工程材料與熱加工基礎(chǔ)有色金屬

1、第9章 有色金屬及合金貴金屬：Au、Ag、Pt-黑色金屬：Fe、Cr、Mn（泛指鋼鐵）有色金屬輕金屬：Al、Mg、K、Na、Ca-稀有金屬：W、Mo、Ta、Nb、Zr-半金屬：Si、As、B-重金屬：Cu、Pb、Zn、Ni、Sn-金屬9.1 鋁及鋁合金鋁及鋁合金9.2 銅及銅合金銅及銅合金9.3 滑動(dòng)軸承合金滑動(dòng)軸承合金9.1 鋁及鋁合金鋁及鋁合金 密度小、比強(qiáng)度高密度小、比強(qiáng)度高 ：純鋁的密度為：純鋁的密度為 2.7g/cm3, 僅為鐵的僅為鐵的1/3。鋁合。鋁合金的密度與純鋁相近。鋁合金（強(qiáng)化后）的強(qiáng)度與低合金高強(qiáng)鋼的強(qiáng)金的密度與純鋁相近。鋁合金（強(qiáng)化后）的強(qiáng)度與低合金高強(qiáng)鋼的強(qiáng)度相近，鋁

2、合金比強(qiáng)度比一般高強(qiáng)鋼高得多。度相近，鋁合金比強(qiáng)度比一般高強(qiáng)鋼高得多。有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能：有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能： 鋁的導(dǎo)電性好，僅次于銀、銅和金，在室鋁的導(dǎo)電性好，僅次于銀、銅和金，在室溫時(shí)的導(dǎo)電率約為銅的溫時(shí)的導(dǎo)電率約為銅的64%。 鋁及鋁合金有相當(dāng)好的抗大氣腐蝕能鋁及鋁合金有相當(dāng)好的抗大氣腐蝕能力，鋁及鋁合金磁化率極低，接近于非鐵磁性材料。力，鋁及鋁合金磁化率極低，接近于非鐵磁性材料。加工性能良好加工性能良好 ： 鋁及鋁合金鋁及鋁合金(退火狀態(tài)退火狀態(tài))的塑性很好，可以冷成形。切的塑性很好，可以冷成形。切削性能也很好。超高強(qiáng)鋁合金成形后可通過(guò)熱處理獲得很高的強(qiáng)度。削性能也很好。超高強(qiáng)

3、鋁合金成形后可通過(guò)熱處理獲得很高的強(qiáng)度。鑄鋁合金的鑄造性能極好。鑄鋁合金的鑄造性能極好。（1）特點(diǎn) nA standard Boeing 747 Jumbo contains 75 tonnes of aluminium.n A380 employs 66% aluminium in the airframe, and the projected range of short and medium haul aircraft where up to 76% of body weight is aluminium, A380 Advanced Materials Use飛機(jī)關(guān)鍵部件材料性能（Cr

4、itical Material Properties）Next Generation Aircraft.FasterAirbus A380 950 seatsBoeing sonic cruiser Mach.95Bigger.Faster波音波音787夢(mèng)想飛機(jī)是航空史上首架超長(zhǎng)程中型客機(jī)夢(mèng)想飛機(jī)是航空史上首架超長(zhǎng)程中型客機(jī) CONCORDE（ 1976 - 2003 ）Accelerates 0 to 225 mph in 30 seconds.Compared to a Boeing 747 with a fuselage(機(jī)身) width of 20 feet, the Concord

5、e has a fuselage of only 9 feet. During flight at top speed, air friction heats the plane so much that the fuselage expands 7 inches in length.The plane covered 3,900 miles in 213 minutes.Concorde FactsComparison ConcordenThe Concordes hold 100 passengers plus 9 crew including a pilot, co-pilot, and

6、 flight engineer.nCruising Alt: 60,000 ftnCruising Spd: Mach 2nAdjustable nose for low speed flight.Boeing 747nHold roughly 300-400 passengers and a much larger crew to service the passengers.nCruising Alt: 35,000 ftnCruising Spd: Mach 0.84nStationary fuselage.nIf you fly from London to New York, yo

7、u arrive one hour before you left.nRoughly three million people have flown on the Concordes.nOne way ticket costs roughly $5,000.nAs of 1994, Concordes have flown over 100,000 hours. The Concorde is powered by four Rolls Royce/ Snecma Olympus 593 Turbo Jet Engines. They produce 18.7 tons of thrust.

8、The four engines burn roughly 7,000 gallons of fuel per hour.Concorde FactsJuly 25th, 2000nConcordes are somewhat inefficient.nConcordes are very noisy.nConcordes are very pollutant. nConcordes, for the number of planes produced, have a substantial number of in flight emergencies and accidents.nThe

9、most notable accident was on July 25th, 2000. The crash occurred due to a tire that blew up and got sucked into an engine and ignited a fuel tank.Problems with Concordes汽車上的鋁合金汽車上的鋁合金Audi R8 V12Audi A8All-aluminium carThis approach is used for example in the Audi A8 all aluminium car, the doors, boo

10、t lid, bonnet and roof being fixed to the extruded space frame. The monocoque structure is made up with large aluminium sheet pressings, usually in a 5000 series alloy, that are riveted together using technology well tried and tested in the aerospace sector. A good example of this approach is the Ja

