第八章有色金屬及其合金1

第八章有色金屬及其合金

第一節(jié)鋁及其合金第二節(jié)銅及其合金第三節(jié)軸承及其合金第一節(jié)鋁及其合金一、工業(yè)純鋁二、鋁合金概述三、鑄造鋁合金一、工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁的特性：（1）鋁很輕，它的比重為2.7，大約是銅的三分之一。鋁經(jīng)常作為各種輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的基本組元。（2）導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性較好，僅次于銀、銅和金，居第四位。（3）塑性好（ψ=80%），能通過冷或熱的壓力加工，制成各種型材，如絲、線、棒、管等。這種特性與鋁具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)有關(guān)。（4）抗大氣腐蝕性能好。因?yàn)樵阡X的表面能生成一層極致密的氧化鋁薄膜，它能有效地隔絕鋁和氧的接觸，而阻止鋁表面的進(jìn)一步氧化。（5）強(qiáng)度很低（σb=80～100MN／m2），冷變形加工硬化后強(qiáng)度可提高到σb=150～250MN／m2，但其塑性下降到ψ=50~60%。一、工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁的牌號(hào)：

1×××表示：第二位英文字母表示原始鋁的改型情況，A為原始純鋁，其它為原始純鋁的改型；最后兩位數(shù)字表示最低鋁百分含量中小數(shù)點(diǎn)后面的兩位。1A35表示：鋁含量為99.35%的工業(yè)純鋁。

二、鋁合金概述

鋁合金分類：根據(jù)鋁合金的成分及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)可將鋁合金分為鑄造鋁合金和形變鋁合金兩類。

三、鑄造鋁合金

鑄造鋁合金的牌號(hào)及其表示方法：

Z+Al+合金元素化學(xué)符號(hào)+數(shù)字ZAlSi7Mg:平均含硅7%，平均含鎂小于1%的鑄造鋁合金。企業(yè)習(xí)慣用法：鑄造鋁合金用“ZL”兩個(gè)字母和三個(gè)數(shù)字表示，如ZL102、ZL203、ZL302、ZL401等，后面三位數(shù)字中第一位表示類別，1為鋁硅系，2為鋁銅系，3為鋁鎂系，4為鋁鋅系；第二、三位數(shù)字為順序號(hào)。見表8－4鑄造鋁合金的牌號(hào)、成分與用途第二節(jié)銅及其合金

一、工業(yè)純銅（紫銅）二、銅的合金化三、黃銅四、青銅一、工業(yè)純銅（紫銅）

工業(yè)純銅的熔點(diǎn)為1083℃，在固態(tài)時(shí)具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，相對(duì)密度是8.9，為鎂的五倍，比普通鋼重15%。它具有玫瑰紅色，表面形成氧化膜后呈紫色，故一般稱為紫銅。紫銅是一種逆磁性物質(zhì)（其磁化系數(shù)為一很小的負(fù)數(shù)），因此用銅制作的各種儀器和機(jī)件不受外來磁場的干擾。例如紫銅可用來制作各種磁學(xué)儀器、定向儀器和其它防磁器械。一、工業(yè)純銅的性質(zhì)和用途

純銅具有良好的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性，其導(dǎo)電性在各種元素中僅次于銀而居第二位，故純銅的主要用途就是制作電工導(dǎo)體。在力學(xué)和工藝性能方面，純銅的特點(diǎn)是具有極好的塑性，可以承受各種形式的冷熱壓力加工，因此，銅制品大多是經(jīng)過適當(dāng)形式的壓力加工制成的。一、工業(yè)純銅的性質(zhì)和用途在化學(xué)性能方面，銅是比較穩(wěn)定的金屬。純銅在大氣、水、水蒸汽、熱水中基本上不遭受腐蝕，在含有硫酸和SO2的氣體中或海洋性氣體中銅能生成一層結(jié)實(shí)的保護(hù)膜，腐蝕速度也不太大。但銅在氨、氨鹽以及氧化性的硝酸和濃硫酸中的抗蝕性很差，在海水中會(huì)受腐蝕。一、工業(yè)純銅的性質(zhì)和用途

在冷變形過程中，銅有明顯的加工硬化現(xiàn)象，當(dāng)冷變形程度超過40%時(shí)，銅的σb可由變形前的240MN／m2上升到400~500MN／m2而δ則由原來的45%下降至5%。所以在純銅的冷變形過程中必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹虚g退火，以恢復(fù)材料的塑性。表8－8純銅加工產(chǎn)品的牌號(hào)、

