第7章 有色金屬及合金課件

1、機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0有色金屬及合金機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0銅及銅合金銅及銅合金 u純銅純銅 性質(zhì)：性質(zhì)：呈紫紅色，又稱紫銅，熔點(diǎn)為1083，密度密度8.9g/cm3 面心立方晶格結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：（1）良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，僅次于銀居第二位；（2）塑性好，鑄造性能好，可冷熱壓力加工；（3）較高的抗蝕性，如大氣、水中不受腐蝕；（4）具有抗磁性；（5）減摩性耐磨性好；（6）色澤美觀。工業(yè)純銅分類：工業(yè)純銅分類： 代號T1

2、、T2、T3、T4，數(shù)字越大、雜質(zhì)含量越高、純度越低氧含量小于等于0.003%無氧銅（TU1,TU2)銅線抗氫）機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0應(yīng)用純銅不宜制造受力構(gòu)件，主要用于制造電線、電纜、電子元件、散熱器和配制合金。純銅和銅合金的低溫力學(xué)性能很好，是制造冷凍設(shè)備的主要材料機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0雜質(zhì)元素鉍或鉛鉍或鉛：容易與銅形成低熔點(diǎn)共晶，造成銅的熱脆；容易與銅形成低熔點(diǎn)共晶，造成銅的熱脆；鉍或銻等鉍或銻等：與銅的原子尺寸相差

3、大，容易引起鉍或銻在銅與銅的原子尺寸相差大，容易引起鉍或銻在銅晶界處偏聚，產(chǎn)生強(qiáng)烈的晶界脆化傾向。晶界處偏聚，產(chǎn)生強(qiáng)烈的晶界脆化傾向。氧元素氧元素：含氧銅在氫氣還原時，易裂紋。含氧銅在氫氣還原時，易裂紋。機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0u銅合金銅合金（加入合金元素）（加入合金元素） 當(dāng)合金元素與銅原子尺寸差別當(dāng)合金元素與銅原子尺寸差別很大時，溶解度一般較小很大時，溶解度一般較小 銻銻錫錫金金鋅鋅銦銦機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0機(jī)械工程材

4、料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0u銅合金銅合金銅合金分類：銅合金分類：黃銅（銅鋅合金）：普通黃銅 、特殊黃銅 、鑄造黃銅青銅（銅錫合金）：錫青銅 、無錫青銅 白銅（銅鎳合金）：結(jié)構(gòu)白銅、電工白銅 機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0u黃銅黃銅機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0u黃銅黃銅含鋅量與銅的性能關(guān)系含鋅量與銅的性能關(guān)系機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙

5、宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0u黃銅黃銅：Zn在在Cu中的置換固溶體，具有很大的溶解度，中的置換固溶體，具有很大的溶解度，F(xiàn)CC，塑性好。，塑性好。：以電子化合物：以電子化合物CuZn為基的固溶體，為基的固溶體，BCC，塑性好。當(dāng)溫度低于，塑性好。當(dāng)溫度低于456468以下時，轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w以下時，轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w，硬而脆。，硬而脆。：以電子化合物：以電子化合物Cu5Zn8為基的固溶體，復(fù)雜立方（為基的固溶體，復(fù)雜立方（黃銅結(jié)構(gòu)），塑黃銅結(jié)構(gòu)），塑性較差。當(dāng)溫度低于性較差。當(dāng)溫度低于270以下時，轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w以下時，轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w，硬而脆。，硬而脆。機(jī)械工程材料

6、與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0黃銅的腐蝕與預(yù)防黃銅的腐蝕分為黃銅的腐蝕分為電化學(xué)腐蝕（脫鋅）電化學(xué)腐蝕（脫鋅）和和應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕。脫鋅脫鋅：是指鋅在中性鹽溶液中發(fā)生選擇性水解?？杉尤胛⒘康纳椋菏侵镐\在中性鹽溶液中發(fā)生選擇性水解?？杉尤胛⒘康纳?（0.020.06）加以防止。）加以防止。應(yīng)力腐蝕：應(yīng)力腐蝕： 冷變形后的黃銅在張應(yīng)力、腐蝕介質(zhì)冷變形后的黃銅在張應(yīng)力、腐蝕介質(zhì)NHNH3 3、SOSO2 2和濕空氣和濕空氣的聯(lián)合作用，發(fā)生腐蝕。的聯(lián)合作用，發(fā)生腐蝕。應(yīng)力腐蝕的防止：應(yīng)力腐蝕的防止：1 1）去應(yīng)力退火；去應(yīng)力退火；2

