第二章金属材料与热处理.docx
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第二章金属材料与热处理
第二章金属材料与热处理
材料：
是用于制造机器零件、工程构件及生活日用品，是生产和生活的物质基础。
历史学家根据制造生产工具的材料，将人类生活得时代划分为：
石器时代、陶器时代、铁器时代，当今人类正跨入人工合成材料、复合材料、功能材料的新时代。
材料总和达40余万种，每年以5%的速度增加。
材料按经济部门分为：
土木建筑材料、机械工程材料、电子材料、航空航天材料医学材料等；按材料功能分：
结构材料、功能材料。
工程材料按化学成分分为四大类：
金属材料、高分子材料和无机非金属材料和复合材料。
按使用性能分为：
结构材料（主要利用其力学性能的）、功能材料（主要利用其物理性能的）。
金属材料：
是目前用量最大使用最广的材料。
高分子材料：
力学性能不如金属材料，但有金属材料不具备的某些特性，如耐腐蚀性、点绝缘性、消声、质轻、易加工成型、生产率高、成本低等。
广泛应用生活日用品，并可部分取代金属材料（用作化工管道、盐业泵零件、汽车结构件等）。
新型无机非金属材料：
塑性和韧性远低于金属材料，但具有熔点高、硬度高、耐高温及特殊的物理性能。
如：
陶瓷材料也突破了传统应用范围，成为高温结构材料和功能材料的重要组成部分。
复合材料：
把两种或两种以上不同性质、不同组织结构的材料组合在一起，构成复合材料。
发挥各自的长处，又可克服各自固有的弱点。
复合材料为三大类：
高分子基复合材料、金属基和陶瓷基复合材料。
目前应用最多的是高分子基复合材料，如玻璃纤维增强树脂基复合材料（玻璃钢）；金属基复合材料应用于航天部门；陶瓷基复合材料处于开发阶段。
材料的性能取决于内部结构，而材料的内部结构又取决于成分和加工工艺。
所以，正确地选择材料，确定合理的加工工艺，得到理想的组织，获得优良的使用性能，是决定机械制造中产品性能的重要环节。
20世纪末，纳米材料的开发和应用，引起世界重视。
专家预测纳米材料科学技术将成为21世纪信息时代的核心，其应用将超过计算机工业。
2.1金属材料的主要性能
2.1.1静载下金属材料的力学性能
金属材料的力学性能：
指金属材料受外力作用时反映出来的性能。
是金属材料应具备的最主要的性能，是衡量金属材料的重要指标。
金属材料的力学性能指标主要有强度、硬度、刚度、塑性、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性。
1.弹性和塑性
1）弹性：
金属材料受外力作用时产生变形，当外力去除后能恢复其原来形状的性能，称为弹性。
弹性变形：
随外力消失而消失的变形。
其大小与外力成正比。
2）塑性：
金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起断裂的性能，称为塑性。
塑性变形：
外力去除后保留下来的这部分不能恢复的变形，称为塑性变形。
其大小与外力不成正比。
将金属材料制成图2.1所示的标准试样，在拉伸试验机上（图2.2所示），使试样承受轴向拉力
并使试样缓慢拉伸，直至试样断裂。
以
为纵坐标（即拉应力σ，
为原始截面积），试样沿轴向产生的伸长量
（
）除以试样原始长度
为横坐标（即拉应变ε），画出应力—一应变曲线，如图2.3所示。
图2.1低碳钢拉伸标准试样图图2.2拉伸试验机示意图
图2.3低碳钢拉伸图
由图2.3可知：
载荷在E点前，试样只产生弹性变形。
弹性极限：
指材料所能承受的、不产生永久变形的最大应力。
屈服：
载荷超过E点，试样产生塑性变形，载荷增加到S时，试样承受的载荷虽不再增加，仍继续产生塑性变形，图上出现水平线，这种现象为屈服。
S为屈服点。
它是金属材料从弹性状态转向塑性状态的标志。
屈服极限：
出现明显塑性变形时的应力为屈服极限。
σs表示。
缩颈现象：
载荷增加至B点时，试样截面局部出现缩颈现象（图2.4所示），因截面缩小，载荷就下降，至k点试样被拉断。
图2.4塑性拉伸试样的颈缩现象图2.5脆性材料试样无颈缩现象
金属材料的塑性：
用伸长率（
）和断面收缩率（
）表示金属材料的塑性。
或
越大，材料塑性越好。
短试样（
）比长试样（
）的伸长率大20%左右。
其伸长率分别用
、
表示。
