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1、第五章非非铁金属属材料与与粉末冶冶金材料料非铁金属属材料是是指除钢钢铁材料料以外的的其它金金属及合合金的总总称（俗俗称有色色金属）。非铁金属属材料种种类繁多多，应用用较广的的是All、Cuu、Tii及其合合金以及及滑动轴轴承合金金。5-11 铝及及铝合金金一、工业业纯铝（阅阅读，回回答问题题）1铝合合金为什什么不能能进行热热处理强强化？可可通过什什么手段段提高其其强度？2为什什么纯铝铝在大气气中有良良好的耐耐蚀性？3纯铝铝有哪些些优点和和缺点？主要应应用？二、铝合合金 铝合金是是向铝中中加人适适量的SSi、CCu、MMg、MMn等合合金元素素，进行行固溶强强化和第第二相强强化而得得到的。合合金
2、化可可提高纯纯铝的强强度并保保持纯铝铝的特性性。一些些铝合金金还可经经冷变形形强化或或热处理理，进一一步提高高强度。1铝合合金的分分类 二元铝铝合金一一般形成成固态下下局部互互溶的共共晶相图图，如图图5-所示。根据铝合合金的成成分和工工艺特点点可把铝铝合金分分为变形形铝合金金和铸造造铝合金金。（1）变变形铝合合金 由由图5-可知知，凡成成分在DD点以左左的合金金（加热热时能形形成单相相固溶体体组织，具具有良好好的塑性性，适于于压力加加工），均均称变形形铝合金金。变形铝合合金又可可分为两两类：不能热热处理强强化的铝铝合金成分在在点以以左的合合金；能热处处理强化化的铝合合金成成分在点与DD点之间间
3、的铝合合金。图5-1 二元铝合金相图（2）铸铸造铝合合金 成成分在DD点以右右的铝合合金，具具有共晶晶组织，塑塑性较差差，但熔熔点低，流流动性好好，适于于铸造，故故称铸造造铝合金金。上述述分类并并不是绝绝对的。2、铝合合金的时时效强化化 （1）概概念1） 固固溶处理理将铝铝合金加加热到单相区区某一温温度，经经保温，使使第二相相溶入中，形形成均匀匀的单相相固溶体体，随后后迅速水水冷，使使第二相相来不及及从固溶体体中析出出，在室室温下得得到过饱饱和的固溶体体，这种种处理方方法称为为固溶热热处理或或固溶（俗俗称淬火火）。2）固溶溶处理的的性能特特点硬度、强强度无明明显升高高，而塑塑性、韧韧性得到到改
4、善；组织不不稳定，有有向稳定定组织状状态过渡渡的倾向向。3）时效效强化固溶处处理后的的铝合金金，随时时间延长长或温度度升高而而发生硬硬化的现现象，称称为时效效（即时时效强化化）。4）合金金时效强强化的前前提条件件合金金在高温温能形成成均匀的的固溶体体，同时时在冷却却中，固固溶体溶溶解度随随之下降降，并能能析出强强化相粒粒子。5）合金金时效各各阶段的的性能特特点孕育期期即在在自然时时效初始始阶段，铝铝合金的的强度不不高，塑塑性好，此此时可进进行各种种冷变形形加工（如如铆接、弯弯曲等）。超过孕育期后，强度、硬度迅速增高。如图5-2所示。（2） 时效规规律铝合合金时效效强化效效果与加加热温度度有关，
5、如如图5-3所示示：时效温温度越高高，强度度峰值越越低，强强化效果果越小。时效温温度越高高，时效效速度越越快，强强度峰值值出现所所需时间间越短； 温度度过高或或时间过过长，合合金反而而变软，这这种现象象称为“过时效效”。低温使使固溶处处理获得得的过饱饱和固溶溶体保持持相对的的稳定性性，抑制制时效的的进行。（生生产中有有实用意意义）（3）回回归处理理 将已时效效强化的的铝合金金重新加加热，经经短时保保温后在在水中急急冷，使使合金恢恢复到固固溶后的的状态的的处理方方法。（之之后还可可时效）一切能时时效强化化的合金金都有回回归现象象。（4）退退火的目目的 铸造铝合合金是消除除内应力力及成分分偏析，稳
6、稳定组织织。变形铝合合金是消除除变形加加工中出出现的加加工硬化化现象，改改善其加加工工艺艺性。3变形形铝合金金（1）变变形铝合合金的分分类、代代号与牌牌号变形铝合合金根据据其性能能特点和和用途可可分为防防锈铝合合金（LLF）、硬硬铝合金金（LYY）、超超硬铝合合金（LLC）及及锻铝合合金（LLD），其其代号后后的数字字为顺序序号。如如LF55、LYY12、LLC4、LLD5等等。牌号（见见P1443）（2）常常用的变变形铝合合金（见见P1444表55-2） 不能能热处理理强化的的铝合金金 能热热处理强强化的铝铝合金4铸造造铝合金金铸造铝合合金铸造造性能良良好，可可获得各各种近乎乎最终使使用形状
