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1、第八章第八章 有色金属及其合金有色金属及其合金 有色金属的性能特点有色金属的性能特点铝合金及其应用铝合金及其应用轴承合金及其应用轴承合金及其应用1.定义定义:除黑色金属除黑色金属(钢、铁钢、铁)以外的所有以外的所有 金金属。属。重金属重金属(密度密度3.5);Cu、Ni 等。等。轻金属轻金属(密度密度3.5);Al、Mg 等。等。贵重金属贵重金属;Au、Ag、Pt 等。等。稀有金属稀有金属;W、Ti、Ra、Nb 等。等。半金属半金属;Si、Te、B 等。等。3 3、有色金属性能及特点、有色金属性能及特点 力学性能力学性能：高的：高的比强度比强度（强度（强度/密度）；密度）；物物理理性性能能：导
2、导电电性性、导导热热性性、无无磁磁性性、形形状状记记忆忆特特性性 化学性能化学性能：耐腐蚀：耐腐蚀 第一节第一节 铝合金及其应用铝合金及其应用知识要点知识要点铝合金的强化方式铝合金的强化方式铝合金的分类及应用铝合金的分类及应用一、纯铝的性能特点及应用：一、纯铝的性能特点及应用：轻，密度低轻，密度低 配置铝合金配置铝合金 抗大气腐蚀抗大气腐蚀 包覆材料包覆材料 导电导热性好导电导热性好 导线、电容导线、电容 加工性能好加工性能好 包装材料包装材料 强度低强度低 不能作为承受载荷的结构材料应不能作为承受载荷的结构材料应用用 具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。具有面心立方晶格，无同素异构转变
3、，无磁性。纯铝的牌号：纯铝的牌号：四位字符四位字符（以（以1 1开头，第二位表示开头，第二位表示纯铝的成分状况，第三、四位表示铝的质量分数纯铝的成分状况，第三、四位表示铝的质量分数小数点后两位数。）小数点后两位数。）第二位A、B或09A-原始纯铝，B-改型后0-铝中杂质极限含量无特殊控制1-9 对一种或几种杂质极限含量有特殊控制1A991A991070107011451145二、铝合金：二、铝合金：向铝中加入合金元素向铝中加入合金元素 铝合金铝合金 。常加的合金元素常加的合金元素 ：主：主：Cu,Mg,Si,Zn,MnCu,Mg,Si,Zn,Mn等；等；微：微：Ti,Zr,Cr,BTi,Zr,
4、Cr,B等；等；作用：固溶强化和第二相强化作用：固溶强化和第二相强化1.铝合金的分类铝合金的分类l铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。1.铝合金的分类铝合金的分类变形铝合金变形铝合金（D以左）以左）铸造铝合金铸造铝合金（D以右）以右）不能热处理强化铝合金不能热处理强化铝合金能热处理强化铝合金能热处理强化铝合金共晶点共晶点合金元素合金元素2 2 铝合金的强化方式铝合金的强化方式 变形强化变形强化（加工硬化）（加工硬化）对合金进行冷变形，能增对合金进行冷变形，能增加其内部的位错密度，阻碍位错运动，提高合金强度。加其内部的位错密度，阻碍位错运动，提高合金强度。这对不能
5、进行热处理强化的铝合金提供了强化的途径这对不能进行热处理强化的铝合金提供了强化的途径和方法。和方法。时效强化：时效强化：（重点）（重点）可热处理强化铝合金。可热处理强化铝合金。变质处理变质处理（细晶强化）：适合铸造铝合金在铝合金细晶强化）：适合铸造铝合金在铝合金中添加微量元素细化组织提高铝合金力学性能中添加微量元素细化组织提高铝合金力学性能(既提既提高强度又改善塑性高强度又改善塑性)。固溶强化固溶强化：是指将合金加热到固溶线以上，保温是指将合金加热到固溶线以上，保温并并并并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。淬
6、火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。硬铝硬铝“懒懒”的发现的发现跟钢比起来，铝并不是特别的坚硬。但如果把它跟各种不同的元素练成合金，它就变得比较坚硬了。通过冷变形处理，铝合金的强度还能继续提高。这是途径之一。我们也知道，碳素钢经过加热，随后在水中激冷，即所谓淬火，就能提高它的硬度和强度。铝合金是否也能做类似的试验呢？1906年，冶金工程师阿尔弗莱德维尔姆（1869-1937）在柏林达勒姆国家材料检验所里曾研究过这个问题。他研究过一种铝合金，这种合金后来被称为硬铝而闻名世界。在炼取硬铝时要加进4.5%的铜。0.5%到1%的镁和0.5%的锰。维尔姆做了一系列的试验，把类似的合金加热到快要熔化的程
