表 6‑7优质碳素结构钢的力学性能

表 6‑8常用碳素工具钢的牌号、 成分、 热处理和用途

钢的普通热处理是将工件整体进行加热、保温和冷却，使其获得均匀的组织和性能的一种操作，它包括退火、正火、淬火和回火四种。普通热处理是钢制零件制造过程中不可缺少的工序。对重要的零部件，其制造工艺路线常采用铸造（或锻造）→退火（或正火）→粗加工→淬火→回火→精加工→成品，其中退火或正火作为预备热处理，而淬火和回火作为最终热处理。对一般零部件，其制造工艺路线常采用铸造（或锻造）→退火（或正火）→切削加工→成品，其中退火或正火也可作为最终热处理。

所谓退火是将工件加热到临界点（A1、A3、Acm）以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种工艺操作。最常用的退火工艺有完全退火、球化退火和去应力退火等。1.完全退火完全退火主要用于亚共析成分的碳钢及合金钢的铸件、锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构件。它是将工件加热至Ac3（Ac3为实际加热时亚共析钢完全转变为奥氏体的最低温度）以上30～50℃，保温一定时间后十分缓慢地冷却至500℃以下，然后在空气中冷却，室温下的组织为铁素体与球光体的混合物。其目的是改善组织，细化晶粒，降低硬度，改善切削加工性。一般常作为一些对强度要求不高的零件的最终热处理，或作为某些重要零件的预备热处理。2.球化退火球化退火主要用于共析和过共析成分的碳钢及合金钢。它是将钢件加热到Ac1（Ac1为实际加热时珠光体转变为奥氏体的最低温度）以上30～50℃，保温一定时间后随炉缓慢冷至600℃以下出炉空冷，钢中的片层状渗碳体和网状二次渗碳体发生球化，得到硬度更低韧性更好的球状珠光体组织。球化退火的目的是降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火做准备，减小工件淬火变形和开裂。3.去应力退火去应力退火主要用于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件（或冷拉件）及机加工件的残留应力，以防止零件变形或产生裂纹，降低机器精度，避免发生事故。钢的去应力退火操作是将工件随炉缓慢加热至500～650℃，保温一段时间后，随炉缓慢冷却至200℃以下出炉空冷的工艺。与退火前相比，去应力退火后的组织不发生明显变化，其性能（如硬度、强度、塑性、韧性等）也无明显变化，仅是残留应力得到松弛。例如汽轮机的隔板是由隔板体和静叶片焊接而成，焊接后若不进行去应力退火，则可能在运转过程中产生变形而打坏转子叶片，发生严重事故。为此，大型铸件如机床床身、内燃机气缸体，重要的焊接件如汽轮机隔板，冷成形件如冷卷弹簧等必须进行去应力退火。

所谓正火是将工件加热至Ac3或Accm（Accm是实际加热时过共析钢完全转变为奥氏体的最低温度）以上30～80℃，保温后从炉中取出在空气中冷却。与退火的明显区别是正火的冷却速度较快，正火后形成的组织要比退火组织细，因而使钢的硬度和强度有所提高。正火的目的主要是细化组织，适当提高硬度和强度，用于普通结构件作为最终热处理；或用于低、中碳钢作为预备热处理，改善切削加工性；还可用于过共析钢消除网状渗碳体，以利于球化退火的进行。由以上讨论可以看出退火与正火在某种程度上有相似之处，设计时应根据不同情况加以选择，通常从以下两方面考虑：（1）从切削加工性考虑低碳钢硬度低，切削加工时切屑不易断开而粘刀，切削刃容易损坏，加工后零件表面粗糙度值大。通过正火可以适当提高硬度以利于切削加工，故低碳钢和低碳合金钢以正火作为预备热处理；高碳钢硬度高，难以切削加工，切削具易磨损，通过退火可以适当降低硬度，以利于切削加工，故高碳结构钢和工具钢及中碳以上多元合金钢均采用退火作为预备热处理；中碳钢和中低碳合金钢采用退火或正火作为预备热处理，切削加工性是个重要考虑因素。但从经济上考虑，正火比退火的生产周期短，耗能少，且操作简便，尽可能以正火代替退火。（2）从使用性能考虑如果工件的性能要求不高，则以正火为最终热处理，以提高力学性能。但如果工件形状复杂，则应采用退火作为最终热处理，以防止出现裂纹。