7、 2）表面鍍鋅或鎘；表面鍍鋅或鎘； 3 3）在黃在黃銅中加入少量的銅中加入少量的SiSi和微量的砷可減小自裂傾向。和微量的砷可減小自裂傾向。錫青銅Q主加元素符號主加元素含量（其他元素含量） 壓力加工錫青銅 錫含量10% CuSn5Pb5Zn5 儀表中的耐磨、耐蝕零件，以及彈性零件 鑄造錫青銅 含錫量一般為10%14% ZCuSn10Zn2 用于制造閥、泵殼、齒輪、蝸輪 除了以鋅或鎳為主加元素的銅合金外，其余銅合金外觀多為棕綠色，通稱為除了以鋅或鎳為主加元素的銅合金外，其余銅合金外觀多為棕綠色，通稱為青銅青銅機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-

8、111-51930-0錫青銅：Sn在銅中的置換固溶體，有較大溶解度，在銅中的置換固溶體，有較大溶解度，F(xiàn)CC，塑性好。，塑性好。：以電子化合物：以電子化合物Cu5Sn為基的固溶體，在為基的固溶體，在586發(fā)生共析轉(zhuǎn)變發(fā)生共析轉(zhuǎn)變（+），），BCC，塑性好。，塑性好。：以電子化合物：以電子化合物Cu31Sn8為基的固溶體，在為基的固溶體，在526發(fā)生共析轉(zhuǎn)變發(fā)生共析轉(zhuǎn)變（+），復(fù)雜立方（），復(fù)雜立方（黃銅結(jié)構(gòu)），硬而脆。黃銅結(jié)構(gòu)），硬而脆。：在：在350發(fā)生共析轉(zhuǎn)變發(fā)生共析轉(zhuǎn)變（+），其他同上），其他同上 ：以電子化合物：以電子化合物Cu3Sn為基的固溶體，為基的固溶體，HCP，極硬而脆。，極硬

9、而脆。機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0錫青銅當(dāng)當(dāng)Sn56%時，時，固溶體，強(qiáng)度和塑性較高；當(dāng)固溶體，強(qiáng)度和塑性較高；當(dāng)Sn56%時，出現(xiàn)時，出現(xiàn)相，使塑性降低；當(dāng)相，使塑性降低；當(dāng)Sn20%時，時，過多，強(qiáng)度和塑性急劇降低。因過多，強(qiáng)度和塑性急劇降低。因此，一般加入此，一般加入314%Sn，其中，壓力加工錫青銅，其中，壓力加工錫青銅57%Sn，鑄造錫青，鑄造錫青銅銅1014%Sn 機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0位于欒川縣老君山老子文化苑，

10、位于欒川縣老君山老子文化苑，用用360噸錫青銅鑄造，像高噸錫青銅鑄造，像高38米，米，通高通高59米，是我國目前最大的老米，是我國目前最大的老子銅像子銅像 無錫青銅無錫青銅（鋁青銅、鉛青銅、錳青銅、硅青銅 ）含鋁量性能小于5% 強(qiáng)度很低 5%7% 塑性最好 10%左右 強(qiáng)度最高 應(yīng)用：制造齒輪、軸套、蝸輪等在復(fù)雜條件下工作的高強(qiáng)度抗磨零件以及彈應(yīng)用：制造齒輪、軸套、蝸輪等在復(fù)雜條件下工作的高強(qiáng)度抗磨零件以及彈簧和其他高耐蝕性的彈性零件簧和其他高耐蝕性的彈性零件 鋁青銅鋁青銅機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0鋁青銅鋁青銅

11、：Al在銅中的置換固溶體，溶解度較大，在銅中的置換固溶體，溶解度較大，F(xiàn)CC，強(qiáng)度和塑性較高。，強(qiáng)度和塑性較高。：以電子化合物：以電子化合物Cu3Al為基的固溶體，在為基的固溶體，在565發(fā)生共析轉(zhuǎn)變發(fā)生共析轉(zhuǎn)變（+2），），BCC 2：以電子化合物：以電子化合物Cu32Al19為基的固溶體，硬而脆。為基的固溶體，硬而脆。當(dāng)當(dāng)Al57%時，時，固溶體，強(qiáng)度、塑性較好；當(dāng)固溶體，強(qiáng)度、塑性較好；當(dāng)Al7%時，塑性急時，塑性急劇降低；當(dāng)劇降低；當(dāng)Al10%時，出現(xiàn)脆性時，出現(xiàn)脆性2，強(qiáng)度和塑性都顯著降低。，強(qiáng)度和塑性都顯著降低。 機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 I