7、度，紧接着使它激冷，但它的强度并不比原来大多少。维尔姆又一次交待一个试验员检验用上述热处理的试样。这天是星期六，天气特别好，这位试验员想准时下班，便决定把试验拖到下一个星期进行。到了星期一，人们发现试样合金的强度高得异乎寻常。现在人们知道，坚铝经过热处理，再进行时效作用后就变得更坚硬了。人们称这种处理叫做时效硬化。后来人们还研制出了其他一些合金，这些合金也是通过失效硬化而具有更高强度的。维尔姆的发现，对硬铝在飞机制造工业上的应用具有重大的意义，因为没有其它的金属材料能比得上经过时效硬化的硬铝经过时效硬化的硬铝所具有的比重小而强度大比重小而强度大的特性。背景资料背景资料:1906年德国年德国 D
8、uralumin首次发现。首次发现。1910年德国年德国A Welmer 发明并获专利。发明并获专利。1916年用于制造飞机。年用于制造飞机。1938年年 建立相关学说。建立相关学说。时效强化：时效强化：是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。铝合金淬火后在室温或者较低温度下加热保温一段时间，随时间延长其强度硬度显著增加的现象。时效强化的步骤：时效强化的步骤：固溶处理（淬火）固溶处理（淬火）时效时效得到过饱得到过饱和的相和的相过饱和相中析过饱和相中析出强化相出强化相自然时效自然时效人工时
9、效人工时效时效曲线 铝合金的铝合金的固溶时效强化处理固溶时效强化处理与与钢的淬火、回火钢的淬火、回火处理处理不同不同。钢淬火伴随相变，得到含碳过饱和的马氏体组钢淬火伴随相变，得到含碳过饱和的马氏体组织，强度、硬度显著升高而塑性韧性急剧下降，回火织，强度、硬度显著升高而塑性韧性急剧下降，回火后马氏体分解，强度硬度下降，塑性韧性提高。后马氏体分解，强度硬度下降，塑性韧性提高。铝合金的固溶时效强化处理虽也要进行淬火，得铝合金的固溶时效强化处理虽也要进行淬火，得到过饱和固溶体，但强度、硬度并不高，而塑性、韧到过饱和固溶体，但强度、硬度并不高，而塑性、韧性却很好，且随后过饱和固溶体在室温或加热条件下性却
10、很好，且随后过饱和固溶体在室温或加热条件下再发生分解，并出现强化现象再发生分解，并出现强化现象。回归回归 时间温度 加加热热200270水水 淬淬时效组织时效组织原淬火组织原淬火组织 人工时效后的铝合金没有回归现象。人工时效后的铝合金没有回归现象。变质处理变质处理：常用于铸造铝合金常用于铸造铝合金未变质处理的组未变质处理的组织织变质处理的组织变质处理的组织三三 常用的铝合金常用的铝合金变形铝合金（变形铝合金（D D成分以左的合金）成分以左的合金）铸造铝合金铸造铝合金 （D D成分以右的合金）成分以右的合金）(一一)变变形形铝铝合合金金（DD成成分分以以左左的的合合金金 ）：制制成成各各种种型型
11、材材、棒棒料、板、管、线、箔等。料、板、管、线、箔等。牌号：四位字符（牌号：四位字符（2 0 2 02 0 2 0）（第一位为数字，表示铝合金组别（第一位为数字，表示铝合金组别2 2：铜（：铜（CuCu）为主要合金元素的铝合金）为主要合金元素的铝合金3 3：锰（：锰（Mn)Mn)为主要合金元素的铝合金为主要合金元素的铝合金4:4:硅（硅（SiSi）为主要合金元素的铝合金）为主要合金元素的铝合金5 5：镁（：镁（MgMg）为主要合金元素的铝合金）为主要合金元素的铝合金6 6：镁和硅（：镁和硅（Mg/Si)Mg/Si)为主要合金元素的铝合为主要合金元素的铝合金金7:7:锌（锌（ZnZn）为主要合金
12、元素的铝合金）为主要合金元素的铝合金 第二位：第二位：A/A/（0 0）原始合金原始合金其它字母表示改型合金其它字母表示改型合金第三、四位：区第三、四位：区分同一组的不同分同一组的不同合金。无特殊意合金。无特殊意义义3A212A11GB 3190-82中的旧牌号仍中的旧牌号仍可继续使用，可继续使用，表示方法为表示方法为:防锈铝合金：防锈铝合金：LF+序号序号 硬铝合金：硬铝合金：LY+序号序号 超硬铝合金：超硬铝合金：LC+序号序号 锻铝合金：锻铝合金：LD+序号序号铝合金波纹管铝合金波纹管铝合金波纹管铝合金波纹管铝铝合合金金制制品品铝是可以回收利用的金属铝是可以回收利用的金属铝是可以回收利用
13、的金属铝是可以回收利用的金属（1 1）铝锰合金（防锈铝合金）铝锰合金（防锈铝合金）LF+序号序号 成分：成分：ALALMnMn（主）（主）MgMg Mn,Mg Mn,Mg的作用：的作用：提高抗腐蚀性能及塑提高抗腐蚀性能及塑 性，固溶强化性，固溶强化性能：性能：单相固溶体单相固溶体抗蚀性高，塑性好，抗蚀性高，塑性好，焊接性，焊接性能好，能好，不能热处理强化，不能热处理强化，可冷变形强化。可冷变形强化。应用：油箱、应用：油箱、油管（罐）、油管（罐）、铆钉（铆钉（3A213A21）等。）等。卫星天线卫星天线（LF2）（2 2）铝铜合金）铝铜合金（又称硬铝）（又称硬铝）LY+序号序号成分：成分：ALA