1.淬火的目的所谓淬火就是将钢件加热到Ac3（对亚共析钢）或Ac1（对共析和过共析钢）以上30～50℃，保温一定时间后快速冷却（一般为油冷或水冷）以获得马氏体（或下贝氏体）组织的一种工艺操作。因此，淬火的目的就是获得马氏体（或下贝氏体）。淬火及随后的回火处理是许多机器零件必不可少的最终热处理，是发挥钢铁材料性能潜力的重要手段之一。例如用T8钢制造切削刀具，退火后的硬度很低，为163～187HBW（相当于切削零件的硬度相近，显然无法切削零件。若将其淬火成马氏体，再配之以低温回火，硬度可达60～64HRC，则可切削零件，并具有较高的耐磨性。又如用45钢制造轴类零件，正火后力学性能为：硬度为250HBW，Rp0.2≈320MPa，Rm≈750MPa，A≈18%，aK≈70J/cm2。若将其淬火成马氏体，再配之以高温回火（调质），其力学性能为：硬度为250HBW，Rp0.2≈450MPa，Rm≈800MPa，A≈23%，aK≈100J/cm2，具有良好的强度与塑性和韧性的配合，这样就可以延长零件的使用寿命。

所谓回火是将淬火钢重新加热至A1点以下的某一温度，保温一定时间后冷却至室温的一种工艺操作。如前所述，在淬火过程中，钢中的过冷奥氏体转变为马氏体，并残留部分残留奥氏体。马氏体和残留奥氏体极不稳定，在使用过程中会发生转变，引起工件尺寸和形状改变。此外，淬火钢硬度高、脆性大、具有较大的内应力，不宜直接使用。回火的目的就是降低淬火钢的脆性，减小或消除内应力，使组织趋于稳定并获得所需要的力学性能。

1.淬火钢回火时组织和性能的变化

（1）组织变化一般来说，随回火温度升高，淬火钢的组织变化可分为四个阶段，现以共析钢为例加以讨论。

1）80～200℃为马氏体分解阶段。在淬火马氏体基体上析出薄片状细小ε碳化物（分子式为Fe2.4C，密排六方结构），马氏体中碳的过饱和度降低，但仍为碳在α-Fe中的过饱和固溶体，通常把这种过饱和α ε碳化物的组织称为回火马氏体。在此过程中，内应力逐步减小。

2）200～300℃残留奥氏体分解为过饱和α 碳化物。

3）250～400℃马氏体分解完成。α中含碳量降低到正常饱和状态，ε碳化物转变为极细的颗粒状渗碳体。在此过程中，内应力大大降低。

4）400℃以上为渗碳体颗粒聚集长大并形成球状，铁素体发生回复、再结晶。综上所述，回火温度不同，钢的组织也不同。在300℃以下回火时，得到由具有一定过饱和度的α与ε碳化物组成的回火马氏体组织，可用M回表示。回火马氏体易腐蚀为黑色针叶状，但其硬度与淬火马氏体相近。在300～500℃范围内回火，得到由针叶状铁素体与极细小的颗粒状渗碳体共同组成的回火托氏体组织，可用T回表示。T回的硬度虽比M回低，但因渗碳体极细小，铁素体只发生回复而未再结晶，仍保持针叶状，故仍具有较高的硬度和强度，特别是具有较高的弹性极限和屈服强度以及一定的塑性和韧性。在500～650℃范围内回火时，得到等轴状铁素体和球状渗碳体组成的回火索氏体组织，可用S回表示。由于渗碳体颗粒聚集长大并球化及铁素体再结晶，故与T回相比，S回的硬度、强度较低，而塑性、韧性较高。顺便指出，T回与T，以及S回与S相比，它们不但组织形态不同，而且前者具有更优异的综合力学性能。例如在硬度相同时，前者比后者具有更高的强度和塑性、韧性。这是因为前者的渗碳体为颗粒状或球状，后者的渗碳体为片状。