12、SBN 978-7-111-51930-0鈹青銅鈹青銅 銅合金銅合金性能最好性能最好的一種銅合金，的一種銅合金，唯一可固溶強(qiáng)化唯一可固溶強(qiáng)化的銅合金；具的銅合金；具有很高的強(qiáng)度、彈性、耐磨性、耐蝕性及耐低溫性，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)有很高的強(qiáng)度、彈性、耐磨性、耐蝕性及耐低溫性，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，無磁性、受沖擊時不產(chǎn)生火花，還具有良好的冷、熱加工和鑄熱性，無磁性、受沖擊時不產(chǎn)生火花，還具有良好的冷、熱加工和鑄造性能；造性能；常用代號：常用代號：QBe2QBe2、QBe1.9QBe1.9等；等；用途：用途：用于制造重要的精密彈簧、膜片等彈性元件，高速、高溫、高用于制造重要的精密彈簧、膜片等彈性元件，高速

13、、高溫、高壓下工作的軸承等耐磨零件，防爆工具等。壓下工作的軸承等耐磨零件，防爆工具等。 機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0白銅白銅B30表示含表示含30%Ni的簡單白銅，是常用的鎳幣材料；的簡單白銅，是常用的鎳幣材料；BMn40-1.5表示含表示含40%Ni和和1.5%Mn的復(fù)雜白銅，又可稱為錳白銅，俗稱的復(fù)雜白銅，又可稱為錳白銅，俗稱“康銅康銅” 以鎳為主要合金元素的銅合金，外觀為白色以鎳為主要合金元素的銅合金，外觀為白色鎳與銅可無限互溶，即形成無限固溶體，隨著溶質(zhì)原子的增加，合金的硬度、鎳與銅可無限互溶，即形成無限

14、固溶體，隨著溶質(zhì)原子的增加，合金的硬度、強(qiáng)度、電導(dǎo)率上升，而塑性、電阻溫度系數(shù)下降強(qiáng)度、電導(dǎo)率上升，而塑性、電阻溫度系數(shù)下降機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0鋁及鋁合金鋁及鋁合金u純鋁純鋁性質(zhì)：性質(zhì)： 銀白色，熔點(diǎn):660，面心立方晶格; 工業(yè)上使用的純度為99%99. 99%性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：密度小，為 2.7g/cm3 ，僅為鐵的1/3；導(dǎo)電、導(dǎo)熱性較高，居第四位；抗大氣腐蝕性好，生成Al3O2，與大氣隔絕，但不耐酸、堿和鹽。塑性好，可壓力加工成各種型材 無鐵磁性，即磁化率極低。主要用途：主要用途：替代貴金屬制電

15、線，配制各鋁合金及制要求質(zhì)輕、導(dǎo)熱或耐大氣腐蝕但抗拉強(qiáng)度要求不變的器具。機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0u高純鋁高純鋁：1A99、1A97、1A93、1A90、1A85 u純鋁：純鋁：分為非壓力加工產(chǎn)品（鑄造純鋁）和壓力加工產(chǎn)品（變形純鋁）鑄造純鋁牌號鑄造純鋁牌號u變形純鋁牌號變形純鋁牌號: : 工業(yè)純鋁分類：純鋁分類：高純鋁和純鋁Z鋁元素符號鋁元素符號鋁含量鋁含量1改型情況改型情況鋁含量鋁含量機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0鋁合金的分類鋁

16、合金的分類 鋁合金的分類鋁合金的分類變形鋁合金變形鋁合金（D以左）以左）鑄造鋁合金鑄造鋁合金（D以右）以右）不能熱處理強(qiáng)化鋁合金不能熱處理強(qiáng)化鋁合金能熱處理強(qiáng)化鋁合金能熱處理強(qiáng)化鋁合金機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0常用鋁合金及應(yīng)用常用鋁合金及應(yīng)用 u變形鋁合金變形鋁合金牌號：牌號：四位字符（2 A 2 0） 第一位為數(shù)字，表示鋁合金組別；第二位：A/(0)原始合金； 第三、四位：區(qū)分同一組的不同合金。l分類：分類： 防銹鋁防銹鋁（鋁錳合金） 硬鋁硬鋁（鋁銅合金） 超硬鋁合金超硬鋁合金（鋁鋅合金） 鍛鋁合金（鍛鋁合金

17、（鋁鎂合金）機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0u鑄造鋁合金鑄造鋁合金 鑄造鋁合金代號鑄造鋁合金代號：用“ZL3位數(shù)字”表示：第一位數(shù)字表示合金類別（1鋁硅系、2鋁銅系、3鋁鎂系、4鉛鋅系），后兩位為順序號。順序號不同，成分不同，如“ZL102”表示2號鑄造鋁硅合金。 ZALSi12(牌號）牌號）機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0鋁合金的強(qiáng)化鋁合金的強(qiáng)化 變形強(qiáng)化（加工硬化）：變形強(qiáng)化（加工硬化）： 對不能熱處理強(qiáng)化的防銹鋁合金施以冷壓力加工，產(chǎn)