成分及主要用途純銅加工產(chǎn)品的牌號(hào)：分類代號(hào)+主添加元素+序號(hào)分類代號(hào)為：T或TU，分別表示純銅和無氧銅。二、銅的合金化提高銅的強(qiáng)度的方法：固溶強(qiáng)化、熱處理強(qiáng)化及過剩相強(qiáng)化三種方法。1.固溶強(qiáng)化：幾種元素在銅中的最大溶解度見表8-9。最常用的固溶強(qiáng)化元素是鋅、錫、鋁、鎳等。二、銅的合金化2.熱處理強(qiáng)化：鈹、硅等元素在銅中的溶解度隨溫度的降低而減小，因此，它們加入銅后可使合金具有時(shí)效強(qiáng)化的性能。

3.過剩相強(qiáng)化：當(dāng)銅中加入元素超過最大溶解度以后，便會(huì)出現(xiàn)過剩相。它們多為硬而脆的金屬化合物，數(shù)量少時(shí)可使強(qiáng)度提高、塑性降低，數(shù)量多時(shí)會(huì)使強(qiáng)度和塑性同時(shí)大大降低。三、黃銅（一）黃銅的組織黃銅：含鋅量低于50%，以鋅為主要的合金元素的銅合金稱為黃銅。三、黃銅工業(yè)黃銅中的實(shí)際含鋅量大多不超過47%，所以工業(yè)黃銅的組織只可能是單相α或兩相（a＋β）狀態(tài)，如圖8—11，分別稱為α黃銅（或單相黃銅）及（a＋β）黃銅（或兩相黃銅）。三、黃銅（二）鋅對(duì)黃銅性能的影響（1）黃銅的強(qiáng)度和延伸率與其中的含鋅量的關(guān)系，隨著含鋅量的不同，黃銅的抗拉強(qiáng)度和延伸率變化很大。（2）黃銅的鑄造性能很好。（3）黃銅的抗蝕性較好，與紫銅相近。三、黃銅（三）黃銅的編號(hào)及應(yīng)用黃銅可分為簡單黃銅及復(fù)雜黃銅兩類。1.簡單黃銅：只含鋅不含其它合金元素的黃銅稱為簡單黃銅。簡單黃銅的牌號(hào)由“H”（”黃”的漢語拼音字頭）起首，后面是表示合金中含銅百分?jǐn)?shù)的兩位數(shù)字。例如H80，即表示含銅80%的黃銅。若屬于鑄造簡單黃銅，則再冠以“Z”字，例如ZH62。

三、黃銅2.復(fù)雜黃銅：除鋅以外還含有一定數(shù)量的其它含金元素的黃銅稱為復(fù)雜黃銅或特殊黃銅。復(fù)雜黃銅的編號(hào)方法是：代號(hào)“H”+主加元素符號(hào)+銅含量+主加元素含量。見表8－10、8－11一些黃銅加工產(chǎn)品及一些鑄造黃銅的牌號(hào)、成分、性能及用途四、青銅青銅的概念：含錫的銅基合金稱為青銅。青銅的種類：包括錫青銅、鋁青銅、鈹青銅及硅青銅。青銅的編號(hào)方法是：代號(hào)“Q”（“青”的漢語拼音字頭）+主加元素符號(hào)+主加元素含量。表8－13一些青銅加工產(chǎn)品的牌號(hào)、成分、性能及用途。表8－14一些鑄造青銅的化學(xué)成分、性能及用途。第三節(jié)軸承合金

軸承是一種重要機(jī)械零件。分滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承。在滑動(dòng)軸承中，制造軸瓦及其內(nèi)襯的合金，稱為軸承合金。軸承是支撐著軸進(jìn)行工作的，當(dāng)軸在其中轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，在軸和軸瓦之間必然有強(qiáng)烈的摩擦，因軸是機(jī)器上的重要部件，且價(jià)格較貴，更換困難，所以在磨損不可避免的情況下應(yīng)從軸瓦材料上確保軸受到最小的磨損。為了確保軸承對(duì)軸的磨損最小，軸瓦材料必須具有以下主要特性：第三節(jié)軸承合金（1）在工作溫度下具有足夠的強(qiáng)度和硬度，以便承受軸頸所