（2）性能变化总的变化趋势是，随回火温度升高，硬度、强度降低，而塑性、韧性升高。可见，欲使钢具备所需性能，必须正确选择回火温度。

2.回火的种类及应用

按照回火温度范围不同，钢的回火可分为下列三种，并应根据对工件性能的不同要求，正确选择回火种类。

（1）低温回火回火温度范围为150～250℃，回火后的组织为M回。钢具有高硬度和高耐磨性，但内应力和脆性降低。主要应用于高碳钢和高碳合金钢制造的工模具和滚动轴承，以及经渗碳和表面淬火的零件，回火后的硬度一般为58～64HRC。

（2）中温回火回火温度范围为350～500℃，回火后的组织为T回，主要应用于wC为0.5%～0.7%的碳钢和合金钢制造的各类弹簧。其硬度为35～45HRC，具有一定韧性和高的弹性极限及屈服强度。

（3）高温回火回火温度范围为500～650℃，回火后的组织为S回。主要应用于wC为0.3%～0.5%的碳钢和合金钢制造的各类连接和传动的结构零件，如轴、齿轮、连杆、螺栓等。其硬度为25～35HRC，具有适当的强度与足够的塑性和韧性，即良好的综合力学性能。生产上习惯将淬火并高温回火称为“调质处理”。

表面淬火是将工件表面快速加热到奥氏体区，在热量尚未传到心部时立即迅速冷却，使表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持原始组织的一种局部淬火方法。工业上广泛应用的有火焰淬火、感应淬火和激光淬火。

1.火焰淬火火焰淬火它是将乙炔-氧或煤气-氧的混合气体燃烧的火焰喷射到工件表面，使表面快速加热至奥氏体区，立即喷水冷却，使表面淬硬的工艺操作。淬硬层深度一般为2～6mm。此方法简便，无需特殊设备，适用于单件或小批量生产的各种零件，如轧钢机齿轮、轧辊，矿山机械的齿轮、轴，机床导轨和齿轮等。缺点是要求熟练工操作，否则加热不均匀，质量不稳定。

2.感应淬火感应淬火示意图如图6-2所示。它是利用通入交流电的加热感应器在工件中产生一定频率的感应电流，感应电流的集肤效应使工件表面层被快速加热到奥氏体区后，立即喷水冷却，工件表层获得一定深度的淬硬层。电流频率越高，淬硬层越浅。根据电流频率不同，感应加热可分为：高频感应加热（100～1000kHz），淬硬层为0.2～2mm，适用于中小型齿轮、轴等零件；中频感应加热（0.5～10kHz），淬硬层为2～8mm，适用于大中型齿轮、轴等零件；工频感应加热（50Hz），淬硬层深度10～15mm，适用于直径大于300mm的轧辊、轴等大型零件。

图 6‑2感应加热表面淬火示意图

感应淬火的优点是淬火质量好，表层组织细，硬度高（比常规淬火高2～3HRC），脆性小，生产效率高，便于自动化。缺点是设备较贵，形状复杂的感应器不易制造，不适于单件生产等。必须注意，工件在感应淬火之前需进行预备热处理，一般为调质或正火，以保证工件表面在淬火后获得均匀细小的马氏体，改善工件心部的硬度、强度和韧性以及切削加工性，并减小淬火变形；工件在感应淬火后还需进行低温回火（180～200℃），使表层获得回火马氏体，在保证表面高硬度的同时，降低内应力和脆性。生产中常采用“自回火”，即当淬火冷却至200℃时停止喷水，利用工件中的余热传到表面而达到回火的目的，这样既可省去回火工序，又可减小淬火开裂的危险。对感应淬火零件，其设计技术条件应注明表面淬火部位、淬硬层深度、表面硬度等。