14、LCuCuMgMg(Mn)(Mn)元素作用：元素作用：Cu,Mg:Cu,Mg:形成强化相（形成强化相（CuALCuAL2 2,CuMgAL,CuMgAL2 2）,时时 效强化。效强化。Mn Mn提高抗腐蚀性能；固溶强化；提高抗腐蚀性能；固溶强化；性能：强度较高，塑性好，可时效强化。性能：强度较高，塑性好，可时效强化。低合金硬铝，低合金硬铝，如如LY1LY1，L10L10等，主要用于制作铆钉；等，主要用于制作铆钉；标准硬铝，标准硬铝，如如LY11LY11(2A11)主要用于制作中等负荷的结构零件；主要用于制作中等负荷的结构零件；高合金硬铝，如高合金硬铝，如LY12LY12，LY16LY16等，主
15、要用于制作航空模锻等，主要用于制作航空模锻件和重要的销、轴等零件。件和重要的销、轴等零件。飞机翼梁飞机翼梁(腹板为硬铝合腹板为硬铝合金金)加工铝铜合金注意加工铝铜合金注意:热处理淬火温度范围窄不超过热处理淬火温度范围窄不超过5C5C 抗蚀性差抗蚀性差,易产生晶间腐蚀易产生晶间腐蚀(在海水在海水)应用：主要用于飞机构件，如应用：主要用于飞机构件，如飞机蒙皮飞机蒙皮(2A12)(2A12)、挤压成螺旋桨、叶片、挤压成螺旋桨、叶片(2A11)(2A11)等重要等重要零件。零件。（3 3）铝锌合金（超硬铝）铝锌合金（超硬铝）LC+序号序号成分：成分：AlAlZnZnCuCuMgMg特点：时效产生强烈的
16、强化效果，强度很高特点：时效产生强烈的强化效果，强度很高 （可达（可达680MPa),680MPa),缺点是耐热性、抗蚀性差。缺点是耐热性、抗蚀性差。应用：飞机大梁、起落架等（应用：飞机大梁、起落架等（7A047A04）（主要受）（主要受 力构件）力构件）飞飞机机主主起起落落架架（4 4）铝镁合金）铝镁合金 锻铝锻铝 LD+序号序号成分：成分：Al-Mg-(Al-Mg-(少量少量Mn,Si,Fe)Mn,Si,Fe)特点：塑性好、特点：塑性好、可锻性好可锻性好易于变形加工，抗腐蚀易于变形加工，抗腐蚀 性能好、焊接性能好，性能好、焊接性能好，不能进行热处理强化。比纯铝轻。不能进行热处理强化。比纯铝
17、轻。应用：于形状复杂的锻件应用：于形状复杂的锻件和模锻件，如喷气发动机和模锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等压气机叶轮、导风轮等.航空工业中的管道、铆钉等。航空工业中的管道、铆钉等。压气机叶片压气机叶片压气机叶片压气机叶片(二二)铸造铝合金铸造铝合金特点：力学性能不如变形铝合金，铸造性能好，用于生特点：力学性能不如变形铝合金，铸造性能好，用于生产形状复杂的零件。产形状复杂的零件。根据主要合金元素，铸造铝合金可分为根据主要合金元素，铸造铝合金可分为Al-SiAl-Si、Al-CuAl-Cu、Al-MgAl-Mg、Al-ZnAl-Zn等等四类。四类。牌号举例牌号举例 Z ZAl Si12Al-
18、Si系：系：代号为代号为ZL1+两位数字顺序号两位数字顺序号Al-Cu系：系：代号为代号为ZL2+两位数字顺序号两位数字顺序号Al-Mg系：系：代号为代号为ZL3+两位数字顺序号两位数字顺序号Al-Zn系：系：代号为代号为ZL4+两位数字顺序号两位数字顺序号（1 1）Al-SiAl-Si系铸造铝合金系铸造铝合金 （铸造性能和力学性能配合最佳）（铸造性能和力学性能配合最佳）A A。简单硅铝明：。简单硅铝明：ZL102ZL102（ZALSi12ZALSi12）组织：组织：a+Si a+Si 共晶体共晶体 性性能能：铸铸造造性性能能好好，抗抗蚀蚀性性，耐耐热热性性和和焊焊接接性性较较好，但强度低。好
19、，但强度低。180MPa180MPa 用用途途：形形状状复复杂杂、受受力力不不大大的的零零件件，如如仪仪表表外外壳壳等。等。B B。复杂。复杂(特殊）硅铝明特殊）硅铝明：在在ALALSiSi基础上加入其它合金元素基础上加入其它合金元素（Cu,Mn,Ni,MgCu,Mn,Ni,Mg等）等）强化方式强化方式（时效强化，变质处理）。（时效强化，变质处理）。性能：铸造性能好，较高的性能：铸造性能好，较高的强度和耐磨性、耐热性强度和耐磨性、耐热性,耐腐蚀性耐腐蚀性好好,线膨胀系数小。线膨胀系数小。应用：用于制造形状复杂中应用：用于制造形状复杂中等强度的零件，如等强度的零件，如发动机活塞发动机活塞、气缸体
