金屬工藝學(xué) 第3版 課件 13 非鐵金屬及其合金

金屬工藝學(xué)單元四

非鐵金屬及其合金四、加工白銅1．普通白銅普通白銅具有優(yōu)良的塑性、很好的耐腐蝕性、耐熱性、特殊的電性能和冷熱加工性能。普通白銅用于制造精密機(jī)械零件、儀表零件、冷凝器、蒸餾器、熱交換器和電器元件等。普通白銅的牌號(hào)用“B+數(shù)字”表示，其中“B”是“白”字的漢語(yǔ)拼音字首，數(shù)字表示鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。例如，B19表示鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是19%，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是81%的普通白銅。常用普通白銅有B0.6、B5、B19、B25、B30等。2．特殊白銅特殊白銅具有較高的力學(xué)性能、工藝性能和電熱性能以及某些特殊性能。常用來(lái)制造熱電偶、變阻器及加熱器等。特殊白銅的牌號(hào)用“B+主加元素符號(hào)+幾組數(shù)字”表示，數(shù)字依次表示鎳和主加元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如BMn3-12表示平均鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是3%、錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是12%的錳白銅。常用特殊白銅有鋁白銅（如BA16-1.5）、鐵白銅（如BFe30-1.1）、錳白銅（如BMn3-12）等。

五、加工青銅

加工青銅的牌號(hào)用“Ｑ+第一個(gè)主加元素的化學(xué)符號(hào)及數(shù)字+其它元素符號(hào)及數(shù)字”方式表示，Ｑ是“青”字漢語(yǔ)拼音字首，數(shù)字依次表示第一個(gè)主加元素和其它加入元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。例如，ＱAl5即為平均鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是5%的鋁青銅。常用加工青銅主要有：錫青銅（如QSn4-3）、鋁青銅（如QAl5）、硅青銅（如QSi3-1）、錳青銅（如QMn2）等。加工青銅主要用于制作彈性高、耐磨、抗腐蝕、抗磁的零件，如彈簧片、電極、齒輪、軸承（套）、軸瓦、蝸輪、電話線、輸電線及與酸、堿、蒸汽等接觸的零件等。

六、鑄造銅合金●鑄造銅合金是指用以生產(chǎn)鑄件的銅合金。鑄造銅合金的牌號(hào)表示方法是用“ZCu+主加元素符號(hào)+主加元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)+其他加入元素符號(hào)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)”組成。例如，ZCuZn38表示鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%的鑄造銅合金。常用的鑄造黃銅合金有：ZCuZn38、ZCuZn16Si4、ZCuZn40Pb2、ZCuZn25AlFe3Mn3等。常用的鑄造青銅合金有：ZCuSn10Zn2、ZCuAl9Mn2、ZCuPb30等。

模塊三

鈦及鈦合金

一、加工鈦（純鈦）的性能、牌號(hào)及用途

1．加工鈦的性能

加工鈦的密度為4.51g/cm3，熔點(diǎn)為1668℃，熱膨脹系數(shù)小，具有優(yōu)良的耐腐蝕性，塑性好，強(qiáng)度低，容易加工成形。加工鈦結(jié)晶后有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象：α-Ti(密排六方晶格)882℃β-Ti(體心立方晶格)

2．加工鈦的牌號(hào)和用途

加工鈦的牌號(hào)用“TA+順序號(hào)”表示，如TA2表示2號(hào)工業(yè)純鈦。

工業(yè)純鈦的牌號(hào)有TA0G、TA1G、TA2G、TA3G、TA4G等牌號(hào)，順序號(hào)越大，雜質(zhì)含量越多。

加工鈦在航空和航天部門(mén)主要用于制造飛機(jī)骨架、蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、熱交換器、泵體、攪拌器、蒸餾塔、葉輪、閥門(mén)、海水凈化裝置及艦船耐腐蝕零部件。

三、鋁合金的熱處理

二、鈦合金

鈦合金按退火后的組織形態(tài)可分為α型鈦合金、β型鈦合金和(α+β)型鈦合金。鈦合金的牌號(hào)用“T+合金類別代號(hào)+順序號(hào)”表示。T是“鈦”字漢語(yǔ)拼音字首，合金類別代號(hào)分別用A、B、C表示α型型鈦合金、β型型鈦合金、(α+β)型鈦合金。例如，TA7表示7號(hào)α型鈦合金；TB2表示2號(hào)β型鈦合金；TC4表示4號(hào)(α+β)型鈦合金。

α型鈦合金一般用于制造使用溫度不超過(guò)500℃的零件，如飛機(jī)蒙皮、骨架零件，航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片和管道。常用的α型鈦合金有：TA4、TA5、TA6、TA7、TA9、TA10等。β型鈦合金一般用于制造使用溫度在350℃以下的結(jié)構(gòu)零件和緊固件，如壓氣機(jī)葉片、軸、輪盤(pán)及航空航天結(jié)構(gòu)件等。常用的β型鈦合金有：TB1、TB2、TB3、TB4等。(α+β)型鈦合金用于制造使用溫度在500℃以下和低溫下工作的結(jié)構(gòu)零件，如各種容器、泵、低溫部件等。常用的(α+β)型鈦合金有：TC1、TC2、TC3、TC4、TC6、TC7、TC9、TC10、TC11、TC12等。

模塊四

鎂及鎂合金

一、純鎂的性能、牌號(hào)及用途

鎂是一種輕質(zhì)有延展性的銀白色金屬，其晶格結(jié)構(gòu)是密排六方晶格，其熔點(diǎn)是648.8℃，密度是1.74g/cm3，是最輕的非鐵金屬。