3.激光淬火激光淬火是将高功率密度的激光束照射到工件表面，使表面层快速加热到奥氏体区或熔化温度，依靠工件本身热传导迅速自冷而获得一定的淬硬层或熔凝层。由于激光束光斑尺寸只有20～50mm2，要使工件整个表面淬硬，工件必须转动或平动使激光束在工件表面快速扫描。激光束的功率密度越大和扫描速度越慢，淬硬层或熔凝层深度越深。调整功率密度和扫描速度，硬化层深度可达1～2mm。激光淬火已应用于汽车和拖拉机的气缸、气缸套、活塞环、凸轮轴等零件。目前我国应用较多的是1～5kW激光发生装置。激光淬火的优点是淬火质量好，表层组织超细化，硬度高（比常规淬火高6～10HRC），脆性极小，工件变形小，自冷淬火，无需回火，节约能源，无环境污染，生产效率高，便于自动化。缺点是设备昂贵，在生产中大规模应用受到了限制。

化学热处理是将工件置于某种化学介质中，通过加热、保温和冷却使介质中某些元素渗入工件表层以改变工件表层的化学成分和组织，从而使其表面具有与心部不同性能的一种热处理。与表面淬火相比，表面化学热处理的主要特点是工件表面层不仅与心部组织不同，而且成分也不同。渗入不同的元素，可赋予钢件表面不同的性能。例如渗碳、渗氮、碳氮共渗可提高硬度、耐磨性及疲劳强度，渗硼、渗铬可提高耐磨和耐腐蚀性，渗铝、渗硅可提高耐热抗氧化性，渗硫可提高减摩性等。在一般机器制造业中，最常用的是渗碳、渗氮和碳氮共渗。

1. 钢的渗碳

渗碳是向低碳钢或低碳合金钢工件表层渗入碳原子的过程。其目的是提高工件表层的碳含量，使工件经热处理后表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有一定的强度和较高的韧性。这样，工件既能承受大的冲击，又能承受大的摩擦。齿轮、活塞销等零件常采用渗碳处理。

根据渗碳剂的不同，渗碳可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳。这里仅介绍工业上常用的气体渗碳。工件被置于充有气体渗碳剂的渗碳炉中，在渗碳温度（900～950℃）下加热至奥氏体状态并保温，气体渗碳剂分解出的活性碳原子被工件表面吸收并向工件内部扩散，形成一定深度的渗碳层。常用的气体渗碳剂是裂化混合气体（天然气或煤气 CH4 C3H8）或有机液体（煤油、苯、甲醇、丙酮等）在高温下分解成的混合气体（CO、CH4、C2H4等）。渗碳后工件中的碳浓度从表面向心部逐渐降低。表面碳的质量分数最高，通常在0.8%～1.1%范围内，心部则保持原始成分。低碳钢渗碳缓冷后的组织，由表面向心部依次为过共析组织、共析组织、过渡亚共析组织、原始亚共析组织。通常把过渡亚共析组织区一半处到表面的深度（对低碳钢）或过渡亚共析组织区终止处到表面的深度（对低碳合金钢）作为渗碳层深度。显然，渗碳温度越高，渗碳时间越长，则渗碳层深度越大。工件渗碳后还需进行淬火和低温回火处理，才能使表面具有高硬度、高耐磨性和较高的接触疲劳强度及弯曲疲劳强度，心部具有一定强度和高韧性。淬火可采用直接淬火法（自渗碳温度直接淬火）、一次淬火法（渗碳后出炉空冷，再重新加热进行淬火）或二次淬火法（渗碳后出炉空冷，先根据工件心部成分重新加热进行淬火，再根据工件表面成分加热进行淬火）。经淬火 低温回火后，工件表层组织为高碳回火马氏体 粒状渗碳体或碳化物 少量残留奥氏体，其硬度为58～64HRC，而心部组织则随钢的淬透性而定。对于普通低碳钢如15、20钢，其心部组织为铁素体 珠光体，硬度相当于10～15HRC；对于低碳合金钢如20CrMnTi，其心部组织为回火低碳马氏体 铁素体，硬度为35～45HRC，具有较高的心部强度及足够的塑性和韧性。