11、guar XJ all aluminium car.Jaguar XJJaguar XJ Aluminium Bodyshellall-aluminum Audi Space Frame (ASF) manufacutureAudi A2The A8s Audi Space Frame, weighing only 249 kilograms (some 200 fewer than a steel bodyshell of the same type), set new standards in its market segment, but is surpassed in this res

12、pect by the A2s aluminium body, which weighs only 156 kilograms including add-on parts - 43 percent less than a comparable conventional steel bodyAudi A2ABCEDFGHAlloys used in typical wing structureA) Slats - 2618B) D-Nose Skins - 2024C) Top Panel - 7150D) Bottom Panel - 2024E) Spars / Ribs - 7010F)

13、 Flap Support - 7175G) Flap Track - 7075H) Landing Gear - 2024Aerospace Al-Alloys（航空鋁合金）nDominated by high strength wrought alloysnTwo main alloy series in particular n2xxx alloys (Al + Cu, Mg) UTS500MPan7xxx alloys (Al + Mg, Zn, (Cu) UTS600MPa（2）純鋁及鋁合金牌號(hào) 四位數(shù)字體系和四位字符體系牌號(hào)第一個(gè)數(shù)字表示鋁及鋁合金的類別，其含義如下：1）1XXX系

14、列 工業(yè)純鋁；2）2XXX系列 Al-Cu、Al-Cu-Mn合金；3）3XXX系列 Al-Mn合金；4）4XXX系列 Al-Si合金；5）5XXX系列 Al-Mg合金；6）6XXX系列 Al-Mg-Si合金；7）7XXX系列 Al-Zn合金；8）8XXX系列 其它。（3）純鋁 1XXX： 3，4位表示鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的小數(shù)點(diǎn)后兩位; 2位A、B或者數(shù)字表示: A 表示原始態(tài)， B或其它表示改型情況。主要用于制作電線、電纜、器皿、包裝及配制合金 （4）鋁合金鋁中加入鋁中加入Si、Cu、Mg、Mn等合金元素后，可獲得等合金元素后，可獲得鋁合金。鋁合金具有較高的強(qiáng)度，良好的加工性能。鋁合金。鋁合金具有較

15、高的強(qiáng)度，良好的加工性能。許多鋁合金不僅可通過(guò)冷變形提高強(qiáng)度，而且可用許多鋁合金不僅可通過(guò)冷變形提高強(qiáng)度，而且可用熱處理來(lái)大幅度地改善性能。鋁合金可用于制造承熱處理來(lái)大幅度地改善性能。鋁合金可用于制造承受較大載荷的機(jī)器零件和構(gòu)件受較大載荷的機(jī)器零件和構(gòu)件 。2xxx1）變形鋁合金變形鋁合金 成分低于成分低于D的合金，加熱時(shí)能形成單相固溶體組織，的合金，加熱時(shí)能形成單相固溶體組織，塑性較好，適于變形加工，稱為變形鋁合金。變形鋁合金中成分低塑性較好，適于變形加工，稱為變形鋁合金。變形鋁合金中成分低于于F的合金，因不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，稱為不可熱處理強(qiáng)化的鋁合金的合金，因不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，稱為不可熱

16、處理強(qiáng)化的鋁合金; 成分位于成分位于F-D之間的合金之間的合金, 可進(jìn)行固溶時(shí)效強(qiáng)化可進(jìn)行固溶時(shí)效強(qiáng)化, 稱為可熱處理強(qiáng)稱為可熱處理強(qiáng)化的鋁合金。化的鋁合金。2）鑄造鋁合金鑄造鋁合金 成分高于成分高于D 的合金的合金, 由于冷卻時(shí)有共晶反應(yīng)發(fā)生由于冷卻時(shí)有共晶反應(yīng)發(fā)生,流流動(dòng)性較好動(dòng)性較好,適于鑄造生產(chǎn)適于鑄造生產(chǎn), 稱為鑄造鋁合金稱為鑄造鋁合金 。（5）鋁合金的強(qiáng)化途徑q變形強(qiáng)化變形強(qiáng)化q時(shí)效強(qiáng)化（熱處理）時(shí)效強(qiáng)化（熱處理）q變質(zhì)處理（細(xì)晶強(qiáng)化）變質(zhì)處理（細(xì)晶強(qiáng)化）鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化固溶處理（淬火）時(shí)效處理鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化固溶處理（淬火）時(shí)效處理(1) 固溶處理

17、固溶處理： 將成分位于相圖中將成分位于相圖中DF之間之間的合金加熱到的合金加熱到 相區(qū)相區(qū), 經(jīng)保溫獲得單相經(jīng)保溫獲得單相 固溶體后迅速水冷，可在室溫得到過(guò)固溶體后迅速水冷，可在室溫得到過(guò)飽和的飽和的 固溶體固溶體, 這種處理方式稱固溶處這種處理方式稱固溶處理理(2) 時(shí)效處理：固溶處理后得到的組織是不穩(wěn)時(shí)效處理：固溶處理后得到的組織是不穩(wěn)定的，有分解出強(qiáng)化相過(guò)渡到穩(wěn)定狀態(tài)的定的，有分解出強(qiáng)化相過(guò)渡到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。在室溫下放置或低溫加熱時(shí)，強(qiáng)度傾向。在室溫下放置或低溫加熱時(shí)，強(qiáng)度和硬度會(huì)明顯升高。這種現(xiàn)象稱為時(shí)效或和硬度會(huì)明顯升高。這種現(xiàn)象稱為時(shí)效或時(shí)效硬化。在室溫下進(jìn)行的稱自然時(shí)效；時(shí)效硬