20、、风机叶片、液压泵壳体气缸体、风机叶片、液压泵壳体等（代号等（代号ZL109)ZL109)。活塞活塞(裙部为铝硅合金裙部为铝硅合金)未变质处理未变质处理 经变质处理经变质处理 ZL102的铸态组织的铸态组织Al-Si铸造铝合金铸造铝合金（2 2）.铝铜合金铝铜合金 Al-Cu Al-Cu 这类合金的这类合金的耐热性好，强度较高耐热性好，强度较高；但密度；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。系合金。常用代号有常用代号有ZL201(ZAlCu5Mn)ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203 ZL203(ZAlCu4)(ZAlCu4)等。等。
21、含铜不低于含铜不低于4%,4%,可以热处理可以热处理应用应用:200:200300300度度工作的工作的零件如导风叶轮或静叶片汽缸头汽缸头（3 3）.铝镁合金铝镁合金 Al-Mg Al-Mg 这类合金的这类合金的这类合金的这类合金的耐蚀性好，强度高，密度小耐蚀性好，强度高，密度小耐蚀性好，强度高，密度小耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性；但铸造性；但铸造性；但铸造性能差能差能差能差,耐热性低。耐热性低。耐热性低。耐热性低。常用代号为常用代号为ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等等.主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀
22、性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。鼓风机用密封件鼓风机用密封件(ZL102)(ZL102)及及航空架件航空架件(ZL301)(ZL301)（4 4）.铝锌合金铝锌合金 Al-Zn Al-Zn 这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。时效强化；但密度大，耐蚀性较差。大型空压机活塞大型空压机活塞(ZL401)(ZL401)常用代号为常用代号为ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等等.主要用于制造形状复主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞杂受力较小的
23、汽车、飞机、仪器零件。机、仪器零件。在金属材料中，铜及其合金的应用范围仅次于钢铁。在非铁金属材料中，铜的产量仅次于铝。一一.纯铜纯铜1)1)纯铜的性质：纯铜的性质：外观呈紫红色,故又称紫铜；相对密度为8.9,熔点为1083；第二节第二节 铜及铜合金铜及铜合金性能：性能：无磁性无磁性 优良的导电性和导热性，优良的导电性和导热性，优良的导电性和导热性，优良的导电性和导热性，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。性好。性好。性好。优良的加工性优良的加工性 工业纯铜：工业纯铜
24、：含有含有0.5%0.5%杂质的铜。杂质的铜。（Pb,Bi,-Pb,Bi,-热脆热脆 O,S,P-O,S,P-冷脆冷脆 ）。）。分类与代号：分类与代号：加工纯铜加工纯铜:T1 ,T2,T3 :T1 ,T2,T3 :数字越大纯度越低。数字越大纯度越低。无氧铜无氧铜:TU0,TU1,TU3 :TU0,TU1,TU3 氧含量不大于氧含量不大于0.003%0.003%磷脱氧铜磷脱氧铜:TP1,TP2 :TP1,TP2 含磷较高含磷较高0.004-0.04%0.004-0.04%银铜银铜:TAg0.1:TAg0.1 含少量银含少量银0.06%-0.12%0.06%-0.12%应用应用 ：加工纯铜：加工纯
25、铜：压力加工成板、带、箔、管、棒、线、压力加工成板、带、箔、管、棒、线、型七种形状，用作导电材料、导热及耐蚀器件型七种形状，用作导电材料、导热及耐蚀器件和仪表零件；和仪表零件；无氧铜：无氧铜：压力加工成板、带、箔、管、棒、线六压力加工成板、带、箔、管、棒、线六种形状，用作电真空器件及高导电性铜线，抗种形状，用作电真空器件及高导电性铜线，抗氢能力强，不氢脆；氢能力强，不氢脆；磷脱氧铜磷脱氧铜：压力加工成板、带、管三种形状，用压力加工成板、带、管三种形状，用作导热及耐蚀器件和仪表零件作导热及耐蚀器件和仪表零件银铜：银铜：压力加工成板、管、线三种形状，用作导压力加工成板、管、线三种形状，用作导电材料
26、、导热及耐蚀器件和仪表零件；电材料、导热及耐蚀器件和仪表零件；配置铜合金；配置铜合金；二、铜合金：二、铜合金：加入元素：加入元素：Zn,Sn,AL,Mn,Ni,Fe,Be,Ti,Si,CrZn,Sn,AL,Mn,Ni,Fe,Be,Ti,Si,Cr等；等；分类：按化学成分分：黄铜、青铜、白铜；分类：按化学成分分：黄铜、青铜、白铜；按生产方式分：（压力）加工产品按生产方式分：（压力）加工产品 铸件铸件 铜管铜管铜与黄铜带铜与黄铜带铜合金的分类铜合金的分类黄铜黄铜:Cu Zn 白铜白铜:Cu Ni 青铜青铜:除黄铜和白除黄铜和白 铜外的所有铜外的所有 铜合金。铜合金。（一）（一）黄铜黄铜以锌为主要合