金属材料有塑性，才能进行各种变形加工，零件偶尔过载，产生一定塑性变形，不至于突然断裂，提高零件使用可靠性。
2.刚度
刚度：
指金属材料受外力作用时，抵抗弹性变形的能力。
弹性模量：
应力
与应变
的比值称为弹性模量。
。
越大表示在一定应力作用下，能发生的弹性变形越小，即刚度越大。
的大小取决于材料内部原子的结合力，同一种材料
基本一样，但截面大的零件不易发生弹性变形。
考虑零件刚度时注意材料的
和零件的形状和尺寸大小。
3.强度
强度：
是指金属材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
1）屈服强度（
）：
指金属材料发生屈服现象时的屈服极限。
即表示材料抵抗微量塑性变形的能力。
（MPa）
脆性材料的拉伸曲线上无水平线段，难确定屈服点，规定试样产生0.2%残余塑性变形的应力值，为材料的条件屈服强度。
。
2）抗拉强度（
）：
金属材料拉断前所能承受的最大应力。
是零件设计的重要参数。
（MPa）。
3）屈强比：
。
屈强比越小，构件可靠性越高。
屈强比越大，材料的强度利用率越高，但可靠性降低。
合金化、热处理、冷加工对材料的
、
均有很大影响。
4.硬度
硬度：
指金属材料表面抵抗其他更硬物体压入的能力。
是衡量金属材料软硬的指标。
测量硬度常用方法：
压入法。
工程上常用的硬度主要包括以下三种：
1）布氏硬度
布氏硬度实验：
用3000kgf的压力P，将直径D的淬火钢球压入金属表面，载荷保持10-60s后卸载，得到直径d的压痕。
图2.6所示。
载荷除以压痕表面积的值即为布氏硬度。
HB表示。
单位：
kgf/mm2（或Mpa）。
习惯不标单位。
压头为淬火钢球（HBS）用于测硬度值＜450的材料。
压头为硬质合金钢（HBW）用于测硬度值450--650的材料。
卸载
布氏硬度实验使材料表面压痕大，不易测成品薄片的硬度，常测定铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛坯材料的硬度。
钢球
图2.6布氏硬度测试原理和方法
2）洛氏硬度
洛氏硬度实验：
用定角120°金刚石圆锥压头。
图2.7所示。
使一定压力，压入被测材料，据压痕深度度量材料软硬，压痕越深，硬度越低。
用HRC表示。
测量范围20-67，其硬度值是一无名数，没有单位。
每0.002mm压痕深度为一个硬度单位。
压痕很小几乎不损伤工件表面，可测淬火钢、调制钢等成品件的硬度。
HB与HRC可以查表互换，心算公式为：
1HRC≈1/10HB
3）维氏硬度
维氏硬度实验：
用锥面夹角136°金刚石四棱锥体压头。
一定载荷下经规定保持时间后卸载，得对角线长长度为d的四方锥形压痕。
如图2.8所示。
载荷/压痕表面积得维氏硬度。
用HV表示。
维氏硬度用于测定从极软到极硬的薄片金属材料、表面淬硬层、渗碳层等硬度。
因硬度实验条件不同，相互间无换算公式。
据实验结果，大致换算关系：
1HBS=10HRC=1HV。
2.1.2动载和高温下金属材料的力学性能
许多机械零件在动载下工作，动载有两种形式：
1）载荷以较高速度施加到零件，形成冲击。
2）载荷的大小和方向呈周期性变化，形成交变载荷。
图2.7洛氏硬度测试原理和方法图2.8维硬度测试原理和方法
1.冲击韧性
冲击韧性：
指金属材料载冲击载荷作用下，抵抗断裂的能力。
用ak表示。
用一次摆锤冲击弯曲试验测定金属材料的冲击韧性。
按GB229-84制成U形缺口标准试样，如图2.7所示。
则：
ak
的大小与材料成分、环境温度、缺口形状、试样大小等有关，ak越大说明材料为韧性材料。
如图2.9所示。
图2.9冲击韧性测试原理示意图
2疲劳强度
疲劳断裂:
许多机器零件如弹簧、齿轮等,在工作时承受交变载荷,当交变载荷的值远远低于其屈服强度时,零件就发生了断裂,这种现象称为疲劳断裂。
疲劳断裂的特点：
交变载荷；应力远小于屈服强度；
不管脆性材料和韧性材料，疲劳断裂都是突然发生，没有明显的塑性形，属于地应力断裂。
疲劳强度：
金属材料受的最大交变应力σmax越大，断裂前所经受的循环周次N（疲劳寿命）越小，σmax与N构成的曲线称为疲劳曲线，图2.10所示。
Σmax低于某值时，曲线与横坐标平行，表示N可以达到无穷大，而试样仍不断裂，该交变应力值为疲劳强度或疲劳极限，用σ-1表示，一般规定钢材的N=107,有色金属为N=108。
应力
.