18、化。在室溫下進(jìn)行的稱自然時(shí)效；在加熱條件下進(jìn)行的稱人工時(shí)效。在加熱條件下進(jìn)行的稱人工時(shí)效。 含含4%Cu的的Al-Cu合金，加熱合金，加熱到到550 并保溫一段時(shí)間后并保溫一段時(shí)間后, 在水中快冷時(shí)在水中快冷時(shí), 相相(CuAl2)來(lái)不及析出來(lái)不及析出, 合金獲得過(guò)飽和合金獲得過(guò)飽和的的 固溶體組織固溶體組織, 其強(qiáng)度為其強(qiáng)度為 b250 MPa若在室溫下放置若在室溫下放置, 隨著時(shí)間的隨著時(shí)間的延續(xù)延續(xù), 強(qiáng)度將逐漸提高強(qiáng)度將逐漸提高, 經(jīng)經(jīng)4天天5天后天后 b可達(dá)可達(dá)400 MPa。Processing Sequence - 7050 PlateCastDirect chillHomoge

19、nize475oC, 24hHot roll350-450oC20+ passesreduction70%Solution treat475oC, 1hspray quenchedAge航空鋁合金制造過(guò)程CastSolutionizedHomogenizedRolledRDAgedTime50nmTemperatureMicrostructural ChangesAl3Zr dispersoid particles in 7050 after homogenizationnFine Al3Zr dispersoid particles precipitate during homogeniza

20、tion of 7050nDispersoid particles are important for the control of grain structure during processingnAct to pin grain boundaries鋁合金的變質(zhì)處理鋁合金的變質(zhì)處理變質(zhì)處理變質(zhì)處理：在澆鑄前向合金熔液中加入變質(zhì)劑，增加結(jié)：在澆鑄前向合金熔液中加入變質(zhì)劑，增加結(jié)晶核心，抑制晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒。常用的變質(zhì)劑是：晶核心，抑制晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒。常用的變質(zhì)劑是：Ti,B,Nb,Zr,Na等等硅鋁明硅鋁明ZL102(含含10%13%Si) 鑄造后幾乎全部得到鑄造后幾乎全部得到共晶體

21、組織共晶體組織(+Si), 具有優(yōu)良的鑄造性能具有優(yōu)良的鑄造性能(熔點(diǎn)低、流熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好、收縮小動(dòng)性好、收縮小)。 在一般情況下，在一般情況下，ZL102的共晶體由粗針狀硅晶體和的共晶體由粗針狀硅晶體和 固溶體構(gòu)成固溶體構(gòu)成, 強(qiáng)度和塑性都較差。強(qiáng)度和塑性都較差。 澆鑄前向合金液中加澆鑄前向合金液中加入占合金重量入占合金重量2%3%的變質(zhì)劑的變質(zhì)劑(常用鈉鹽混合物常用鈉鹽混合物: 2/3NaF+1/3NaCl)以細(xì)化合金組織以細(xì)化合金組織, 顯著提高合金的顯著提高合金的強(qiáng)度及塑性。強(qiáng)度及塑性。(6)變形鋁合金的種類變形鋁合金的種類(1)Al-Cu合金：合金：2A01 (LY1) 2A10(

22、LY10) 屬于硬鋁合金屬于硬鋁合金(2)Al-Mn合金：合金：3A21(LF21) 屬于防銹鋁合金屬于防銹鋁合金(3)Al-Mg合金：合金：5A01(LF3), 5A05(LF5)屬于防銹鋁合金屬于防銹鋁合金(4)Al-Zn 合金：合金：7A04(LC4), 7A09(LC9) 屬于超硬鋁合屬于超硬鋁合金金(5)Al-Li合金：合金： 8090，密度小，比強(qiáng)度高，密度小，比強(qiáng)度高變形鋁合金的主要牌號(hào)、成分、機(jī)械性能及用途 (7)鑄造鋁合金的種類鑄造鋁合金的種類(1)Al-Si系鑄造鋁合金(硅鋁明) : ZL102,ZL104,ZL111(2)Al-Cu系鑄造鋁合金:ZL201,ZL203：(

23、3)Al-Mg系鑄造鋁合金: ZL301, ZL303：(4)Al-Zn系鑄造鋁合金: ZL401, ZL402：鑄造性能好，強(qiáng)度不高強(qiáng)度、耐蝕性好，鑄造性能不好耐蝕性好，鑄造性能不好鑄造性能好，強(qiáng)度不高鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和缸蓋9.2 銅和銅合金銅及銅合金具有下列特殊性能：銅及銅合金具有下列特殊性能：(1) 優(yōu)異的物理、化學(xué)性能優(yōu)異的物理、化學(xué)性能 純銅導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性純銅導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性極佳，銅合金的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性也很好。銅及銅合金對(duì)大氣極佳，銅合金的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性也很好。銅及銅合金對(duì)大氣和水的抗蝕能力很高。銅是抗磁性物質(zhì)。和水的抗蝕能力很高。銅是抗磁性物質(zhì)。 (2) 良好的加工性能良好的加工性能 塑

