船舶焊接工艺-船舶材料与焊接第三章讲解学习.ppt

第三章船用非铁金属材料及其它材料概述:
工业上钢铁称为黑色金属，除钢铁以外的金属称为非铁金属（又称有色金属）。非铁金属与黑色金属相比，具有一系列特点，有良好的导热性和导电性，如银、铜、铝等。有优异的化学稳定性，如铝、钛等。比强度（单位质量能够提供的强度）高，如铝合金、钛合金等。近年来，航空、航海中为减轻重量，提高运载能力和航行速度，要求材料强度高、密度轻。此外，石油、化工、航海中的设备及其零件要在腐蚀介质中工作，要求材料具有良好的耐腐蚀性，所以非铁金属在近代造船行业中应用广泛，特别是高强度、耐腐蚀的轻合金材料的应用，大大改善了船舶的使用性能。
第一节船用铝合金AVC纯铝散热器二、铝合金的分类及对船用铝合金性能的基本要求
铝合金：纯铝的强度较低，若在铝中加入一些元素，如铜、镁、
锌、锰、硅等形成铝合金，其性能将会有很大的改善。
（一）铝合金的分类
根据铝合金的化学成分和工艺特点，可将铝合金分为变形铝合
金和铸造铝合金两类。（二）合金性能的基本要求
把铝合金加热到α相区，保温后在水中快冷，得到单相过饱和
的α固溶体，这种处理方式称为固溶处理或淬火。
力学性能方面：
1、屈强比保持一定差距，一般不要大于0.8，利于半成品和
零件的加工矫正工作。
2、高温强度在加热到100℃之前，应保持力学性能不变，加
热到250℃时，屈服强度大于60%。
3、疲劳强度平板试样的疲劳强度不小于50MPa，带焊缝试样
的疲劳强度不小于40MPa。
4、延伸率不小于10%，以适应各种加工工艺需要。
抗腐蚀性能方面：
应具有良好的抗腐蚀性能，特别是抗海水腐蚀性能。对高强度
变形铝合金，还要求有较好抗晶间腐蚀和抗应力腐蚀性能。
其它方面：
热处理不可强化铝合金，应具有良好的可焊性和加工性；热处
理可强化铝合金，经过一定热处理后，应具有良好的加工性，并具
有在热处理中抵抗变形的能力。
（三）铝合金的时效硬化
1.定义:
固溶处理或淬火：把铝合金加热到α相区，保温后在水中快
冷，得到单相过饱和的α固溶体，这种处理方式称为固溶处理或淬
火。
时效硬化：在固溶处理后的合金随时间延续而发生进一步强
化的现象。
回归现象：已经时效硬化的铝合金，如若需恢复其塑性，可在
230~250℃作短时间加热，然后快冷至室温，合金将重新恢复塑性，
即性能恢复到淬火状态。若在室温下放置，则与新淬火合金一样，
仍能进行正常的自然时效与人工时效，这种现象称为回归现象。

含4%Cu的铝合金自然时效曲线含4%Cu的铝合金在不同温度下的人工时效曲线（四）船用变形铝合金
1.分类
船用变形铝合金，按其化学成分与主要性能特点，分为
防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝等四种，见表3-1。
2.牌号
按GB/T16474—1996规定，变形铝合金牌号用四位字符体
系表示，牌号的第一、三、四位为数字，第二位为字母“A”。
牌号中第一位数字是依主要合金元素Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、
Zn的顺序来表示变形铝合金的组别。依其主要合金元素的排列
顺序分别标示为2、3、4、5、6、7。例如，5A50，表示以镁为
主要合金元素的变形铝合金，后两位数字用以标识同一组别的
不同铝合金。3.常用的铝合金
(1)防锈铝合金:
Al–Mn通过固溶强化提高铝合金的
强度和抗蚀性(比纯铝好)。
Al–Mg通过固溶强化提高铝合金的
强度和抗蚀性(比纯铝轻)。
防锈铝合金均属热处理不可强化的铝合金，加工硬化是
其唯一的强化手段。(2)硬铝合金:
Al–Cu–Mg通过
时效强化提铝合金强度,但
耐蚀性不高。常用于航空制
造业结构件的制造，如飞机
螺旋桨、叶片、隔框、蒙皮、
支架、承受高负荷的
铆钉等。

(3)超硬铝合金:
Al–Zn–Mg–Cu
通过时效强化和形成的强化相,
使铝合金达到最高的硬度和强
度。但耐蚀性较差。主要用于
制造飞机的受力构件，如飞机
的起落架、大梁等。
(4)锻铝合金:
Al–Mg–Si–Cu具有良好的热塑性,通过固溶
处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。
由于锻铝合金的热塑性好，所以适于制造航空及仪表工
业中各种形状复杂、要求比强度较高的锻件，如各种叶轮、
框架或高温条件下（200℃~300℃以下）工作的零件，如内
燃机的活塞及汽缸等。（五）铸造铝合金
1.分类
用来制作铸件的铝合金，成为铸造铝合金。铸造铝合
金分为铝—硅系、铝—铜系、铝—镁系和铝—锌系四种。其
中铝—硅系应用最广。
2.牌号
铸造铝合金的牌号表示法如下：例如，ZAlSi7Mg；Z—
汉语拼音“铸”字的第一个大写字母，Al—铝的元素符号，
Si—硅的元素符号，7—硅的质量分数，Mg—镁的元素符号。

常用铸造铝合金的牌号、化学成分、力学性能及用途见
表3-2。

3.铸造铝–硅合金(俗称硅铝明)
铝–硅合金一般铸造所得的组织几乎
全