图2.10疲劳曲线
3蠕变
金属材料的机械性能在高温下会发生改变。
随温度升高，弹性模量E、屈服强度、硬度下降，塑性提高，并产生蠕变。
蠕变：
指金属材料在高温长时间应力作用下，即使所加应力小于该温度下的屈服强度，也会逐渐产生明显塑性变形至断裂。
1.3金属材料的物理、化学和工艺性能
一）物理性能：
主要有密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性和磁性等。
如：
飞机零件常选密度小的铝、镁、钛合金来制造。
机电、电器零件，考虑金属的导电性。
金属材料的物理性能对热加工工艺有一定影响。
二）化学性能:
指其在常温或高温时,抵抗各种活性介质侵蚀的能力。
如耐酸、耐、抗氧化性等。
如化工设备、医疗用具可用不锈钢;内燃机排气阀和电站设备的零件可用耐热钢。
三）工艺性能:
指其冷、热加工难易程度,是其物理、化学和力学性能在加工过程中的综合反映。
按工艺方法不同分为：
铸造性、成型加工型、焊接性、切削加工性等。
设计零件和选择工艺方法时，都要考虑材料的工艺性能。
如：
灰铸铁的铸造和且削加工性能优良，广泛用于铸件；加工和焊接性能差，不能锻造和焊接。
低碳钢的焊接合成性加工性优良；高碳钢的焊接和切削加工性较差。
2.2钢的分类、编号和用途
工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢:
指含碳量＜2.11%的铁碳合金。
合金钢:
为了提高钢的性能,在碳素钢基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。
1、碳素钢
一）常见杂质对钢性能的影响
1、Mn和Si：
是钢中的有益元素，来源于炼钢原料。
对钢有固溶强化作用。
Mn可脱氧、脱碳，把钢中FeO还原成铁，与S生成MnS，减轻S危害。
一般钢中Mn0.25-0.80%，Si＜0.4%。
2、S和P:
有害元素。
由生铁和燃料带来。
不能除净。
S——热脆。
在钢中以FeS形式存在，FeS与Fe形成低熔点（985℃）共晶体（FeS+Fe），分布在A晶界上。
钢加热到1000-1200℃热加工时，因晶界共晶体已溶化，晶粒间结合被破坏，使钢在加工过程中沿着晶界开裂，即热脆。
P——冷脆。
P焊接裂纹。
应严格控制[P]。
二）钢的分类
1、按化学成分分
1）
；2）
2、按用途分
1）
2）
3）
三）钢的牌号、性能和用途
1.普通碳素结构钢
Q+屈服强度值+质量等级（A、B、C、D、E，由A到E，质量提高）+脱氧方法（F、b、Z、TZ）四部分顺序组成。
一般热轧状态供货，大多不热处理使用。
成分：
<0.4%C，P、S量较多。
性能：
可焊性、塑性好。
用途：
常以热轧型材使用,约占钢材总量的70%。
用于建筑结构，适合焊接、铆接、栓接等。
常见牌号：
1）Q195、Q215A、Q215B、Q235A—Q235D，主要用于制造受力不大的零件，如：
螺钉、螺母、焊接件、冲压件、金属结构件等
2）Q255A、Q255B、Q275等，主要用于制造承受中等载荷的零件，如小轴、销子、连杆、农机零件等。
2.优质碳素结构钢
牌号为两位数字，这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。
如45钢，平均含碳量0.45%C的优质碳素结构钢。
若Mn含量较高（0.7%-1.2%）时，牌号后加Mn，如20Mn、65Mn钢等。
表2.1常用优质碳素结构钢牌号：
钢种
性能
用途
08F、10
塑性好、强度低
薄钢板、冷冲压件、容器
15、20、25
渗碳后,表面得高硬度、高耐磨性,心部良好塑韧性
齿轮、连杆、轴类零件
55、60以上钢
热处理后有高耐磨性、弹性极限和强度
弹簧、钢轨、车轮、钢丝绳等
3.碳素工具钢
制造刀具、模具、量具。
高硬度和耐磨性，0.65%-1.35%C，属高级优质高碳钢。
牌号：
T+数字+质量级别。
“T”-碳素工具钢“碳”；数字-平均含碳量的千分之几;
如T8A:
平均含碳量0.8%C的高级优质碳素工具钢。
（T7、T10、T12）