24、性很好，容易冷、熱成形；塑性很好，容易冷、熱成形；鑄造銅合金有很好的鑄造性能。鑄造銅合金有很好的鑄造性能。 (3) 具有某些特殊機(jī)械性能具有某些特殊機(jī)械性能 例如優(yōu)良的減摩性和例如優(yōu)良的減摩性和耐磨性耐磨性(如青銅及部分黃銅如青銅及部分黃銅)，高的彈性極限和疲勞極限，高的彈性極限和疲勞極限(如鈹青銅等如鈹青銅等)。 (4) 色澤美觀色澤美觀 (1)(1)純銅純銅( (紫銅紫銅) ) 純銅呈紫紅色，常稱紫銅，工業(yè)純銅分為四種：純銅呈紫紅色，常稱紫銅，工業(yè)純銅分為四種：T1、T2、T3、T4。編號(hào)越大，純度越低。編號(hào)越大，純度越低。 純銅純銅主要用主要用于制作電導(dǎo)體及配制合金。純銅的強(qiáng)度于制作電導(dǎo)

25、體及配制合金。純銅的強(qiáng)度低低, 不宜作結(jié)構(gòu)材料。不宜作結(jié)構(gòu)材料。 (2)(2)銅合金銅合金黃銅黃銅 以以Zn為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。按照化學(xué)成為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。按照化學(xué)成分，黃銅分普通黃銅和復(fù)雜黃銅兩種。分，黃銅分普通黃銅和復(fù)雜黃銅兩種。1）普通黃銅：普通黃銅是銅鋅二元合金，其退火組織可）普通黃銅：普通黃銅是銅鋅二元合金，其退火組織可以是單相以是單相 或雙相或雙相 + , 并分別稱為并分別稱為 黃銅黃銅(單相黃銅單相黃銅)和雙相黃銅。和雙相黃銅。 單相黃銅單相黃銅H80、H70、H68 塑性很好，塑性很好，適于制作冷軋板材、適于制作冷軋板材、冷拉線材、管材及形冷拉線材、管

26、材及形狀復(fù)雜的深沖零件。狀復(fù)雜的深沖零件。 雙相黃銅雙相黃銅H62、H59 可進(jìn)行熱變形，可進(jìn)行熱變形，常熱軋成棒材、板材。常熱軋成棒材、板材。可鑄造。可鑄造。單相黃銅雙相黃銅部分普通黃銅的牌號(hào)、成分、機(jī)械性能及用途（摘自GB/T5232-1985） 代號(hào)化學(xué)成分 w/% 機(jī)械性能用 途CuZn加工狀態(tài)b /MPa /%HBH9695.097.0余量軟硬25040035 冷凝管、熱交換器、散熱器及導(dǎo)電零件、空調(diào)器、冷凍機(jī)部件、計(jì)算機(jī)接插件、引線框架H8079.081.0余量軟硬27050 145薄壁管、裝飾品H7068.571.5余量軟硬 660 3 150彈殼、機(jī)械及電氣零件H6867.07

27、0.0余量軟硬3004004015 150形狀復(fù)雜的深沖零件，散熱器外殼H6260.563.5余量軟硬3004204010 164機(jī)械、電氣零件、鉚釘、螺帽、墊圈、散熱器及焊接件、沖壓件H5957.060.0余量軟硬300420255 103同上 鉛黃銅鉛黃銅 HPb63-3 鉛改善切削加工性能，提高耐磨性，對(duì)強(qiáng)度影響鉛改善切削加工性能，提高耐磨性，對(duì)強(qiáng)度影響不大，略微降低塑性。用于要求良好切削性能及耐磨性能的零件不大，略微降低塑性。用于要求良好切削性能及耐磨性能的零件(如鐘表如鐘表零件等零件等)，鑄造鉛黃銅可制作軸瓦和襯套。，鑄造鉛黃銅可制作軸瓦和襯套。 錫黃銅錫黃銅 HSn62-1 錫顯著

28、提高黃銅在海洋大氣和海水中的抗蝕性，錫顯著提高黃銅在海洋大氣和海水中的抗蝕性，并使強(qiáng)度有所提高。壓力加工錫黃銅廣泛用于制造海船零件。并使強(qiáng)度有所提高。壓力加工錫黃銅廣泛用于制造海船零件。 鋁黃銅鋁黃銅 HAl60-1-1 鋁提高黃銅的強(qiáng)度和硬度鋁提高黃銅的強(qiáng)度和硬度(但使塑性降低但使塑性降低)，改善，改善在大氣中的抗蝕性。制作海船零件及其它機(jī)器的耐蝕零件。鋁黃銅中加在大氣中的抗蝕性。制作海船零件及其它機(jī)器的耐蝕零件。鋁黃銅中加入適量的鎳、錳、鐵后，還可得到高強(qiáng)度、高耐蝕性的復(fù)雜黃銅，制造入適量的鎳、錳、鐵后，還可得到高強(qiáng)度、高耐蝕性的復(fù)雜黃銅，制造大型蝸桿、海船螺旋漿等重要零件。大型蝸桿、海船