7、状和尺寸寸的毛坯坯铸件，但但塑性较较低，不不能承受受压力加加工。（1）铸铸造铝合合金的分分类、代代号及牌牌号按主加合合金元素素的不同同，铸造造铝合金金可分为为A1-Si系系、A11-Cuu系、AA1-MMg系、AA1-ZZn系。代号由由“ZL+三位阿阿拉伯数数字”组成。“ZL”是“铸铝”二字汉汉语拼音音字首，其其后第一一位数字字表示合合金系列列，如 1、22、3、44分别表表示铝硅硅、铝铜铜、铝镁镁、铝锌锌系列合合金；第第二、三三位数字字表示顺顺序号。例例如：ZZL1002表示示铝硅系系02号号铸造铝铝合金。若若为优质质合金在在代号后后加“A”，压铸铸合金在在牌号前前面冠以以字母“YZ”。 牌
8、号是是由“Z+基基体金属属的化学学元素符符号+合合金元素素符号+数字”组成。其其中，“Z”是“铸”字汉语语拼音字字首，合合金元素素符号后后的数字字是以名名义百分分数表示示的该元元素的质质量分数数。例如如：ZAA1Sii12表表示Wsi12%的铸造造铝合金金。（2）常常用的铸铸造铝合合金（见见表5-3）（仅简介介）铝硅硅合金（AA1-Si系系） 这这类合金金密度小小，有优优良的铸铸造性能能（如流流动性好好，收缩缩及热裂裂倾向小小），一一定的强强度和良良好的耐耐蚀性，但但塑性较较差。在在生产中中对它采采用变质质处理，可可显著改改善其塑塑性和强强度。ZAlSSi122（ZLL1022）是一一种典型型
9、的铝硅硅合金，属属于共晶晶成分，通通常称为为简单硅硅铝明。铸铸造后（组组织是硅硅溶于铝铝中形成成的固溶体体和硅晶晶体组成成的共晶晶体+Sii，且硅硅本身脆脆性，又又呈粗大大针状分分布在组组织中。）合金金力学性性能很低低，需采采用变质质处理（变变质处理理后，合合金为亚亚共晶组组织，硅硅晶体变变为细小小粒状，均均布在铝铝基体上上，并生生成塑性性好的初初晶固溶体体。），提提高合金金的力学学性能（强强度和塑塑性都有有所提高高）。 ZL1002的致致密性较较差，且且不能热热处理强强化。5-22 铜及及铜合金金铜在自然然界中既既可以以以矿石的的形式存存在，又又可以以以纯金属属的形式式存在，是是我国历历史上
10、使使用较早早、用途途较广的的一种非非铁金属属材料。一、工业业纯铜（阅阅读，回回答）1铝合合金为什什么不能能进行热热处理强强化？可可通过什什么手段段提高其其强度？2什么么杂质使使铜出现现“热脆”？ 什什么杂质质使铜出出现“冷脆”？3纯铜铜有哪些些优点和和缺点？主要应应用？二、铜合合金工业纯铜铜的强度度低，尽尽管通过过冷变形形强化可可使其强强度提高高，但塑塑性却急急剧下降降，因此此不适合合作结构构材料。工工业上，常常对纯铜铜作合金金化处理理，加入入一些如如Zn、AA1、SSn、MMn、NNi等合合金元素素，获得得强度和和韧性都都满足要要求的铜铜合金。1铜合合金的分分类按化学成成分不同同，铜合合金分
11、为为黄铜、白白铜和青青铜；按按生产方方式不同同，铜合合金分为为加工铜铜合金和和铸造铜铜合金。黄铜是以以Zn为为主加元元素的铜铜合金，白白铜是CCu、NNi合金金，青铜铜是除黄黄铜和白白铜以外外的所有有铜合金金。工业业上应用用较多的的是黄铜铜和青铜铜。2黄铜铜 （1）普普通黄铜铜（铜锌锌二元合合金） Znn的质量量分数的的影响 普通通黄铜的的代号及及牌号 普通黄黄铜中的的加工黄黄铜，其其代号由由“H+数数字”组成。其其中“H”是“黄”字汉语语拼音字字首，数数字是以以名义百百分数表表示的CCu的质质量分数数。普通黄黄铜中的的铸造黄黄铜，其其牌号表表示方法法有两种种。（2）特特殊黄铜铜 特殊黄铜铜是
12、在铜铜锌的基基础上加加入Pbb、A11、Snn、Mnn、Sii等元素素后形成成的铜合合金，并并相应称称之为铅铅黄铜、铝铝黄铜、锡锡黄铜等等。它们具有有比普通通黄铜更更高的强强度、硬硬度、耐耐蚀性和和良好的的铸造性性能。 合金金元素的的影响 Pb可改改善切削削加工性性和耐磨磨性；SSi可改改善铸造造性能，也也有利于于提高强强度和耐耐蚀性；A1可可提高强强度、硬硬度和耐耐蚀性；Sn、AAl、SSi、MMn可以以提高耐耐蚀性，减减少应力力腐蚀破破裂的倾倾向。若特殊黄黄铜中加加入的合合金元素素较少，塑塑性较高高，则称称为加工工特殊黄黄铜；加加入的合合金元素素较多，强强度和铸铸造性能能好，则则称为铸铸造