4.铸造碳钢
形状复杂零件、难用压力加工法成型,可用铸造碳钢。
牌号:
ZG+两组数据。
ZG-铸钢；第1组数据-屈服强度；第2组数据-抗拉强度。
如：
ZG230-450。
2.合金钢
合金元素提高钢力学性能，增大淬透性，改善工艺性能等。
常用合金元素有Mn、Si、Cr、Wo、Ni、Mo、V、Al、Cu、Ti、B、Nb等。
冶炼工艺复杂，成本高，价格贵，一些工艺性能（铸造性、焊接性）不如碳钢。
应尽量选用碳钢。
一）合金结构钢分类：
普通低合金钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢。
牌号：
“数字+元素符号+数字”前两位数字---平均含碳量万分之几；合金元素符号后面数字表其含量的百分数。
合金元素平均含量小于0.8%-1.50%时，只标元素符号，不标含量。
如20CrMnTi
合金元素平均含量≥1.5、≥2.5、≥3.5时，元素符号后标2、3、4、……。
如：
40Cr—平均含碳量0.4%，平均含Cr量＜1.5%。
1.低合金高强度结构钢：
是在普碳钢（＜0.2%C）基础上加入少量合金元素制成。
性能优于普碳钢，屈服强度比普碳钢高25%-50%。
足够韧性、良好焊接性能、耐蚀性及低的冷脆转变温度。
冷冲压性能差。
用于桥梁、船舶、车俩、化工设备、机械等。
牌号：
Q295、Q345（16Mn）、Q390等。
Q345综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。
Q390含V、Ti、Nb，强度高，用于压力容器如图2.11。
图2.11压力容器示意图图2.12柴油机凸轮轴示意图
2.合金渗碳钢：
用于制造承受冲击载荷作用，表面受强烈磨损的零件（变速齿轮、齿轮轴的等），该零件要求表面高硬度、高耐磨性，心部高韧性和足够强度。
低碳（0.1-0.25%C），可保证心部韧性。
加Cr、Mn、Ni、B等元素，提高刚淬透性，提高心部强度，保持良好任性。
渗碳后形成的特殊碳化物可增加表面渗碳层耐磨性。
常用钢号及用途：
1）低淬透性钢：
20、20Cr。
用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等如图2.12。
2）中淬透性钢：
20CrMnTi。
用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。
3）高淬透性钢：
18Cr2Ni4WA。
用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。
图2.13柴油机曲柄示意图图2.14弹簧丝示意图
3、合金调质钢：
用于制造承受较大交变载荷与冲击的零件。
中碳（0.27--0.50%C）。
牌号：
40Cr、35SiMo、30CrMnSI、40CrMnMo。
用于制造较小的齿轮、轴、螺栓等零件。
4、合金弹簧钢：
制造汽车、机车、拖拉机上的板弹簧或圆弹簧如图2.14及气阀、安全阀等耐热弹簧。
主要牌号:
55Si2Mn、60Si2Mn、50CrVA。
图2.15滚动轴承示意图图2.16量具示意图
5.滚动轴承钢：
于小中型轴承用GCr15如图2.15；大型轴承用GCr15SiMn。
3.合金工具钢
合金工具钢比碳素工具钢有高硬度、耐磨性、韧性,更好的淬透性、淬硬性、红硬性。
可制造大截面、形状复杂、性能要求高的工具。
按用途分为:
刃具钢、模具钢和量具钢如图2.16。
表2.2合金工具钢常见牌号
钢号
表示
CrMn
C≥1.0%,平均Cr、Mn均＜1.5%,的合金工具钢
9SiCr
C为0.9%,平均Cr、Si均＜1.5%,的合金工具钢
W18Cr4V
C0.7-0.8%,平均Cr、W、V分别＜18.5%、4.5%、1.5%,高速工具钢
1.合金刃具钢-包括低合金工具钢和高速工具钢。
1）低合金工具钢（刃具钢、模具钢和量具钢）：
是在碳素工具钢基础上加入少量合金元素（≤5%）形成。
常用牌号:
Cr2、9SiCr、CrWMn、9Mn2V。