渗碳是汽车和拖拉机齿轮、活塞销等零件常用的表面热处理工艺，工件表面的碳含量及渗碳层深度对零件的性能有很大影响。对承受磨损的零件，表面wC以1.0%～1.1%为宜；对于承受多次冲击压缩负荷或接触疲劳负荷的零件，表面wC以0.8%～0.9%为宜。渗碳层深度随零件的截面尺寸及工作条件而定，可在0.3～3mm范围内变化。以齿轮为例，通常规定渗碳层深度为模数的15%～20%。当冲击或弯曲疲劳是主要危险时，应取下限，渗碳层较薄；当接触疲劳是主要危险时，应取上限，渗碳层较厚。对渗碳零件，其设计技术条件应注明渗碳层深度、表面硬度、心部硬度、不允许渗碳的部位等。采用渗碳工艺的零件常选用低碳钢或低碳合金钢制造，常用的工艺路线为：锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火→低温回火→精加工→成品。

2.钢的渗氮渗氮是向钢件表层渗入氮原子的过程。其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性以及热硬性（在600～650℃温度下仍保持较高硬度）。使钢渗氮的方法很多，如气体渗氮、液体渗氮、低温氮碳共渗、离子渗氮、镀钛渗氮等，这里仅介绍工业中应用最广泛的气体渗氮。气体渗氮是将工件放入充有氨气的渗氮炉中，在渗氮温度（500～560℃）下加热并保温，氨气分解出的活性氮原子被工件表面的铁素体吸收并向内部扩散，形成一定深度的渗氮层。工件在渗氮前一般先经调质处理，获得回火索氏体组织，以保证渗氮后工件心部有良好的综合力学性能，渗氮后不再进行淬火、回火处理。渗氮用钢通常是含有Al、Cr、Mo、V、Ti等的合金钢，典型的是38CrMoAlA，还有35CrMo、18CrNiW等。这些合金元素极易与氮元素形成颗粒细小、分布均匀、硬度很高而且非常稳定的各种氮化物，对提高工件性能有重要作用。采用渗氮工艺制造的零件常用的工艺路线为：锻造→退火（或正火）→粗加工→调质→半精加工→去应力退火→粗磨→渗氮→精磨（或研磨）→成品。

渗氮后工件表面氮浓度最高，并向心部逐渐降低。钢的氮化层显微组织如图6-3所示。表层组织为氮化物Fe2N（ε） Fe4N（γ′），其硬度为1000～1100HV，耐磨性和耐蚀性好；过渡区组织为Fe4N（γ′） 含氮铁素体（α）；心部组织为回火索氏体，具有良好的综合力学性能。通常把从工件表面到过渡区终止处的深度作为渗氮层深度，一般为0.15～0.75mm。实际上，由于钢中含有一定量的碳，渗氮层内要形成碳氮化合物。工件最表层的ε相是脆性的，在工作过程中易产生龟裂及剥落，故不应过厚，通常在渗氮后精磨时将该层磨去后再用。与渗碳相比，渗氮的主要优点是工艺温度低，变形小，渗层薄，硬度高，耐磨性好，疲劳强度高，并具有一定耐蚀性和热硬性。其主要缺点是生产周期长（30～50h），渗氮层脆性大，而且需要使用专用合金钢以形成合金氮化物来提高渗层的硬度和耐磨性。因此，渗氮主要应用于在交变载荷下工作的、要求耐磨和尺寸精度高的重要零件，如高速传动精密齿轮，高速柴油机曲轴，高精密机床主轴，镗床镗杆，压缩机活塞杆等，也可用于在较高温度下工作的耐磨、耐热零件，如阀门、排气阀等。对于渗氮零件，其设计技术条件应注明渗氮部位、渗氮层深度、表面硬度、心部硬度等，对轴肩或截面改变处应有R>0.5mm的圆角以防止渗氮层脆裂