27、金元素的铜合金称为黄铜。以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜按化学成分可分为黄铜按化学成分可分为普通黄铜普通黄铜和和特殊黄铜特殊黄铜。按工艺可分为按工艺可分为加工黄铜加工黄铜和和铸造黄铜铸造黄铜。黄铜铸件黄铜铸件黄铜铸件黄铜铸件黄铜棒黄铜棒1.普通黄铜普通黄铜铜与锌的二元合金铜与锌的二元合金称为普通黄铜。称为普通黄铜。加工普通黄铜的牌加工普通黄铜的牌号为号为：H(黄黄)+表示表示铜平均百分含量的数铜平均百分含量的数字，字，如如H68。l从铜锌合金相图可以看出黄铜有从铜锌合金相图可以看出黄铜有 和和+两种组织两种组织,分别称分别称单相黄铜和两相黄铜单相黄铜和两相黄铜。(Z)H 90含铜量含铜
28、量 WCu=90%黄铜黄铜铸造铸造黄铜的牌号黄铜的牌号单相黄铜塑性好单相黄铜塑性好。常用牌号有常用牌号有H80H80、H70H70、H 68 H 68。适于制造冷变形零件，如适于制造冷变形零件，如 弹壳、冷凝器管等。弹壳、冷凝器管等。两相黄铜热塑性好两相黄铜热塑性好,强度强度 高高.常用牌号有常用牌号有H59H59、H62H62。适于制造受力件，如垫圈、适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。弹簧、导管、散热器等。冷凝器管冷凝器管汽车机油泵衬套汽车机油泵衬套 常用的黄铜常用的黄铜v金奖黄铜金奖黄铜 -H90-H90v弹壳黄铜弹壳黄铜 -H70(H68)-H70(H68)v日用黄铜日用黄铜
29、 -H62(H59)-H62(H59)法兰阀法兰阀闸阀闸阀冷凝器管冷凝器管2.特殊黄铜特殊黄铜在普通黄铜的基础上加入在普通黄铜的基础上加入AlAl、Fe Fe、SiSi、MnMn、PbPb、Sn Sn、NiNi等元素形成特殊黄铜。等元素形成特殊黄铜。加工特殊黄铜的牌号为：加工特殊黄铜的牌号为：H(H(黄黄)+)+主加元素符号主加元素符号(Zn(Zn除除外外)+)+铜平均百分含量铜平均百分含量+主加元素主加元素平均百分含量平均百分含量,如如HPb59-1.HPb59-1.特殊黄铜强度、耐蚀性比普特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善通黄铜好，铸造性能改善。黄黄铜铜制制品品黄铜棒黄铜棒黄铜
30、棒黄铜棒牌号牌号:H Al 59-3含铝量含铝量WAl=3%含铜量含铜量WCu=59%常用牌号有常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等。等。主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。桨、轴承、衬套及阀体等。3.3.黄铜的自裂与脱锌黄铜的自裂与脱锌:v自裂自裂 -应力腐蚀应力腐蚀 :黄铜在塑性变形后产黄铜在塑性变形后产 生较大应力生较大应力,在潮湿空气中或在微在潮湿空气中或在微 量氨的气份中发生应力腐蚀。含量氨的气份中发生应力腐蚀。含
31、 锌量越高锌量越高,应力腐蚀倾向越大。应力腐蚀倾向越大。v脱锌脱锌 -锌的电极电位远低于铜锌的电极电位远低于铜 ,所以在所以在 盐水中黄铜极易发生电化学腐蚀。盐水中黄铜极易发生电化学腐蚀。4.4.黄铜的热处理黄铜的热处理:去应力退火去应力退火:在在200200300300左右退火左右退火,提提 高塑性和弹性极限高塑性和弹性极限,消除应力消除应力 腐蚀。腐蚀。再结晶退火再结晶退火:在在500500700700左右退火左右退火,消除加工硬化消除加工硬化,恢复塑性。恢复塑性。(二二)、白铜：、白铜：Cu-NiCu-Ni合金合金，NiNi为主要元素；为主要元素；组织组织：单相a固溶体；强化方式强化方式
32、：固溶强化，形变强化；代号：代号：B+镍的平均百分含量镍的平均百分含量 性能：性能：冷热加工性能和耐蚀性好。应用应用：精密机械，仪表中零件和冷凝器、热交换器、蒸馏器等 分类：分类：普通白铜和特殊白铜。普通白铜普通白铜牌号：牌号：B+镍的平均百分含量，如镍的平均百分含量，如B5。常用牌号有常用牌号有B5、B19等等。用于在蒸汽和海水环境下工。用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械作的精密机械,仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器,蒸馏器蒸馏器,热交换器等热交换器等.白铜件白铜件特殊白铜特殊白铜是在普通白铜基础上添加是在普通白铜基础上添加ZnZn、MnMn、AlAl等元等元素形成的，素形成的，分别称分别