可制作尺寸大、形状复杂、受力大的刀具如图2.17。
如板牙、丝锥、绞刀等,但不能做高速切削刀具。
2）高速工具钢:
制造高速切削刃具用钢。
（俗称锋钢）如图2.18
3）常用牌号：
W18Cr4V、W18Cr4V2Co8。
图2.17高速铣刀示意图图2.18钻头示意图图2.19汽车四缸压铸模
2.合金模具钢-据工作条件分为冷作模具钢、热作模具钢。
1）冷作模具钢:
制造金属冷成型模具的钢。
冷挤压、冷冲模、拉丝。
因模具受很大压力、摩擦和冲击。
要求:
①高硬度和耐磨性。
②足够的强度和韧性。
淬透性高，热处理变形小。
低合金工具钢用于制造小尺寸、形状简单、受力不大的模具。
如9SiCr、CrWMn、9Mn2V等。
Cr12型冷作模具钢。
2）热作模具钢如图2.19：
常用牌号:
压铸模具3Cr2W8V、4CrSi、4CrW2Si;热锻模钢5CrNiMo、5CrMnMo。
。
3.合金量具钢：
碳素工具钢：
T10A、T12A。
低合金工具钢：
9SiCr、CrWMn、GCr15。
制造千分尺、卡尺、块规、塞规等。
4.特殊性能钢
特殊性能钢:
具有特殊物理、化学性能的钢。
包括:
不锈钢、耐热钢和耐磨钢等。
Cr提高抗蚀能力（Cr在氧化介质中很快形成Cr2O3氧化膜,保护内部不受腐蚀；Cr＞12.5%,Cr的电极电位跃增,抗蚀性显著提高）。
按组织状态份三大类：
1.铁素体不锈钢：
按Cr含量有以下三种类型：
Cr13型、Cr17型、Cr27-30型。
2.马氏体不锈钢：
1Cr13、2Cr13。
3Cr13、7Cr13含碳量提高，其强度、硬度较高，用于制造医用手术用具如图2.20、量具、不锈钢轴承、弹簧等。
图2.20医用手术用摄子
3.奥氏体不锈钢：
0Cr18Ni9、2Cr18Ni9。
主要用于制作耐蚀性要求很高的及冷变形成性需焊接的工件,如化工设备、管道等；也用于仪表、发电等工业制作无磁性的耐蚀零件。
表2.3合金钢牌号、钢种及热处理特点
钢号
钢种
合金元素的作用
热处理特点
Q345
低合金高强度结构钢
Mn:
强化F，增加P量，降低冷脆转变温度
热轧空冷
65Mn
弹簧钢
Mn:
提高淬透性，强化F
淬火+中温回火
ZGMn13
耐磨钢
Mn:
获得单相A组织
水韧处理
20Cr
渗碳钢
Cr:
提高淬透性，强化F
渗碳+淬火+低温回火
40Cr
调质钢
Cr:
提高淬透性，强化F
调质处理
9SiCr
低合金工具钢
Cr:
提高淬透性
淬火+低温回火
GCr15
滚动轴承钢
Cr:
提高淬透性，耐磨性、耐蚀性
淬火+低温回火
1Cr13
马氏体不锈钢
Cr:
提高耐蚀性
淬火+高温回火
5CrNiMo
热作模具钢
Cr、Ni:
提高淬透性，强化F
淬火+高温回火
Mo:
防止高温回火脆性
Cr12MoV
冷作模具钢
Mo:
细化晶粒，提高耐磨性
淬火+低温回火
W18Cr4V
高速钢
V:
提高耐磨性、热硬性
淬火+低温回火
1Cr18Ni9Ti
不锈钢
Ti:
防止晶间腐蚀
固溶处理
2.3铸铁
铸铁:
含碳量＞2.11%并含有较多Si、Mn、S、P等元素的多元铁基合金。
铸铁有许多优良性能及生产简便、成本低廉等优点,是应用最广泛的材料之一。
机床床身、内燃机的汽缸体、缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都是由铸铁制造的。
1.铸铁分类
据碳在铸铁中存在的形式不同，铸铁可分为三类：
表2.4铸铁分类
种类
碳存在形式
断口颜色
性能
应用
白口铸铁
Fe3C（Ld）
银白色
硬而脆
很少用于制造零件
麻口铸铁
Fe3C和G
黑白相间的麻点
硬而脆
很少应用
灰口铸铁
G
暗灰色
较好力学性能
广泛应用于工业中
灰口铸铁可分为。
灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁。
2.常用铸铁
一）灰铸铁:
牌号和应用：
牌号：
“HT+三位数字”，灰铁+抗拉强度数值。
铸铁的分类与牌号表示方法HT100、HT150、HT200。
二）可锻铸铁（马铁或玛钢）：
牌号：
KTH（Z）+两组数字；抗拉强度值-延伸率值。