图 6‑3钢的氮化层显微组织　×400

3.钢的碳氮共渗碳氮共渗是同时向钢的表层渗入碳、氮原子的过程。它是将工件放入充有渗碳介质（如煤油、甲醇等）和氨气的炉中，在840～860℃温度下加热、保温，共渗介质分解出活性碳、氮原子被工件表面奥氏体吸收并向内部扩散，形成一定深度的碳氮共渗层。与渗碳相比，碳氮共渗温度低，速度快，零件变形小。在840～860℃保温4～5h即可获得深度为0.7～0.8mm的共渗层。经淬火 低温回火处理后，工件表层组织为细针状回火马氏体 颗粒状碳氮化合物Fe3（C、N） 少量残留奥氏体，具有较高的耐磨性和疲劳强度及抗压强度，并兼有一定的耐蚀性，常应用于低中碳合金钢制造的重、中负荷齿轮。近年来国内外都在发展深层碳氮共渗以代替渗碳，效果很好。其缺点是气氛较难控制。上述各种表面热处理方法都能使钢件获得“表硬心韧”的性能，从而具有既耐磨又抗冲击和疲劳的能力。但是，它们又各有其特点，应根据不同零件的工作条件合理选用。以齿轮为例，对于齿面硬度要求45～55HRC的齿轮，若模数大，如矿山、冶金机械上的大型齿轮，应选用中碳合金钢如40Cr钢制造，进行火焰淬火或中频感应加热单齿表面淬火；若模数较小，如机床上的齿轮，则用中碳钢如40、45钢制造，进行高频感应淬火；对于齿面硬度要求58～62HRC并承受较大负荷及冲击力的齿轮，如汽车、拖拉机的变速器齿轮，应选用低碳合金钢如20CrMnTi钢制造，进行渗碳和淬火 低温回火处理；对于齿面硬度要求65～72HRC的齿轮，如冲击力小的高速传动精密齿轮，应选用38CrMoAlA钢渗氮处理。

铝是轻金属，密度为2.72g/cm3，仅为铁的1/3，纯铝熔点660℃，具有良好的导电性和导热性；磁化率极低，为非铁磁性材料；耐大气腐蚀性能好；铝为面心立方结构，无同素异构转变；具有极好的塑性（A=30%～50%，Z=80%），易于压力加工成形；有良好的低温韧性，直到-253℃温度时其塑性和韧性并不降低。但其强度过低（Rm为70～100MPa），通过加工硬化可使纯铝的强度提高（Rm可达150～250MPa），同时塑性下降（Z=50%～60%）。工业纯铝中铝的质量分数不小于99.00%，含有一些杂质，常见杂质元素有铁、硅、铜等。杂质含量越多，其电导率、耐蚀性及塑性降低越多。纯铝的牌号用国际四位字符体系表示。牌号中第一、三、四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母A、B或其他字母（有时也可用数字）。纯铝牌号中第一位数为1，即其牌号用1×××表示；第三、四位数为最低铝的质量分数中小数点后面的两位数字，例如铝的最低质量分数为99.70%，则第三、四位数为70。如果第二位的字母为A，则表示原始纯铝；如果第二位字母为B或其他字母，则表示原始纯铝的改型情况，即与原始纯铝相比，元素含量略有改变；如果第二位不是英文字母而是数字时，则表示杂质极限含量的控制情况，0表示纯铝中杂质极限含量无特殊控制，1～9则表示对一种或几种杂质极限含量有特殊控制。例如1A99表示铝的质量分数为99.99%的原始纯铝；1B99表示铝的质量分数为99.99%的改型纯铝，1B99是1A99的改型牌号；1A85表示铝的质量分数为99.85%的原始纯铝；1B85则是1A85的改型牌号，表示铝的质量分数158为99.85%的改型纯铝；1070表示杂质极限含量无特殊控制、铝的质量分数为99.70%的纯铝；1145表示对一种杂质的极限含量有特殊控制、铝的质量分数为99.45%的纯铝；1235表示对两种杂质的极限含量有特殊控制、铝的质量分数为99.35%的纯铝。显然，纯铝牌号中最后两位数字越大，则其纯度越高。纯铝常用牌号有1A99（原LG5）、1A97（原LG4）、1A93（原LG3）、1A90（原LG2）、1A85（原LG1）、1070A（代L1）、1060（代L2）、1050A（代L3）、1035（代L4）、1200（代L5）。纯铝的主要用途是配制铝合金，在电气工业中用铝代替铜作导线、电容器等，还可制作质轻、导热、耐大气腐蚀的器具及包覆材料。

