材料科学与工程基础杨庆祥第六章金属材料应用和热处理.pptVIP

三、铜及铜合金 （一）纯铜 表6-26 工业纯金属再20℃时的相对导电率和导热率 纯铜呈紫红色，所以又称紫铜。纯铜的密度为8.9?103kg／m3，属重金属范畴。其熔点为1083℃，无同素异晶转变，无磁性。纯铜最显著的特点是导电、导热性好，仅次于银，见表6-26，这是工程材料中其它金属无法比拟的。纯铜具有很高的化学稳定性，在大气、淡水中具有良好的抗蚀性，但在海水中的抗蚀性较差，同时在氨盐、氯盐、碳酸盐及氧化性硝酸和浓硫酸溶液中腐蚀速度会加快。 （二）铜合金 根据化学成分的特点，铜合金分为黄铜，白铜和青铜三大类。黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金，白铜则是以镍为主要合金元素的铜合金，早期的青铜是铜与锡的合金，现代工业则把除锌和镍以外的其它元素为主要合金元素的铜合金称为青铜。 表6-27 常用黄铜的化学成分和力学性能 表6-28 常用青铜的化学成分和力学性能 第四节 金属热处理 一、钢的退火 钢加热到临界点以上，保温一定时间，然后缓慢冷却，获得接近平衡组织的热处理工艺叫退火。 （一）完全退火 完全退火主要用于亚共析钢，将钢加热到Ac3+30～50℃，完全奥氏体化后，缓慢冷却，获得接近平衡组织的热处理工艺叫完全退火。 图6-23 完全退火工艺 图6-24 亚共析钢的完全退火工艺 （二）球化退火 图6-25 T12钢球化退火工艺 球化退火属于不完全退火，主要用于共析钢与过共析钢。球化退火的目的是降低硬度，便于切削加工，并为淬火作好组织准备。 去应力退火属于低温退火。去应力退火的目的是消除铸、锻、焊、冷冲压等工件的残余应力。同时还可降低硬度，提高尺寸稳定性和防止工件变形开裂。钢件加热温度较宽，一般为500～650℃，保温时间按厚度选取，一般选3min/mm。去应力退火的加热冷却速度均要缓慢，以防止加热过程中工件变形和冷却过快重新产生内应力。 将冷变形金属加热到理论再结晶温度以上100～150℃，适当保温，使变形晶粒重新转变为无畸变的等轴晶粒叫再结晶退火。再结晶退火也属于低温退火，其目的是消除冷变形金属的加工硬化和残余应力，恢复冷变形金属的塑性。 （三）扩散退火 扩散退火主要用于合金钢铸件和铸锭，目的是依靠原子扩散消除晶内偏析，使化学成分均匀化。所以加热温度高，保温时间长是其主要特点。低合金钢铸件加热温度为1050～1100℃，高合金钢加热温度为1100～1250℃。保温时间一般为10～15h。铸锭加热温度可比铸件高100℃。扩散退火使组织严重过热，必须采用完全退火或其它工艺方法细化晶粒。由于扩散退火耗热能过大，工件烧损严重，加上设备折旧，故成本高，所以不是特别必要，一般不采用扩散退火。 （四）去应力退火与再结晶退火 量具钢是用于制造卡尺、千分尺、块规、塞规等量具的钢种。要求量具钢应具有高硬度、高耐磨性、足够的韧性，较好的抗蚀性和高的尺寸稳定性。 根据量具的种类及精度要求，量具可选用不同的钢种。尺寸小、精度要求不高、形状简单的量规、塞规、样板等，选用碳素工具钢T10A、T11A、T12A；精度要求较高的块规、塞规、环规、样套等可选用低合金工具钢，如Cr2、CrMn、CrWMn及滚动轴承钢Gr15；要求在腐蚀条件下工作的要选用马氏体不锈钢4Cr13、9Cr18。此外，要求精度不高，形状简单的量具也可采用渗碳钢15、15Cr、20、20Cr。 量具钢热处理的主要特点是保持高硬度、高耐磨的前提下，尽量采取各种措施使量具在长期使用中保持尺寸稳定性。量具钢的淬火在保证硬度的前提下，尽量取淬火温度的下限，以减小变形。一般采用油冷，不宜采用分级淬火和等温淬火，以减少残余奥氏体量。高精度的量具淬火后立即采用冷处理，以减少残余奥氏体量，增加尺寸稳定性。回火一般采用低温（150～160℃）长时间回火，回火时间不少于4～5h，。为进一步提高尺寸稳定性，降低残余内应力，回火后还要在120～150℃进行24～36h的时效处理。 （六）量具钢 五、特殊性能钢 （一）不锈钢 在自然环境或一些腐蚀介质中具有耐腐蚀性能的一类钢叫不锈钢。 1.金属的腐蚀概念 根据腐蚀过程中是否产生腐蚀电流，将金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 化学腐蚀中不产生电流，腐蚀过程中会形成覆盖在金属表面的腐蚀产物，使金属与腐蚀介质隔离开，如果这层保护膜稳定、致密、完整可阻碍腐蚀过程的进行。 在实际生产中，在不同腐蚀介质中的腐蚀类型属于电化学腐蚀。由于金属微观成分、组织和应力的不均匀使工件不同微区的电极电位不同，在有电解质溶液存在时会形成微电池。 2.不锈钢的合金化原理 加入Cr、Ni、Si等元素提高钢基体的电极电位。 钢中加入Cr、Si、Al等元素可形成Cr2O3、SiO2、Al2O3等稳定、致密、完整的钝化膜