如：
KTH300-06、KTZ450-06。
用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等。
三）球墨铸铁：
牌号：
QT+两组数字。
球墨铸铁代号+最低抗拉强度+最低延伸率。
如：
QT600-03、QT700-2。
用途：
承受震动、载荷大的零件，如曲轴、传动齿轮等。
四）蠕墨铸铁：
RuT+一组数字。
数字—最低抗拉强度值,MPa。
RuT260、RuT420。
五）合金铸铁
1.耐热铸铁:
在铸铁中加入Cr、Si、Al等合金，可在铸件表面形成致密保护氧化膜（Cr2O3、SiO2、Al2O3），使铸铁在高温下有抗氧化能力。
2.耐磨铸铁：
在经孕育处理的灰铸铁中加入P（0.4%-0.6%）、Cu、Ti等，大大提高铸件耐磨性，形成耐磨铸铁。
3.耐蚀铸铁:
普通铸铁耐蚀性很差,加入Cr、Mo、Cu、Ni等元素,提高基体电极电位,增强铸铁耐蚀性。
2.4有色金属及其合金
工业生产中,把铁及其合金称为黑色金属,把其他非铁金属及其合金称为有色金属。
有色金属的产量和用量不如黑色金属多,但有许多优良特性,如特殊电、磁、热性能,耐蚀性能及高的比强度（强度与密度之比）等,成为现代工业不可缺少的金属材料，在航空航天、原子能、计算机等新型工业部门应用广泛。
1.铝及铝合金
一）纯铝
纯铝具有银白色金属光泽,密度小（2.72，只有Cu或Fe的1／3）,熔点低（660.4℃）,导电（电阻率为Cu的64%，仅次于Ag、Cu、Au）；导热性能优良。
抗大气腐蚀性能好（不能那耐酸、碱、盐腐蚀）,强度很低，塑性高，易于加工成形。
面心立方晶格,无同素异构转变,无磁性。
工业纯铝牌号：
L1、L2、……L7。
L-铝，数字-纯度。
数字越大纯度越低。
高纯铝牌号：
LG1、LG2、…，数字越大，纯度越高。
二）铝合金
铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性。
铝合金常加入的元素有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr等辅加元素。
铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。
变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化两类。
1.形变铝合金
分为以下四种：
①防锈铝合金:
主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。
常用牌号:
3A21、5A02、5A05等。
主要用于制造各种高耐蚀性薄板容器、管道等。
②硬铝合金:
主要是Al-Cu-Mg系三元合金。
常用牌号：
2A11、2A12等，用于制造冲压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等。
③超硬铝合金:
属Al-Zn-Mg-Cu系四元合金,并含有少量Cr和Mn。
抗拉强度可达600MPa，相当于超高强度钢。
常用合金有7A04等,主要用于工作温度较低、受力较大的结构件,如飞机的大梁、起落架等。
④锻造铝合金:
Al-Cu-Mg-Si系四元合金，有良好的热塑性，可锻性。
力学性能高（与硬铝接近）。
常用牌号2A50、2A14等。
用于制造航空及仪表工业各种形状复杂、受力大的锻件和模锻件,如喷气发动机压气机叶轮、导风轮、框架、支杆等。
2.铸造铝合金
良好的铸造性能,可生产形状复杂的零件。
但力学性能不如形变铝合金。
包括：
①Al-Si铸造铝合金：
ZL102含12%Si的铝硅二元合金,称为简单硅铝明,流动性好、熔点低、热烈倾向小。
用于制造轻质、耐蚀、形状复杂但强度要求不高的铸件。
如：
仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶
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