33、称锌白铜、锰白铜、铝白铜锌白铜、锰白铜、铝白铜等。等。BZn15-20BZn15-20其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。电工用白铜牌号如电工用白铜牌号如BMn40-1.5(BMn40-1.5(康铜康铜)、BMn43-0.5(BMn43-0.5(考考铜铜)。制造热电偶补偿导线和工作温度低于制造热电偶补偿导线和工作温度低于500C500C的的变阻器和加热器。变阻器和加热器。康铜热偶康铜热偶白铜型材白铜型材（三）（三）青铜青铜除黄铜和白铜外的其他铜合金除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。统
34、称为青铜。加工青铜的牌号为：加工青铜的牌号为：Q+Q+主加主加元素符号及其平均百分含量元素符号及其平均百分含量+其其他元素平均百分含量他元素平均百分含量如如QSn4-3(QSn4-3(含含4%Sn4%Sn、3%Zn).3%Zn).常用青铜有锡青铜、铝青铜、常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。铍青铜、硅青铜、铅青铜等。青铜制品青铜制品（1）锡青铜）锡青铜是以锡为主加元素的铜合金，是以锡为主加元素的铜合金，锡含量一般为锡含量一般为314%314%。锡青铜铸造流动性差，铸件密锡青铜铸造流动性差，铸件密度低，易渗漏，度低，易渗漏，但体积收缩率在但体积收缩率在有色金属中最小有色金属中最小
35、 。锡青铜耐蚀性良好，在大气、锡青铜耐蚀性良好，在大气、海水及无机盐溶液中的海水及无机盐溶液中的耐蚀性比耐蚀性比纯铜和黄铜好纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸，但在硫酸、盐酸和氨水中的耐蚀性较差。和氨水中的耐蚀性较差。锡青铜锭锡青铜锭Cu-Sn相图相图 Q Sn10 1 其它合金元其它合金元素含量为素含量为1%主加元素锡其含主加元素锡其含量为量为WSn=10%青铜青铜常用牌号有常用牌号有QSn4-3、ZCuSn10Pb1等。等。l主要用于耐蚀承载件主要用于耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。蜗轮、垫圈等。锡青铜管锡青铜管船用青铜软船用青铜软管快速接头管快速接头阀阀(
36、锡青铜阀锡青铜阀体、阀盖体、阀盖)（2）铝青铜）铝青铜以铝为主加元素以铝为主加元素的铜合金，铝含量的铜合金，铝含量为为511%。强度、硬度、耐强度、硬度、耐大型水力发电设备中的抗磨环大型水力发电设备中的抗磨环 磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。能好，但焊接性能差。l常用牌号有常用牌号有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。等。l主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。（
37、3）铍青铜）铍青铜以铍为主加元素的铜合金，铍含量为以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.72.5%。具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵.不不起火花性起火花性铍青铜制品铍青铜制品l常用牌号有常用牌号有QBe2、等等。l淬火淬火+时效热处理时效热处理 l用于重要的弹性件、耐磨用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高件，如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件航海罗盘等重要机件.铍：该元素有毒 第三节第
38、三节 钛及钛合金钛及钛合金（一）纯钛（一）纯钛纯钛密度小，熔点高。纯钛密度小，熔点高。882.5发生同素异构转变发生同素异构转变-Ti -Ti,由体心立方由体心立方-Ti转变为密排六方转变为密排六方-Ti 882.5以下以下.纯钛比强度高，塑性、纯钛比强度高，塑性、低温韧性和耐蚀性好。低温韧性和耐蚀性好。美美F-22战机约战机约36%重量的零重量的零件用钛合金制造件用钛合金制造纯钛主要用于纯钛主要用于 350以下以下工作、强度要求不工作、强度要求不高的零件，如石油化工高的零件，如石油化工用热交换器、反应器，用热交换器、反应器，海水净化装置及舰船零海水净化装置及舰船零部件。部件。钛钢复合反应釜钛