29、螺旋漿等重要零件。 硅黃銅硅黃銅 HSi65-1.5-3 硅顯著提高黃銅的機(jī)械性能、耐磨性和耐蝕性。硅顯著提高黃銅的機(jī)械性能、耐磨性和耐蝕性。硅黃銅具有良好的鑄造性能，并能進(jìn)行焊接和切削加工，主要用于制造硅黃銅具有良好的鑄造性能，并能進(jìn)行焊接和切削加工，主要用于制造船舶及化工機(jī)械零件。船舶及化工機(jī)械零件。2）特殊黃銅：普通黃銅的基礎(chǔ)上添加）特殊黃銅：普通黃銅的基礎(chǔ)上添加Al,Fe, Si, Mn, Pb, Sn, Ni,As等元素。等元素。白銅白銅以以Ni為主要合金元素的銅合金稱為白銅。在固態(tài)下，銅為主要合金元素的銅合金稱為白銅。在固態(tài)下，銅與鎳無(wú)限固溶，因此工業(yè)白銅的組織為單相與鎳無(wú)限固溶，

30、因此工業(yè)白銅的組織為單相 固溶體。固溶體。它有較好的強(qiáng)度和優(yōu)良的塑性，能進(jìn)行冷、熱變形。冷它有較好的強(qiáng)度和優(yōu)良的塑性，能進(jìn)行冷、熱變形。冷變形能提高強(qiáng)度和硬度。它的抗蝕性很好，電阻率較高。變形能提高強(qiáng)度和硬度。它的抗蝕性很好，電阻率較高。 用于制造船舶儀器零件、化工機(jī)械零件及醫(yī)療器械等。用于制造船舶儀器零件、化工機(jī)械零件及醫(yī)療器械等。錳含量高的錳白銅可制作熱電偶絲。錳含量高的錳白銅可制作熱電偶絲。常用白銅常用白銅B30、B19、B5、BZn 15-20、BMn 3-12、BMn 40-1.5等。等。 青銅青銅 除黃酮和白銅之外的其他銅合金成為青銅。除黃酮和白銅之外的其他銅合金成為青銅。青銅原指

31、銅錫合金，但工業(yè)上都習(xí)慣稱含鋁、硅、鉛、鈹、青銅原指銅錫合金，但工業(yè)上都習(xí)慣稱含鋁、硅、鉛、鈹、錳等的銅基合金為青銅，所以青銅實(shí)際上包括有錳等的銅基合金為青銅，所以青銅實(shí)際上包括有錫青銅、錫青銅、鋁青銅、鈹青銅鋁青銅、鈹青銅等。等。青銅也可分為青銅也可分為壓力加工青銅壓力加工青銅(以青銅加工產(chǎn)品的形式供應(yīng)以青銅加工產(chǎn)品的形式供應(yīng))和和鑄造青銅鑄造青銅兩類兩類錫青銅：錫青銅：以錫為主要合金元素的銅以錫為主要合金元素的銅基合金稱錫青銅?；辖鸱Q錫青銅。QSn6.5-0.1 在一般鑄造狀態(tài)下在一般鑄造狀態(tài)下, 錫質(zhì)錫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于量分?jǐn)?shù)低于6%的錫青銅能的錫青銅能獲得獲得 單相組織。單相組織。 相是錫

32、溶于銅中的固溶體相是錫溶于銅中的固溶體, 具有面心立方晶格，塑性具有面心立方晶格，塑性良好，容易冷、熱變形。良好，容易冷、熱變形。錫質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于錫質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于6%時(shí)時(shí), 組組織中出現(xiàn)織中出現(xiàn)(+ )共析體。共析體。 相極硬和脆相極硬和脆, 不能塑性不能塑性變形變形。 錫青銅的鑄造收縮率很小，可鑄造形狀復(fù)雜的零件。但鑄錫青銅的鑄造收縮率很小，可鑄造形狀復(fù)雜的零件。但鑄件易生成分散縮孔，使密度降低，在高壓下容易滲漏。錫件易生成分散縮孔，使密度降低，在高壓下容易滲漏。錫青銅在大氣、海水、淡水以及蒸氣中的抗蝕性比純銅和黃青銅在大氣、海水、淡水以及蒸氣中的抗蝕性比純銅和黃銅好，但在銅好，但在鹽酸、硫酸和

33、氨水中的抗蝕性較差鹽酸、硫酸和氨水中的抗蝕性較差。錫青銅中。錫青銅中加入少量鉛，可提高耐磨性和切削加工性能；加入磷可提加入少量鉛，可提高耐磨性和切削加工性能；加入磷可提高彈性極限、疲勞極限及耐磨性；加入鋅可縮小結(jié)晶溫度高彈性極限、疲勞極限及耐磨性；加入鋅可縮小結(jié)晶溫度范圍，改善鑄造性能。范圍，改善鑄造性能。 錫青銅在造船、化工、機(jī)械、儀表等工業(yè)中廣泛應(yīng)用，錫青銅在造船、化工、機(jī)械、儀表等工業(yè)中廣泛應(yīng)用，主要制造軸承、軸套等耐磨零件和彈簧等彈性元件，以及主要制造軸承、軸套等耐磨零件和彈簧等彈性元件，以及抗蝕、抗磁零件等?？刮g、抗磁零件等。鋁青銅：鋁青銅：以鋁為主要合金元素的銅合金稱鋁青銅。以鋁為