18、生加工硬化而強(qiáng)化 變質(zhì)處理（細(xì)晶強(qiáng)化）：變質(zhì)處理（細(xì)晶強(qiáng)化）：適合鑄造鋁合金 固溶強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化： 鋁合金都有，如加入Cu、Mg、Zn、Si、Mn等可形成有限固溶體。 時效強(qiáng)化：時效強(qiáng)化： 可熱處理強(qiáng)化鋁合金 鋁合金淬火后在室溫或者較低溫度下加熱保溫一段時間，隨時間延長其強(qiáng)度硬度顯著增加的現(xiàn)象，稱為時效強(qiáng)化。 機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0鈦及鈦合金u工業(yè)純鈦u銀白色，密度小，熔點(diǎn)高（1725），導(dǎo)熱性差u塑性好，強(qiáng)度低，易加工成形u耐腐蝕性好u882.5熔點(diǎn)為體心立方晶格（-Ti ）； 882.5 以下為密排六方

19、晶格（-Ti ）u牌號：TA0、TA1、TA2和、TA3 u應(yīng)用：航空、航天、船舶機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0鈦及鈦合金u鈦合金u分類：合金（TA)、合金(TB)、+合金 (TC)u合金相固溶體組成的單相合金相固溶體組成的單相合金 ；耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強(qiáng)；耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強(qiáng) ；典型牌；典型牌號是號是TA7，成分為，成分為Ti-5Al-2.5Sn。其使用溫度不超過。其使用溫度不超過500 ，主要用于制，主要用于制造導(dǎo)彈的燃料罐、超音速飛機(jī)的渦輪機(jī)匣等。造導(dǎo)彈的燃料罐、超音速飛機(jī)的渦輪機(jī)匣等。機(jī)械工

20、程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0鈦及鈦合金u鈦合金u合金u+合金相固溶體組成的單相合金相固溶體組成的單相合金 ：高強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性差；：高強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性差；鈦合金的典型牌鈦合金的典型牌號是號是TB1，成分為，成分為Ti-3Al-13V-11Cr，一般在，一般在350 以下使用，適于制以下使用，適于制造壓氣機(jī)葉片、軸、輪盤等重載的回轉(zhuǎn)件，以及飛機(jī)構(gòu)件等。造壓氣機(jī)葉片、軸、輪盤等重載的回轉(zhuǎn)件，以及飛機(jī)構(gòu)件等。雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑性

21、和高溫變形性能，能較好地進(jìn)行熱壓力加工性和高溫變形性能，能較好地進(jìn)行熱壓力加工 ；典型牌號是；典型牌號是TC4，成，成分為分為Ti-6Al-4V，適于制造在，適于制造在400以下長期工作的零件，或要求一定以下長期工作的零件，或要求一定高溫強(qiáng)度的發(fā)動機(jī)零件，以及在低溫下使用的火箭、導(dǎo)彈的液氫燃料高溫強(qiáng)度的發(fā)動機(jī)零件，以及在低溫下使用的火箭、導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件等箱部件等。機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0滑動軸承合金滑動軸承合金（用于制造軸瓦及內(nèi)襯的合金）用于制造軸瓦及內(nèi)襯的合金） u軸承合金性能的要求軸承合金性能的要求

22、 適當(dāng)?shù)挠捕茸銐虻乃苄?、韌性，高的抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度低的摩擦系數(shù)、良好的減摩性，耐磨性好良好的導(dǎo)熱性、較小的膨脹系數(shù)，防止咬合良好的耐蝕性u軸承合金的組織軸承合金的組織 在軟的基體上，弧立地分布著硬質(zhì)點(diǎn)（占 1530% ） 屬于此組織的有錫基和鉛基軸承合金 在較硬的基體（其硬度低于軸頸的硬度）分布著軟的質(zhì)點(diǎn) 屬此有銅基及鋁基軸承合金機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金）鉛銻鉛銻+錫、銅錫、銅成本低、高溫強(qiáng)度好、親油性好、有自潤滑性，適用于潤滑較差的場合。成本低、高溫強(qiáng)度好、親油性好、有自潤滑性，適用于潤滑較差的場合。但耐蝕性和導(dǎo)熱性不如錫基軸承合金，對鋼背的附著力也較差但耐蝕性和導(dǎo)熱性不如錫基軸承合金，對鋼背的附著力也較差 機(jī)械工程材料與熱處理 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 張文灼 趙宇輝主編 ISBN 978-7-111-51930-0以錫為主，并加入少量銻和銅以錫為主，并加入少量銻和銅 摩擦系數(shù)小，對軸頸的磨損少，硬度低、順應(yīng)性和嵌鑲性好，抗摩擦系數(shù)小，對軸頸的磨損少，硬度低、順應(yīng)性和嵌鑲性好，抗腐