39、钢复合反应釜钛管换热器钛管换热器钛制蒸馏塔钛制蒸馏塔（二）钛合金（二）钛合金纯钛加入合金元素形成钛合金。纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金几乎都含有钛合金几乎都含有铝。铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度铝。铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度.l按退火组织，钛合金可分按退火组织，钛合金可分为为 型钛合金、型钛合金、型钛合金和型钛合金和+型钛合金三类，它们的型钛合金三类，它们的牌号分别用牌号分别用TA、TB、TC加加顺序号表示顺序号表示。如如TA5、TB2、TC4等。等。其中其中TA0TA3为工业纯钛。为工业纯钛。钛合金泵钛合金泵 型钛合金型钛合金主加元素为铝，还有主加元素为铝，还有锡
40、、硼等。锡、硼等。不能热处理强化，通不能热处理强化，通常在退火状态下使用常在退火状态下使用,组组织为单相织为单相 固溶体固溶体.强度低于另两类钛合强度低于另两类钛合金，但高温强度、低温金，但高温强度、低温韧性及耐蚀性优越韧性及耐蚀性优越.钛合金氢泵钛合金氢泵诱导轮诱导轮钛合金氢泵壳体钛合金氢泵壳体常用牌号有常用牌号有TA5、TA7等等 主要用于制造主要用于制造500以下工作的以下工作的零件，如飞机压气机叶片、导弹的零件，如飞机压气机叶片、导弹的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及飞船上的高压低温容器等。飞船上的高压低温容器等。钛合金卫星框架钛合金卫星框架钛合金液下泵钛合
41、金液下泵-Ti合金组织合金组织 型钛合金型钛合金加入的合金元素有钼、加入的合金元素有钼、铬、钒、铝等。铬、钒、铝等。经淬火加时效处理后，经淬火加时效处理后，组织为组织为 相基体上分布着相基体上分布着细小的细小的 相粒子。相粒子。这类合金强度高，但冶这类合金强度高，但冶炼工艺复杂，炼工艺复杂，难于焊接难于焊接,应用受到限制。应用受到限制。钛合金管钛合金管钛合金管应用钛合金管应用 型钛合金有型钛合金有TB2、TB3、TB4三个牌号三个牌号。主要用于主要用于350以下以下工作的结构件和紧固件工作的结构件和紧固件,如飞机压气机叶片、轴、如飞机压气机叶片、轴、弹簧、轮盘等。弹簧、轮盘等。钛合金棒钛合金棒
42、钛合金眼镜架钛合金眼镜架钛离心泵钛离心泵+型钛合金型钛合金加入的合金元素有铝、钒、加入的合金元素有铝、钒、钼钼 铬等。铬等。可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的热强性、耐蚀性和低温韧性。热强性、耐蚀性和低温韧性。+型钛合金共有九个牌号，其中以型钛合金共有九个牌号，其中以TC4TC4应用最广、应用最广、用量最大，其经过淬火加时效处理后，组织为用量最大，其经过淬火加时效处理后，组织为+时时效析出的针状效析出的针状。+型钛合金型钛合金主要用于制造主要用于制造400以下工作的飞机压以下工作的飞机压气机叶片、火箭发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料箱气机叶
43、片、火箭发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料箱部件及舰船耐压壳体等部件及舰船耐压壳体等.镁在地壳中含量为，仅次于铝和铁，年产量约40万吨。镁及镁合金的主要优点是密度小，比强度、比刚度高，抗振能力强，可承受较大的冲击载荷，同时，切削加工和抛光性能好，因而是航空航天、仪器仪表、交通运输等工业部门的重要结构材料。镁在地壳中含量为，仅次于铝和铁，镁在地壳中含量为，仅次于铝和铁，年产量约年产量约4040万吨。万吨。镁及镁合金的主要优点是密度小，比强镁及镁合金的主要优点是密度小，比强度、比刚度高，抗振能力强，可承受较大的度、比刚度高，抗振能力强，可承受较大的冲击载荷，同时，切削加工和抛光性能好，冲击载荷，同时
44、，切削加工和抛光性能好，因而是航空航天、仪器仪表、交通运输等工因而是航空航天、仪器仪表、交通运输等工业部门的重要结构材料。业部门的重要结构材料。第四节第四节 镁及镁合金镁及镁合金一、工业纯镁：一、工业纯镁：银白色银白色 密度：密度：熔点熔点649C 649C 易氧化燃烧易氧化燃烧 耐腐蚀性差耐腐蚀性差 强度、塑性低强度、塑性低 能承受冲击和振动能承受冲击和振动牌号：牌号：M1 M2 M3M1 M2 M3（或（或Mg1Mg1）但是，镁的化学性质活泼，抗腐蚀性能差，熔炼技术复杂，但是，镁的化学性质活泼，抗腐蚀性能差，熔炼技术复杂，冷变形困难，缺口敏感性大，因而阻碍了其发展。目前以冷变形困难，缺口敏
