁
球墨铸铁
属（或金属跟非金属）一起熔合而成
金 铁及少量碳、硅、锰几乎不含硫、磷
解答：设需要含为80%的赤铁矿石的质量为x 生铁1600吨含纯为1600吨×（1－2%）= 1568吨
解答：设需要含为80%的赤铁矿石的质量为x
生铁1600吨含纯为1600吨×（1－2%）= 1568吨
高温
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
160
112
x×80% 1568吨
解得： x = 2800吨
答：需这种赤铁矿石2800吨。
二、其他几种常见的金属
原料 铁矿石、焦炭、空气、石灰石 生铁、废钢
有色金属及合金
铍青铜
以铍为基本合金元素的铜基合金称为铍青铜。其含铍量 约为1.7％～2.5％。铜里添加少量铍，就会使合金性能发生 很大的变化。铍青铜不仅强度、硬度、弹性和耐磨性很高， 而且抗蚀性、导热性、导电性、耐寒性也非常好，此外，还 有无磁性、受冲击时不产生火花等特性。在工艺性方面，它 承受冷、热压力加工的能力很强，铸造性能也好。铍青铜主 要用于制作各种重要用途的弹簧、弹性元件、钟表齿轮和航 海罗盘仪器中的零件、防爆工具和电焊机电极等。其主要缺 点是价格太贵，妨碍了它在工业中的大量应用。铍青铜的编 号方法是：“Q”＋“铍”＋铍元素的含量。
在有色金属中，还有各种各样的分类方法。比如， 按照比重来分，铝、镁、锂、钠、钾等的比重小于 4.5，叫做“轻金属”，而铜、锌、镍、汞、锡、 铅等的比重大于4.5，叫做“重金属”。像金、银、 铂、锇、铱等比较贵，叫做“贵金属”，镭、铀、 钍、钋、锝等具有放射性，叫做“放射性金属”， 还有像铌、钽、锆、镥、金、镭、铪、铀等因为地 壳中含量较少，或者比较分散，人们又称之为“稀 有金属”
铜的合金化
纯铜的强度不高，用加工硬化方法虽可提高铜的强度， 但却使塑性大大下降，因此常用合金化的方法来获得强 度较高的铜合金作为结构材料。加入合金元素使铜的强 度提高，最常用的固溶强化元素是锌、锡、铝、镍等。 鎵、铟、钯、铂等元素在铜中的溶解度虽大，但比较稀 少，故不常用；镁、硅等元素在铜中的溶解度随温度的 降低而降低，因此，它们加入铜后，可使合金具有时效 强化的性能；当铜中加入元素超过最大溶解度以后，便 会出现过剩相，它们多为硬而脆的金属化合物，数量少 时，可使强度提高，塑性降低；数量多时，会使强度和 塑性同时大大降低。
硅青铜
硅在铜中的最大溶解度为人4.6%，室温时下降到3％。硅 青铜具有比锡青铜高的机械性能和低的价格，而且铸造性能 和冷、热压力加工性能都很好。向硅青铜中加入镍，可形成 金属间化合物Ni2Si，使硅青铜能够通过淬火时效进一步提高 合金的机械性能。含镍硅青铜还具有很高的导电性、抗蚀性 和耐热性，因而广泛用于航空工业(作导向衬筒等重要零件)和 长距离架空的电话线和送电线。向硅青铜、尤其是含镍的硅 青铜中加入1.0％～1.5％锰可以显著提高合金的强度和耐磨 性，向硅青铜加入适当数量的铅可以大大提高合金的耐磨性， 能代替磷青铜与铅青铜制作高级轴瓦。硅青铜的编号方法采 用“Q”＋“硅”＋硅元素的含量。
几种常见的有色金属及合金钢
金属材料基本知识讲解
新冶能化机动处----周舒
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XINJIANG ZHONGTAI CHEMICAL(GROUP)CO.,LTD.
钢、铁材料简述
通常铸铁分类如下 1、灰铸铁 2、孕育铸铁 3、蠕墨铸铁 4、可锻铸铁 5、球墨铸铁 通过在浇筑前往铁水加入一定
量的球化剂（如稀土镁合金）和墨化剂，以促 进碳呈球形结晶而获得铸铁。
二、钢的分类
钢是含碳量小于等于2%的铁碳合金 1、按化学成分分类：可以分为碳素钢和合金钢 碳素钢包括工业纯铁（含碳≤0.04%）、低碳钢（含
三、钢铁材料的分类
3、管材 钢管按形状分为园、扁、方、六角及 异性钢，按生产方式分为无缝钢管和焊接钢管两 大类
4、丝材 丝材是线材的一次冷加工产品，钢丝除 可直接使用外，还可以生产钢丝绳。
各类钢铁材料牌号的表示方法
一、铸铁牌号表示方法
1、灰铸铁 HT250 HT ——表示灰铸铁代号 250——表示抗拉强度（MPa) 2、球墨铸铁 QT400-18 QT——表示球墨铸铁代号 400——表示抗拉强度（MPa) 18—— 表示伸长率%