纯铝的硬度、强度很低、不适宜制作受力的机械零构件。向铝中加入适量的合金元素制成铝合金，可改变其组织结构，提高其性能。常加入的合金元素有铜、镁、硅、锌、锰等，有时还辅加微量的钛、锆、铬、硼等元素。这些合金元素通过固溶强化和第二相强化作用，可提高强度并仍保持纯铝的特性。不少铝合金还可以通过冷变形和热处理方法，进一步强化，其抗拉强度可达500～1000MPa，相当于低合金结构钢的强度，因此铝合金可以制造承受较大载荷的机械零件和构件，是工业中广泛使用的有色金属材料，由于其比强度比一般高得多，故成为飞机的主要结构材料。

变形铝合金均是以压力加工（轧、挤、拉等）方法，制成各种型材、棒料、板、管、线、箔等半成品供应，供应状态有退火态、淬火自然时效态、淬火人工时效态等。变形铝合金的牌号也是用国际四位字符体系来表示。牌号中第一、三、四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母A、B或其他字母（有时也可用数字）。第一位数字为2～9，分别表示变形铝合金的组别，其中2×××表示以铜为主要合金元素的铝合金即铝铜合金，3×××表示以锰为主要合金元素的铝合金即铝锰合金，4×××表示以硅为主要合金元素的铝合金即铝硅合金，5×××表示以镁为主要合金元素的铝合金即铝镁合金，6×××表示以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金即铝镁硅合金，7×××表示以锌为主要合金元素的铝合金即铝锌合金，8×××表示以其他合金元素为主要合金元素的铝合金如铝锂合金，9×××表示备用合金组；最后两位数字为合金的编号，没有特殊意义，仅用来区分同一组中的不同合金；如果第二位字母为A，则表示原始合金，如果是B或其他字母，则表示原始合金的改型合金，如果第二位不是英文字母，而是数字时，0表示原始合金，1～9表示改型合金。例如2A01表示铝铜原始合金；5A05表示铝镁原始合金，5B05表示铝镁改型合金，5B05是5A05的改型牌号；7075表示铝锌原始合金，7475表示铝锌改型合金，7475是7075的改型牌号。下面简要介绍机械、航空等工业中常用的铝铜合金、铝锰合金、铝镁合金、铝锌合金、铝锂合金。表6-1为常用变形铝合金的牌号、化学成分、力学性能和用途。

（1）铝铜合金这类合金是以Cu为主要合金元素，再加入Si、Mn、Mg、Fe、Ni等元素，这些合金元素的主要作用是：Cu和Mg形成强化相CuAl2（θ相）及CuMgAl2（S相），Mg和Si形成强化相Mg2Si相，Fe和Ni形成耐热强化相Al9FeNi相。这些强化相通过自然时效或人工时效而析出，提高合金的强度。Mn提高合金的耐蚀性，也有一定固溶强化作用。常用变形铝铜合金的牌号有2A01（原LY1）、2A10（原LY10）、2A11（原LY11）、2A12（原LY12）、2A14（原LD10）、2A50（原LD5）、2B50（原LD6）、2A70（原LD7）。

2A01、2A10、2A11、2A12在机械工业和航空工业中得到广泛应用。2A01、2A10中Mg、Cu含量低，强度低、塑性好，主要用作铆钉；2A11和2A12中Mg、Cu含量较多，时效处理后抗拉强度可分别达400MPa和470MPa，通常将它们制成板材、型材和管材，主要用于飞机构件、蒙皮或挤压成螺旋桨、叶片等重要部件。