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１．０ ００ １ １１ ．０ ００ ～ １４．００ ≤ ０．０５０ ≤ ０．０９０１０６０～ １１００ 水６３７２０１ １１ ８２２９ＺＧＭｎ１３－３０．９０～ １．３００．３０～ ０．８０１ １１ ．０ ００ ～ １４．００ ≤ ０．０５０ ≤ ０．０８０１０６０～ １１００ 水６８６２５１ １１ ８２２９ 用于結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、要求以韌性 為主的高沖擊 鑄件，如覆帶板 等 ＺＧＭｎ１３－４０．９０～ １．２００．３０～ ０．８０１ １１ ．０ ００ ～ １４．００ ≤ ０．０５０ ≤ ０．０７０１０６０～ １１００ 水７３５３５１ １１ ８２２９ 注：牌號(hào)、化學(xué)成分、熱處理、力學(xué)性能摘自ＧＢ５６８０—８５《高錳鋼鑄件技術(shù)條件》。 高錳鋼由于鑄態(tài)組織是奧氏體＋碳化物，而碳化物要沿奧氏體晶界析出，降低了鋼的韌性與 耐磨性，所以必須進(jìn)行水韌處理。所謂“水韌處理”，是將高錳鋼鑄件加熱到１０ ０００～１１０ ００°Ｃ，使 碳化物全部溶解到奧氏體中，然后在水中急冷，防止碳化物析出，獲得均勻的、單一的過(guò)飽和單相 奧氏體組織。這時(shí)其強(qiáng)度、硬度并不高，而塑性、韌性卻很好（σ≥６３７～７３５ＭＰａ，δ≥２０％～ ｂ５ ·６８· ３５％，硬度≤２ ２２９ＨＢＳ，Ａ≥１ １１８Ｊ）。但是，當(dāng)工作時(shí)受到強(qiáng)烈的沖擊或較大壓力時(shí)，則表面因塑 Ｋ 性變形會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷變形強(qiáng)化，從而使表面層硬度提高到５００～５ ５５０ＨＢＷ，因而獲得高的耐磨 性，而心部仍然保持著原來(lái)奧氏體所具有的高的塑性與韌性，能承受沖擊。當(dāng)表面磨損后，新露 出的表面又可在沖擊和磨損條件下獲得新的硬化層。因此，這種鋼具有很高耐磨性和抗沖擊能 力。但要指出，這種鋼只有在強(qiáng)烈沖擊和磨損下工作才顯示出高的耐磨性，而在一般機(jī)器工作條 件下高錳鋼并不耐磨。 高錳鋼被用來(lái)制造在高壓力、強(qiáng)沖擊和劇烈摩擦條件下工作的抗磨零件，如坦克和礦山拖拉 機(jī)履帶板、破碎機(jī)顎板、挖掘機(jī)鏟齒、鐵道道岔及球磨機(jī)襯板等。 １．５ 有色金屬 １．５．１ 鋁及鋁合金 １．工業(yè)純鋁 純鋁為面心立方晶格，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，呈銀白色。塑性好（ψ≈８０％）、強(qiáng)度低（σ＝８０～ １０ ００ＭＰａ），一般不能作為結(jié)構(gòu)材料使用，可經(jīng)冷塑性變形使其強(qiáng)化。鋁的密度較�。s２．７×１０３ ｂ ３ ｋｇ／ｍ），僅為銅的三分之一；熔點(diǎn)６６０°Ｃ；磁化率低，接近非磁材料；導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，僅次于銀、銅、 金而居第四位。鋁在大氣中其表面易生成一層致密的ＡｌＯ薄膜而阻止進(jìn)一步的氧化，故耐大 ２３ 氣腐蝕能力較強(qiáng)。 根據(jù)上述特點(diǎn)，純鋁主要用于制作電線、電纜，配制各種鋁合金以及制作要求質(zhì)輕、導(dǎo)熱或耐 大氣腐蝕但強(qiáng)度要求不高的器具。 純鋁中含有鐵、硅等雜質(zhì)，隨著雜質(zhì)含量的增加，其導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐大氣腐蝕性及塑性將 下降。 工業(yè)純鋁分未加壓力加工產(chǎn)品（鋁錠）和壓力加工產(chǎn)品（鋁材）兩種。按ＧＢ１１９６—８ ８８規(guī)定， 鋁錠的牌號(hào)有Ａ１９ ９９．７、Ａ１９ ９９．６、Ａ１９ ９９．５、Ａ１９９、Ａ１９８五種。鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于９ ９９．０％的鋁材為 純鋁。按ＧＢ／Ｔ１６４７４—１９ ９９６規(guī)定，鋁材的牌號(hào)有１０７０Ａ、 １０６０、１０５０Ａ、１０３５、１２０ ００等（即化學(xué)成分近似于舊牌號(hào)Ｌ１、 Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５），牌號(hào)中數(shù)字越大，表示雜質(zhì)的含量越高。 ２．鋁合金分類(lèi) 由于純鋁的強(qiáng)度低，向鋁中加入硅、銅、鎂、鋅、錳等 合金元素制成鋁合金，具有較高的強(qiáng)度，并且還可用變形 或熱處理方法，進(jìn)一步提高其強(qiáng)度。故鋁合金可作為結(jié) 構(gòu)材料制造承受一定載荷的結(jié)構(gòu)零件。 根據(jù)鋁合金的成分及工藝特點(diǎn)，可分為變形鋁合金 和鑄造鋁合金兩類(lèi)。鋁合金相圖的一般類(lèi)型如圖１．５．１ 所示，凡位于Ｄ左邊的合金，在加熱時(shí)能形成單相固溶 體組織，這類(lèi)合金塑性較高，適于壓力加工，故稱(chēng)為變形 鋁合金。合金成分位于Ｄ以右合金，都具有低熔點(diǎn)共晶 ·６９· 圖１．５．１ 鋁合金相圖的一般類(lèi)型 組織，流動(dòng)性好，塑性低，適于鑄造而不適于壓力加工，故稱(chēng)為鑄造鋁合金。對(duì)于變形鋁合金來(lái) 說(shuō)，位于Ｆ點(diǎn)左邊的合金，其固溶體的成分不隨溫度的變化而變化，故不能用熱處理強(qiáng)化，稱(chēng)為 不能熱處理強(qiáng)化的鋁合金。成分在Ｆ與Ｄ點(diǎn)之間的合金，其固溶體成分隨溫度的變化而改變， 可用熱處理來(lái)強(qiáng)化，故稱(chēng)為能熱處理強(qiáng)化的鋁合金。 ３．鋁合金的熱處理 當(dāng)鋁合金加熱到 α相區(qū)，保溫后在水中快速冷卻，其強(qiáng)度和硬度并沒(méi)有明顯升高，而塑性卻 得到改善，這種熱處理稱(chēng)為固溶熱處理。由于固溶熱處理后獲得的過(guò)飽和固溶體是不穩(wěn)定的，有 分解出強(qiáng)化相過(guò)渡到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。如在室溫放置相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，強(qiáng)度和硬度會(huì)明顯升高，而 塑性明顯下降。 固溶處理后鋁合金的強(qiáng)度和硬度隨時(shí)間變化而發(fā)生顯著提高的現(xiàn)象，稱(chēng)為時(shí)效強(qiáng)化或沉淀 硬化。在室溫下進(jìn)行的時(shí)效為自然時(shí)效，加熱條件下進(jìn)行的時(shí)效為人工時(shí)效。 在不同溫度下進(jìn)行人工時(shí)效時(shí)，其效果也不同，時(shí)效溫度愈高，時(shí)效速度愈快，其強(qiáng)化效果愈 低。 ４．變形鋁合金 常用變形鋁合金的牌號(hào)、成分、力學(xué)性能見(jiàn)表１．５．１。 表１．５．１ 常用變形鋁合金的牌號(hào)、成分、力學(xué)性能（摘自ＧＢ／Ｔ１６４７４—１９９６） 新牌號(hào)舊牌號(hào) 化學(xué)成分ｗＭｅ×１０ ００ 直徑及板 厚／ｍｍ 力學(xué)性能 σｂ／ＭＰａ δ１０×１０ ００ ＣｕＭｇＭｎＺｎ其他 ５Ａ０５ＬＦ５０．１０４．８～ ５．５０．３０～ ０．６００．２０ — ..≤２００２６５１５３Ａ２１ＬＦ２１０．２０ — １．０～ １．６ — —所有＜１６７２０２Ａ０１ＬＹ１２．２～ ３．００．２０～ ０．５００．２００．１０Ｔｉ０．１５ — — — ２Ａ１ １１ ＬＹ１ １１ ３．８～ ４．８０．４０～ ０．８００．４０～ ０．８００．３０Ｔｉ０．１５＞２．５～ ４．０＜２３５３７３１２１５２Ａ１２ＬＹ１２３．８～ ４．９１．２～ １．８０．３０～ ０．９００．３０Ｔｉ０．１５＞２．５～ ４．０≤２１６４５６１４８０．５０～４．０２４５１０７Ａ０４ＬＣ４１．４～ ２．０１．８～ ２．８０．２０～ ０．６０５．０～ ７．０Ｃｒ０．１０～ ０．２５＞２．５～４．０４９０７ ..２０～１０ ００ ５４９６２Ａ１２ＬＤ２０．２０～ ０．６０．４５～ ０．９０ 或Ｃｒ０．１５～ ０．３５ — Ｓｉ０．５～１．２Ｔｉ０．１５ ..２０～ １５０３０４８２Ａ５０ＬＤ５１．８～ ２．６０．４０～ ０．８０．４０～ ０．８００．３０Ｓｉ０．７～１．２Ｔｉ０．１５ ..２０～ １５０３８２１０ ·７０· 變形鋁合金按其主要性能特點(diǎn)可分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁與鍛鋁等。通常加工成各種規(guī)格 的型材（板、帶、線、管等）產(chǎn)品供應(yīng)。 變形鋁合牌號(hào)用（ＧＢ／Ｔ１６４７４—１９ ９９６規(guī)定）２......～８... ..系列表示。牌號(hào)第一位數(shù)字表 示組別，按銅、錳、硅、鎂和硅、鋅，其他元素的順序來(lái)確定合金組別；牌號(hào)第二位