純鎂牌號(hào)以Mg加數(shù)字形式表示，Mg后面的數(shù)字表示Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。純鎂主要用于制作合金以及作為保護(hù)其他金屬的犧牲陽(yáng)極。二、鎂合計(jì)的性能、牌號(hào)及用途

鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。鎂合金中主要加入的合金元素有鋁（Al）、鋅（Zn）、錳（Mn）、稀土（RE）、釷（Th）、鋯（Zr）、鎘（Cd）、鋰（Li）、釓（Gd）、硅（Si）等。

鎂合金包括變形鎂合金和鑄造鎂合金兩大類。目前，在工業(yè)中應(yīng)用較廣泛的鎂合金系主要有：Mg-Al、Mg-Zn、Mg-Mn、Mg-RE、Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Zr、Mg-Li等。鎂合金的熱處理方式與鋁合金基本相同，鎂合金常用的熱處理工藝主要有鑄造或鍛造后的直接人工時(shí)效、退火、淬火（但不進(jìn)行時(shí)效）、淬火加人工時(shí)效等，具體工藝規(guī)范可根據(jù)鎂合金的化學(xué)成分特點(diǎn)及性能要求來(lái)確定。

目前，鎂合金中使用最廣、最多的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。鎂合金主要用于航空、航天、國(guó)防、交通運(yùn)輸、化工等工業(yè)部門(mén)。

模塊五

滑動(dòng)軸承合金

滑動(dòng)軸承合金具有良好耐磨性和減摩性，是用于制造滑動(dòng)軸承軸瓦及其內(nèi)襯的鑄造合金。

一、滑動(dòng)軸承合金的理想組織

滑動(dòng)軸承合金的理想顯微組織是：在軟的基體上分布著硬質(zhì)點(diǎn)，或是在硬的基體上分布著軟質(zhì)點(diǎn)。二、常用滑動(dòng)軸承合金

常用滑動(dòng)軸承合金有：錫基、鉛基、銅基、鋁基等滑動(dòng)軸承合金。鑄造滑動(dòng)軸承合金牌號(hào)由字母“Z+基體金屬元素+主添加合金元素的化學(xué)符號(hào)+主添加合金元素平均百分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)字+輔添加合金元素的化學(xué)符號(hào)+輔添加合金元素平均百分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)字”組成。如果合金元素的百分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于1%，該數(shù)字用整數(shù)表示，如果合金元素的百分質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1%，一般不標(biāo)數(shù)字，必要時(shí)可用一位小數(shù)表示。例如，ZSnSb11Cu6表示平均銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是11%、銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是6%、其余錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是83%的鑄造錫基軸承合金。

1．錫基滑動(dòng)軸承合金(或錫基巴氏合金)

錫基滑動(dòng)軸承合金是以錫為基，加入銻(Sb)、銅等元素組成的合金。錫基滑動(dòng)軸承合金具有適中的硬度、低的摩擦系數(shù)、較好的塑性和韌性、優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，常用于制造重要的滑動(dòng)軸承。

常用錫基滑動(dòng)軸承合金有：ZSnSb12Pb10Cu4、ZSnSb8Cu4、ZSnSb11Cu6、ZSnSb4Cu4等。

2.鉛基滑動(dòng)軸承合金(鉛基巴氏合金)

鉛基滑動(dòng)軸承合金是以鉛為基，加入銻、錫、銅等元素組成的滑動(dòng)軸承合金。鉛基滑動(dòng)軸承合金的強(qiáng)度、硬度、韌性均低于錫基滑動(dòng)軸承合金，摩擦系數(shù)較大，用于制作中等負(fù)荷的低速滑動(dòng)軸承。

常用鉛基滑動(dòng)軸承合金有：ZPbSb16Sn16Cu2、ZPbSb15Sn10、ZPbSb15Sn5、ZPbSb10Sn6等。3.銅基滑動(dòng)軸承合金(錫青銅和鉛青銅)

銅基滑動(dòng)軸承合金是指以銅合金作為滑動(dòng)軸承材料的合金。銅基滑動(dòng)軸承合金用于制造高速、重載荷下工作的滑動(dòng)軸承。

常用牌號(hào)是ZCuPb30、ZCuSn10P、ZCuSn5Pb5Zn5等。4．鋁基軸承合金

鋁基滑動(dòng)軸承合金是以鋁為基體元素，加入銻、錫或鎂等合金元素形成的滑動(dòng)軸承合金。鋁基滑動(dòng)軸承合金具有原料豐富、價(jià)格低廉、導(dǎo)熱性好、疲勞強(qiáng)度高和耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，而且能軋制成雙金屬，廣泛用于高速重載下工作的汽車、拖拉機(jī)及柴油機(jī)的滑動(dòng)軸承。

常用鋁基滑動(dòng)軸承合金有鋁銻鎂合金和鋁錫合金。

模塊六

硬質(zhì)合金

一、硬質(zhì)合金生產(chǎn)簡(jiǎn)介

硬質(zhì)合金是由作為主要組元的一種或幾種難熔金屬碳化物和金屬粘結(jié)劑相組成的燒結(jié)材料。

難熔金屬碳化物主要以碳化鎢（WC）、碳化鈦（TiC）、碳化鉭（TaC）、碳化鈮（NbC）等粉末為主要成分，金屬粘結(jié)劑主要以鈷（Co）粉末為主，經(jīng)混合均勻后，放人壓模中壓制成形，最后經(jīng)高溫（1400~1500℃左右）燒結(jié)后形成硬質(zhì)合金材料。

二、硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn)

硬質(zhì)合金的硬度高（最高可達(dá)92HRA），高于高速鋼（63~70HRC）；熱硬性高，在800℃~1000℃時(shí)，硬度可保持60HRC以上，遠(yuǎn)高于高速鋼（500℃~650℃）；耐磨性好，比高速鋼要高15~20倍。