34、主要合金元素的銅合金稱鋁青銅。QA110-3-1.5 鋁青銅的耐蝕性優(yōu)良，在大氣、海水、碳酸及大多數(shù)鋁青銅的耐蝕性優(yōu)良，在大氣、海水、碳酸及大多數(shù)有機(jī)酸中的耐蝕性，均比黃銅和錫青銅高。鋁青銅的耐有機(jī)酸中的耐蝕性，均比黃銅和錫青銅高。鋁青銅的耐磨性亦比黃銅和錫青銅好。磨性亦比黃銅和錫青銅好。 主要用于主要用于制造齒輪、軸套、蝸輪等在復(fù)雜條件下工制造齒輪、軸套、蝸輪等在復(fù)雜條件下工作的高強(qiáng)度抗磨零件，以及彈簧和其它高耐蝕性彈性元作的高強(qiáng)度抗磨零件，以及彈簧和其它高耐蝕性彈性元件。件。鈹青銅：鈹青銅： 以鈹為基本合金元素的銅合金以鈹為基本合金元素的銅合金(鈹質(zhì)量分?jǐn)?shù)為鈹質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.7%2.5%)稱

35、鈹青銅。稱鈹青銅。QBe2 鈹青銅在淬火狀態(tài)下塑性好，可進(jìn)行冷變形和切削加工，鈹青銅在淬火狀態(tài)下塑性好，可進(jìn)行冷變形和切削加工，制成零件經(jīng)人工時(shí)效處理后，獲得很高的強(qiáng)度和硬度：制成零件經(jīng)人工時(shí)效處理后，獲得很高的強(qiáng)度和硬度： b達(dá)達(dá)1200 MPa1500 MPa，硬度達(dá)，硬度達(dá)350 HB400 HB, 超超過(guò)其它銅合金。過(guò)其它銅合金。 鈹青銅的彈性極限、疲勞極限都很高，耐磨性和抗蝕性也鈹青銅的彈性極限、疲勞極限都很高，耐磨性和抗蝕性也很優(yōu)異。它有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，并有無(wú)磁性、耐寒、很優(yōu)異。它有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，并有無(wú)磁性、耐寒、受沖擊時(shí)不產(chǎn)生火花等一系列優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較貴。受沖擊時(shí)不

36、產(chǎn)生火花等一系列優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較貴。 鈹青銅主要用于制作精密儀器的重要彈簧和其它彈性元件，鈹青銅主要用于制作精密儀器的重要彈簧和其它彈性元件，鐘表齒輪，高速高壓下工作的軸承及襯套等耐磨零件，以及鐘表齒輪，高速高壓下工作的軸承及襯套等耐磨零件，以及電焊機(jī)電極、防爆工具、航海羅盤(pán)等重要機(jī)件。電焊機(jī)電極、防爆工具、航海羅盤(pán)等重要機(jī)件。9.3 9.3 滑動(dòng)軸承合金滑動(dòng)軸承合金 滑動(dòng)軸承是汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床及其它機(jī)器中的重要部件?；瑒?dòng)軸承是汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床及其它機(jī)器中的重要部件。軸承合金是制造滑動(dòng)軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的材料。軸承支軸承合金是制造滑動(dòng)軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的材料。軸承支撐著軸，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸瓦和

37、軸發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，并承受撐著軸，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸瓦和軸發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，并承受軸頸傳給的周期性載荷。軸頸傳給的周期性載荷。 性能要求性能要求(1) 足夠的強(qiáng)度和硬度，以承受軸頸較大的單位壓力。足夠的強(qiáng)度和硬度，以承受軸頸較大的單位壓力。(2) 足夠的塑性和韌性，高的疲勞強(qiáng)度，以承受軸頸的周足夠的塑性和韌性，高的疲勞強(qiáng)度，以承受軸頸的周期性載荷，并抵抗沖擊和振動(dòng)。期性載荷，并抵抗沖擊和振動(dòng)。 (3) 良好的磨合能力，使其與軸能較快地緊密配合。良好的磨合能力，使其與軸能較快地緊密配合。 (4) 高的耐磨性，與軸的摩擦系數(shù)小，并能保留潤(rùn)滑油，高的耐磨性，與軸的摩擦系數(shù)小，并能保留潤(rùn)滑油，減輕磨損。減輕磨

38、損。 (5) 良好的耐蝕性、導(dǎo)熱性、較小的膨脹系數(shù)，防止摩擦良好的耐蝕性、導(dǎo)熱性、較小的膨脹系數(shù)，防止摩擦升溫而發(fā)生咬合。升溫而發(fā)生咬合。（1）軸承合金性能要求和組織特點(diǎn)）軸承合金性能要求和組織特點(diǎn)潤(rùn)滑油空間潤(rùn)滑油空間軸軸硬質(zhì)點(diǎn)硬質(zhì)點(diǎn)軟基體軟基體軸瓦軸瓦 軸瓦材料不能選用高硬度的金屬，以免軸頸受到磨損；也不能選用軟軸瓦材料不能選用高硬度的金屬，以免軸頸受到磨損；也不能選用軟的金屬，防止承載能力過(guò)低。的金屬，防止承載能力過(guò)低。因此軸承合金應(yīng)因此軸承合金應(yīng)既軟又硬既軟又硬，組織的特點(diǎn)是，組織的特點(diǎn)是: 在軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)，或者在硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)在軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)，或者在硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)。若