的字母表示原始 合金的改型情況，如果牌號(hào)第二位的字母是Ａ，表示為原始合金，如果是Ｂ～Ｙ的字母，則表示為 原始合金的改型合金；牌號(hào)的最后兩位數(shù)字沒(méi)有特殊意義，僅用來(lái)區(qū)分同一組中不同的鋁 合金。 防銹鋁合金屬于熱處理不能強(qiáng)化的鋁合金，常采用冷變形方法提高其強(qiáng)度。主要有ＡｌＭｎ 、Ａｌ－Ｍｇ合金。這類(lèi)鋁合金具有適中的強(qiáng)度、優(yōu)良的塑性和良好的焊接性，并具有很好的耐蝕 性，故稱(chēng)為防銹鋁合金，常用于制造油罐、各式容器、防銹蒙皮等。常用牌號(hào)有５Ａ０５等。 其他類(lèi)都屬于熱處理能強(qiáng)化的鋁合金，其中硬鋁屬于Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ系，超硬鋁屬于Ａｌ－ＣｕＭｇ－ Ｚｎ系。硬鋁和超硬鋁在固溶處理后，可進(jìn)行人工時(shí)效或自然時(shí)效，時(shí)效后強(qiáng)度很高，其中超 硬鋁的強(qiáng)化作用最為強(qiáng)烈。這兩類(lèi)鋁合金的耐蝕性較差，為了提高鋁合金的耐蝕性，常采用包鋁 法（即包一層純鋁）。２Ａ０１硬鋁有很好的塑性，大量用于制造鉚釘，飛機(jī)上常用鉚釘?shù)挠蹭X牌號(hào) 為２Ａ１０。它比２Ａ０１銅的含量稍高，鎂的含量低，塑性好，且孕育期長(zhǎng)，又有較高的抗剪強(qiáng)度。 ２Ａ１ １１硬鋁既有相當(dāng)高的硬度又有足夠的塑性，在儀器、儀表及飛機(jī)制造中獲得廣泛的應(yīng)用。 ７Ａ０４超硬鋁，多用于制造飛機(jī)上受力大的結(jié)構(gòu)零件，如起落架、大
梁等。 鍛鋁合金大多是Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ－Ｃｕ系，含合金元素較少，有良好噴霧干燥機(jī)的熱塑性和耐蝕性，適于用壓 力加工來(lái)制造各種零件，有較高的力學(xué)性能。一般鍛造后再經(jīng)固溶處理和時(shí)效處理。常用牌號(hào) 為２Ａ５０、２Ａ７０等。 ５．鑄造鋁合金 鑄造鋁合金中有一定數(shù)量的共晶組織，故具有良好的鑄造性能，但塑性差，常采用變質(zhì)處理 和熱處理的辦法提高其力學(xué)性能。鑄造鋁合金可分為Ａｌ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｍｇ系和Ａ１－Ｚｎ 系四大類(lèi)，其牌號(hào)、成分、力學(xué)性能及用途見(jiàn)表１．５．２。 鑄造鋁合金代號(hào)用“ＺＬ”（鑄鋁）及三位數(shù)字表示。第一位數(shù)字表示合金類(lèi)別（如１表示ＡｌＳｉ 系，２表示Ａｌ－Ｃｕ系，３表示Ａｌ－Ｍｇ系，４表示Ａｌ－Ｚｎ系等）；后兩位數(shù)字為順序號(hào)，順序號(hào)不 同，化學(xué)成分不同。 （１）Ａｌ－Ｓｉ系合金 Ａｌ－Ｓｉ系鑄造鋁合金又稱(chēng)硅鋁明，是鑄造鋁合金中應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)。這種合金流動(dòng)性好， 熔點(diǎn)低，熱裂傾向小，耐蝕性和耐熱性好，易氣焊，但粗大的
硅晶體嚴(yán)重降低合金的力學(xué)性能。因 此生產(chǎn)中常采用變質(zhì)處理提高合金的力學(xué)性能，即在澆注前往合金溶液中加入２／３ＮａＦ＋１／３ＮａＣｌ 混合物的變質(zhì)劑（加入量為合金重量的２％～３％），變質(zhì)劑中鈉能促進(jìn)硅形核，并阻礙其晶體長(zhǎng) 大。因此合金的性能顯著提高。ＺＬ１０２經(jīng)變質(zhì)處理，其力學(xué)性能由 σ＝１４０ＭＰａ提高到 σ＝ １８０ＭＰａ，δ＝３％提高到 δ＝８％。 為提高硅鋁明的強(qiáng)度，常加入能產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化的Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ等合金元素制成特殊硅鋁明，這 類(lèi)合金除變質(zhì)處理外，還可固溶時(shí)效處理，進(jìn)一步強(qiáng)化合金。 ｂｂ