13、特殊殊黄铜。 特殊殊黄铜的的代号及及牌号加工特特殊黄铜铜代号由由“H+主主添加合合金元素素符号（ZZn除外外）+数数字-数数字” 组成成。铸造特特殊黄铜铜的牌号号表示方方法有两两种，（3）黄黄铜的热热处理 去应应力退火火目的是消除除应力，防防止黄铜铜零部件件发生应应力腐蚀蚀破裂及及切削加加工后的的变形。既既适用于于加工黄黄铜，也也适用于于铸造黄黄铜。 再结结晶退火火目的是消除除加工黄黄铜的加加工硬化化现象。（4）黄黄铜的用用途（见见表5-4、见见表5-5）3青铜铜除黄铜和和白铜（铜铜-镍合合金）以以外的其其它铜合合金称为为青铜，其其中含锡锡元素的的称为普普通青铜铜（锡青青铜），不不含锡元元素的
14、称称为特殊殊青铜（也也叫无锡锡青铜）。按按生产方方式，还还可分为为加工青青铜和铸铸造青铜铜。（1）青青铜的代代号、牌牌号及用用途 加工青青铜的代代号由 “Q +第一个个主加元元素符号号+数字字-数字字” 组成成。其中中“Q”是“青”字汉语语拼音字字首，第第一组数数字是以以名义百百分数表表示的第第一个主主加元素素的质量量分数，第第二组数数字是以以名义百百分数表表示的其其它合金金元素的的质量分分数。例例如：QQSn44-3表表示平均均WSn4%、WWZn3%，其其余为CCu的加加工锡青青铜。铸造青青铜的牌牌号表示示方法有有两种。旧旧牌号表表示法与与加工锡锡青铜相相似，只只是在其其代号前前加“Z”，
15、如ZZQSnn10-1；新新牌号表表示法是是由“Z+CCu+合合金元素素符号+数字” 组成成。其中中“Z”是“铸”字汉语语拼音字字首，合合金元素素符号后后的数字字是以名名义百分分数表示示的该元元素的质质量分数数。例如如：ZQQSn110-11还可以以写成ZZCuSSn100Zn11，表示示平均WWSn10%、WZn1%，其其余为CCu的铸铸造锡青青铜。（2）普普通青铜铜（锡青青铜） Snn的质量量分数的的影响Sn在CCu中可可形成固固溶体，也也可形成成金属化化合物。SSn的质质量分数数对青铜铜的组织织和性能能的影响响如图55-5所示示。 锡青青铜的性性能及用用途 锡青铜在在大气、海海水、淡淡水
16、以及及蒸汽中的耐耐蚀性比比纯铜和和黄铜好好，但在在盐酸、硫硫酸和氨氨水中的的耐蚀性性较差；具有良良好的减减摩性，无无磁性、无无冷脆现现象；锡锡青铜中中加入少少量Pbb，可提提高耐磨磨性和切切削加工工性能；加入PP可提高高弹性极极限、疲疲劳强度度及耐磨磨性；加加入Znn可缩小小结晶温温度范围围，改善善铸造性性能。加工锡青青铜适于于制造仪仪表上要要求耐磨磨、耐蚀蚀的零件件及弹性性零件、滑滑动轴承承、轴套套及抗磁磁零件等等。铸造锡青青铜适宜宜制造形形状复杂杂，外形形尺寸要要求严格格，致密密性要求求不高的的耐磨、耐耐蚀件，如如轴瓦、轴轴套、齿齿轮、蜗蜗轮、蒸蒸汽管等等。（3）特特殊青铜铜（无锡锡青铜）
17、 铝青青铜 以以Al为为主要添添加元素素的铜合合金称为为铝青铜铜，应用用最广泛泛。其耐耐蚀性、耐耐磨性高高于锡青青铜与黄黄铜，并并有较高高的耐热热性、硬硬度、韧韧性和强强度。加加工铝青青铜主要要用来制制造各种种要求耐耐蚀的弹弹性元件件及高强强度零件件。铸造造铝青铜铜用于制制造要求求有较高高强度和和耐磨性性的摩擦擦零件。 铍青青铜 以以Be为为基本合合金元素素的铜合合金(WBe1.77%2.5%)。在淬淬火状态态下塑性性好，可可进行冷冷变形和和切削加加工，制制成零件件，经人人工时效效处理后后，获得得很高的的强度和和硬度。铍铍青铜的的弹性极极限、疲疲劳强度度都很高高，耐磨磨性和耐耐蚀性也也很优异异，具有有良好的的导电性性和导热热性，并并且抗磁磁、耐寒寒、受冲冲击时不不产生火火花，但但价格较较贵。主主要用来来制作精精密仪器器的重要要弹性元元件、钟钟表齿轮轮、高速速高压下下工作的的轴承及及衬套以以及电焊焊机电极极、防爆爆工具、航航海罗盘盘等重要要机件。常用加工工青铜的的代号、成成分、力力学性能能及用途途见表55-6。