45、感性大，因而阻碍了其发展。目前以铸造镁合金的应用为主。铸造镁合金的应用为主。二、镁合金二、镁合金加入合金元素：加入合金元素：Al Al和和Zn Zn 固溶于固溶于Mg Mg 固溶强化固溶强化 形成强化相形成强化相 Mg17 Al2 Mg17 Al2和和 Mg Zn Mg Zn M n M n 提高耐热、耐腐蚀性提高耐热、耐腐蚀性 Zn Zn和和RE RE 细化晶粒细化晶粒 Li Li 减轻合金质量减轻合金质量（一）变形镁合金（一）变形镁合金1 1、Mg-MnMg-Mn系：系：性能：耐腐蚀和焊接性能好性能：耐腐蚀和焊接性能好 牌号：牌号：MB1MB1、MB8MB8（退火态使用）（退火态使用）应用
46、：飞机和航天器蒙皮、壁板等应用：飞机和航天器蒙皮、壁板等2 2、Mg-Al-ZnMg-Al-Zn系：系：性能：强度、塑性较高性能：强度、塑性较高 牌号：牌号：MB2MB2、MB3MB33 3、Mg-Zn-ZrMg-Zn-Zr系：系：牌号：牌号：MB1MB1 性能：屈服强度性能：屈服强度275275MPaMPa 抗拉强度抗拉强度329329MPaMPa高高 焊接性差，使用温度焊接性差，使用温度150C150C低低 加工方法：热挤压变形直接人工时效加工方法：热挤压变形直接人工时效 应用：应用：航天工业制品航天工业制品（二）铸造镁合金（二）铸造镁合金1 1、高强度铸造镁合金、高强度铸造镁合金Mg-A
47、l-ZnMg-Al-Zn系系 ZMgAl8Zn ZMgAl8Zn 牌号牌号ZM5 ZM5 强度高，但耐热性差强度高，但耐热性差 使用：航天工业中承受较高载荷的结构使用：航天工业中承受较高载荷的结构件和壳体件和壳体2 2、耐热铸造镁合金、耐热铸造镁合金Mg-RE-ZrMg-RE-Zr系系 ZM3 ZM3 耐热性高，但室温强度不高耐热性高，但室温强度不高 第五节第五节 轴承合金轴承合金一.一.滑动轴承工作条件及对性能、组织的要求滑动轴承工作条件及对性能、组织的要求1)1)滑动轴承的构成：滑动轴承的构成：轴承体和轴瓦轴承合金：制造轴瓦和内衬的耐磨合金称为轴承合金。工件体工件体轴轴轴瓦轴瓦 与滚动轴承
48、相比滑动轴承具有承载面积大，工与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大，工作平稳，无噪音及拆装方便等优点作平稳，无噪音及拆装方便等优点74 轴和轴承不可避免地会产生相互磨擦和磨损；常出现所谓边界润滑状态或半干磨擦甚至干磨擦状态；轴承合金应具有足够的抗压强度和疲劳强度，良好的减磨性、磨合性、镶嵌性。2)2)轴承工作条件及要求轴承工作条件及要求3)3)对轴承合金的性能要求：对轴承合金的性能要求：足够的强度和硬度，足够的强度和硬度，以承受轴径较大的单位压力。以承受轴径较大的单位压力。足够的塑性和韧性，足够的塑性和韧性，以承受轴颈施加交变冲击载荷以承受轴颈施加交变冲击载荷.(3)(3)良好的磨合能力，良好
49、的磨合能力，以防止轴与轴瓦之间咬合。以防止轴与轴瓦之间咬合。(4)(4)高耐磨性，高耐磨性，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。跑合。(5)(5)良好的导热性和耐蚀性，较小的膨胀系数，良好的导热性和耐蚀性，较小的膨胀系数，防止因防止因摩擦升温而发生咬合。摩擦升温而发生咬合。76 轴承材料的基体应采用对钢、铁互溶性小的元素；金相组织软基体下有均匀的硬质点或硬基体下分布有均匀的软质点；轴承中应含有适量的低熔点元素。4)4)对轴承组织的要求对轴承组织的要求轴承合金的组织特点轴承合金的组织特点软硬不同的多相合金软硬不同的多相合金分为两类：一是软基体上分布硬质点；分
50、为两类：一是软基体上分布硬质点；二是硬基体上分部软质点。二是硬基体上分部软质点。当轴旋转时，软的基体（或当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷，减少质点）被磨损而凹陷，减少了轴颈与轴瓦的接触面积，了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油有利于储存润滑油和轴与轴瓦间的磨合，而硬的质点(基体)则支撑着轴颈，起承载和耐磨作用.润滑油空间润滑油空间轴轴硬质点硬质点软基体软基体轴瓦轴瓦1.在在高速高速中、低载荷中、低载荷情况下情况下,用用软基体软基体 上分布硬质点组织的上分布硬质点组织的材料。材料。二、常用的轴承合金二、常用的轴承合金1 1锡基和铅基轴承合金（巴氏合金）锡基和铅基轴承合金（巴氏合金）