39、軸承合金的組。若軸承合金的組織是軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)，則運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軟基體受磨損而凹陷，硬質(zhì)點(diǎn)將凸織是軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)，則運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軟基體受磨損而凹陷，硬質(zhì)點(diǎn)將凸出于基體上，使軸和軸瓦的接觸面積減小，而凹坑能儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，降低出于基體上，使軸和軸瓦的接觸面積減小，而凹坑能儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，降低軸和軸瓦之間的摩擦系數(shù)，減少軸和軸承的磨損。另外，軟基體能承受軸和軸瓦之間的摩擦系數(shù)，減少軸和軸承的磨損。另外，軟基體能承受沖擊和震動(dòng)，使軸和軸瓦能很好的結(jié)合，并能起嵌藏外來(lái)小硬物的作用，沖擊和震動(dòng)，使軸和軸瓦能很好的結(jié)合，并能起嵌藏外來(lái)小硬物的作用，保證軸頸不被擦傷。保證軸頸不被擦傷。 軸承合金的組織是硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)

40、時(shí)，也可達(dá)到上述同樣目的。軸承合金的組織是硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)時(shí)，也可達(dá)到上述同樣目的。組織特點(diǎn)：組織特點(diǎn)：（2）常用滑動(dòng)軸承合金 錫基軸承合金是一種軟基體硬質(zhì)點(diǎn)類型錫基軸承合金是一種軟基體硬質(zhì)點(diǎn)類型的軸承合金。常用的牌號(hào)是的軸承合金。常用的牌號(hào)是 ZChSnSb11-6（含（含11%Sb和和6%Cu，余，余Sn）。）。顯微組顯微組織織為為 Cu6Sn5 。其中黑色部分是其中黑色部分是相軟基體，白方塊是相軟基體，白方塊是 相硬質(zhì)點(diǎn)，白針狀或星狀組成物是相硬質(zhì)點(diǎn)，白針狀或星狀組成物是Cu6Sn5。相是銻溶解于錫中的固溶體，為軟基體。相是銻溶解于錫中的固溶體，為軟基體。 相是以化合物相是以化合物Sn

41、Sb為基的固溶體為基的固溶體, 為硬為硬質(zhì)點(diǎn)。鑄造時(shí)，由于質(zhì)點(diǎn)。鑄造時(shí)，由于 相較輕，易發(fā)生嚴(yán)相較輕，易發(fā)生嚴(yán)重的比重偏析，所以加入銅，生成重的比重偏析，所以加入銅，生成Cu6Sn5, 使其作樹(shù)枝狀分布使其作樹(shù)枝狀分布, 阻止阻止 相上浮相上浮, 有效地有效地減輕比重偏析。減輕比重偏析。Cu6Sn5的硬度比的硬度比 相高相高, 也起硬質(zhì)點(diǎn)作用也起硬質(zhì)點(diǎn)作用, 進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)度和進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)度和耐磨性。耐磨性。 1. 錫基軸承合金(錫基巴氏合金)膨脹系數(shù)小，減摩性好，良好的導(dǎo)熱塑性和耐蝕性，適用于制造汽車、拖拉膨脹系數(shù)小，減摩性好，良好的導(dǎo)熱塑性和耐蝕性，適用于制造汽車、拖拉機(jī)、汽輪機(jī)

42、等高速軸承。機(jī)、汽輪機(jī)等高速軸承。 鉛基軸承合金鉛基軸承合金(鉛基巴氏合金鉛基巴氏合金)也是一種軟基體硬質(zhì)點(diǎn)類型的也是一種軟基體硬質(zhì)點(diǎn)類型的軸承合金。鉛銻系的鉛基軸承合金應(yīng)用很廣，典型牌號(hào)有軸承合金。鉛銻系的鉛基軸承合金應(yīng)用很廣，典型牌號(hào)有ZChPbSb16-16-2, 成分為成分為16%Sb、16%Sn、2%Cu、其余、其余為為Pb。 ZChPbSb16-16-2的顯微組織為的顯微組織為()Cu6Sn5, ()共晶體為軟基體，白方塊為以共晶體為軟基體，白方塊為以SnSb為基的為基的 固溶體，固溶體，起硬質(zhì)點(diǎn)作用，白針狀晶體為化合物起硬質(zhì)點(diǎn)作用，白針狀晶體為化合物Cu6Sn5。這種合金的鑄造。

43、這種合金的鑄造性能和耐磨性較好性能和耐磨性較好(但比錫基軸承合金低但比錫基軸承合金低)，價(jià)格較便宜，可用，價(jià)格較便宜，可用于制造中、低載荷的軸瓦，于制造中、低載荷的軸瓦，例如汽車、拖拉機(jī)曲軸的軸承例如汽車、拖拉機(jī)曲軸的軸承等等鉛基軸承合金鉛基軸承合金銅基銅基軸承合金軸承合金 （1）鉛青銅鉛青銅ZQPb30，成分為，成分為30%Pb, 其余為其余為Cu。這是一。這是一種硬基體軟質(zhì)點(diǎn)類型的軸承合金。銅和鉛在固態(tài)時(shí)互不溶解，種硬基體軟質(zhì)點(diǎn)類型的軸承合金。銅和鉛在固態(tài)時(shí)互不溶解，室溫顯微組織為室溫顯微組織為Cu+Pb。Cu為硬基體為硬基體, 粒狀粒狀Pb為軟質(zhì)點(diǎn)。為軟質(zhì)點(diǎn)。該合金與巴氏合金相比，具有高

44、的疲勞強(qiáng)度和承載能力，優(yōu)該合金與巴氏合金相比，具有高的疲勞強(qiáng)度和承載能力，優(yōu)良的耐磨性、導(dǎo)熱性和低的摩擦系數(shù)，能在較高溫度良的耐磨性、導(dǎo)熱性和低的摩擦系數(shù)，能在較高溫度(250 )下正常工作，因此可制造大載荷、高速度的重要軸承，例下正常工作，因此可制造大載荷、高速度的重要軸承，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、高速柴油機(jī)的軸承等。如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、高速柴油機(jī)的軸承等。 （2）錫青銅錫青銅ZQSn10-1，成分為，成分為10%Sn、1%P, 其余為其余為Cu。顯微組織為。顯微組織為Cu3P。固溶體為軟基體，固溶體為軟基體，相相和和Cu3P為硬質(zhì)點(diǎn)。該合金具有高的強(qiáng)度，適于制造高速度、為硬質(zhì)點(diǎn)。該合金具有高的強(qiáng)度，適于

45、制造高速度、高載荷的柴油機(jī)軸承。高載荷的柴油機(jī)軸承。 由于錫基、鉛基軸承合金及不含錫的鉛青銅的強(qiáng)度由于錫基、鉛基軸承合金及不含錫的鉛青銅的強(qiáng)度比較低，承受不了大的壓力，所以使用時(shí)必須將其比較低，承受不了大的壓力，所以使用時(shí)必須將其鑲鑄在鋼的軸瓦時(shí)，形成一層薄而均勻的內(nèi)襯，做鑲鑄在鋼的軸瓦時(shí)，形成一層薄而均勻的內(nèi)襯，做成雙金屬軸承。含錫的鉛青銅，由于錫溶于銅中使成雙金屬軸承。含錫的鉛青銅，由于錫溶于銅中使合金強(qiáng)化，獲得高的強(qiáng)度，所以不必做成雙金屬，合金強(qiáng)化，獲得高的強(qiáng)度，所以不必做成雙金屬，而可直接做成軸承或軸套使用。而可直接做成軸承或軸套使用。軸承合金應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)軸瓦大型軸瓦大型軸瓦發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸連

46、桿頸曲軸頸補(bǔ)充：補(bǔ)充： 9.4 9.4 鈦及鈦合金鈦及鈦合金 鈦及鈦合金具有密度?。ㄢ伡扳伜辖鹁哂忻芏刃。?.507g/cm2）、質(zhì)量輕、比）、質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕以及良好低溫韌性等優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕以及良好低溫韌性等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)資源豐富，所以有著廣泛應(yīng)用前景。但目前鈦及同時(shí)資源豐富，所以有著廣泛應(yīng)用前景。但目前鈦及鈦合金的加工條件復(fù)雜，成本較昂貴。鈦合金的加工條件復(fù)雜，成本較昂貴。耐高熱鎳基合金1)純鈦性能 密度小，熔點(diǎn)高，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性差。純鈦塑性好、強(qiáng)度低，容易加工成形，可制成細(xì)絲和薄片。鈦在大氣和海水中有優(yōu)良的耐蝕性，在硫酸、鹽酸、硝酸、氫氧化鈉等介質(zhì)中都很穩(wěn)

47、定。鈦的抗氧化能力優(yōu)于大多數(shù)奧氏體不銹鋼。2)晶體結(jié)構(gòu)鈦在固態(tài)有兩種結(jié)構(gòu)，882.5 以上直到熔點(diǎn)為體心立方晶格, 稱-Ti。882.5以下為密排六方晶格, 稱 -Ti 。 冷卻時(shí)在882.5發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變: -Ti -Ti (1)純鈦純鈦3)牌號(hào)及用途 TA1、TA2、TA3 編號(hào)越大雜質(zhì)越多, 純鈦可制作在350以下工作的、強(qiáng)度要求不高的零件。 合金元素溶入 -Ti 中, 形成固溶體, 溶入 -Ti 中形成固溶體。 穩(wěn)定化元素鋁、碳、氮、氧、硼等使同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度升高。 穩(wěn)定化元素鐵、鉬、鎂、鉻、錳、釩等使同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度下降根據(jù)使用狀態(tài)的組織，鈦合金可分為三類：鈦合金、鈦合金和（）鈦合金。牌號(hào)分別以TA、TB、TC加上編號(hào)來(lái)表示。(2)