有色金屬及合金

關(guān)于有色金屬及合金常用的有色金屬有銅及其合金、鋁及其合金、鈦及其合金和軸承合金等。第一節(jié)銅及其合金第2頁,共56頁，2024年2月25日，星期天純銅表面呈紫紅色，又稱紫銅。具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。具有良好的導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性。

一、純銅工業(yè)純銅按雜質(zhì)含量可分為T1、T2、T3、T4四個牌號，后面的數(shù)字越大，純銅的純度越低。銅加工產(chǎn)品按照化學(xué)成分不同可分為純銅和無氧銅兩類。第3頁,共56頁，2024年2月25日，星期天二、銅合金按其加入合金元素的不同，銅合金可分為黃銅、青銅和白銅三種。銅管銅與黃銅帶第4頁,共56頁，2024年2月25日，星期天以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。黃銅按化學(xué)成分可分為普通黃銅和特殊黃銅。按工藝可分為加工黃銅和鑄造黃銅。1.黃銅黃銅鑄件黃銅棒第5頁,共56頁，2024年2月25日，星期天

普通黃銅是銅和鋅組成的二元合金。

（1）普通黃銅

普通黃銅分為單相黃銅和雙相黃銅兩類。

單相黃銅

兩相黃銅

第6頁,共56頁，2024年2月25日，星期天普通黃銅牌號普通黃銅的牌號用”H”+數(shù)字來表示。其中“H”表示普通黃銅的“黃”字漢語拼音字首，數(shù)字表示銅的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，余量為鋅。

如H80，表示含銅量為80%的普通黃銅。第7頁,共56頁，2024年2月25日，星期天鑄造黃銅的牌號鑄造黃銅的代號表示方法由“ZCu”+主加元素的元素符號+主加元素的含量+其他加入元素的元素符號及含量組成。如：ZCuZn38表示鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%的鑄造黃銅。第8頁,共56頁，2024年2月25日，星期天在普通黃銅中加入鉛、錫、鋁、鎳、鐵、硅、錳等元素組成的銅合金，稱為特殊黃銅。（2）特殊黃銅特殊黃銅有錫黃銅、硅黃銅、錳黃銅、鉛黃銅、鋁黃銅。特殊黃銅的牌號由“H”+主加元素的元素符號（鋅除外）+銅含量的百分?jǐn)?shù)+主加元素含量的百分?jǐn)?shù)組成。例如：HPb59-1表示銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59%，鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的鉛黃銅。第9頁,共56頁，2024年2月25日，星期天除了黃銅和白銅（銅和鎳的合金）以外，所有的銅合金都稱為青銅。2.青銅按照主加元素的種類不同，青銅可分為錫青銅和特殊青銅兩種；按加工方法分為壓力加工青銅和鑄造青銅兩類。第10頁,共56頁，2024年2月25日，星期天青銅的牌號由“Q”+主加元素的元素符號及質(zhì)量分?jǐn)?shù)+其他加入元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成。例如QSn4-3表示錫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，其余為銅的錫青銅。2.青銅第11頁,共56頁，2024年2月25日，星期天（1）錫青銅

錫青銅錠Cu-Sn相圖錫青銅是以錫為主加元素的銅合金。錫青銅在大氣及海水中的耐蝕性好，廣泛用于制造耐蝕零件。第12頁,共56頁，2024年2月25日，星期天鋁青銅是以鋁為主加元素的銅合金。

（2）鋁青銅鋁青銅具有更好的耐蝕性、耐磨性和耐熱性，具有良好的力學(xué)性能，常用來鑄造承受重載、耐蝕和耐磨的零件。大型水力發(fā)電設(shè)備中的抗磨環(huán)第13頁,共56頁，2024年2月25日，星期天鈹青銅是以鈹為主加元素的銅合金。（3）鈹青銅具有較高的強(qiáng)度、硬度、抗蝕性和抗疲勞性，具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，主要用于彈性零件和有耐磨性要求的零件，如高級彈簧、膜片等。鈹青銅制品第14頁,共56頁，2024年2月25日，星期天硅青銅是以硅為主加元素的銅合金。（4）硅青銅具有良好的鑄造性能和冷熱壓力加工性能，常用來制造彈簧、齒輪、蝸輪、蝸桿等耐蝕和耐磨零件。第15頁,共56頁，2024年2月25日，星期天白銅是以鎳為主加元素的銅合金。白銅具有一系列優(yōu)良特性：機(jī)械性能良好，具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度及優(yōu)良的塑性；室溫及高溫下均能進(jìn)行壓力加工，可通過加工硬化進(jìn)一步提高強(qiáng)度；優(yōu)良的耐蝕性；電阻率高。3.白銅第16頁,共56頁，2024年2月25日，星期天其牌號為B+鎳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。例如：B19表示鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19%的普通白銅。3.白銅白銅件第17頁,共56頁，2024年2月25日，星期天可用來制造汽車發(fā)動機(jī)搖臂襯套、活塞銷襯套、制動系統(tǒng)管路、液壓裝置、齒輪軸承、剎車摩擦片、配電和電力系統(tǒng)、墊圈、各種接頭、配件，排氣管熱密圈外殼、水箱體、暖風(fēng)散熱器的散熱管、冷卻管、化油器進(jìn)氣閥本體、曲軸箱通風(fēng)閥座、曲軸軸瓦、曲軸止推墊圈、儲氣筒放水閥本體及安全閥座等。三、銅合金在汽車中的應(yīng)用第18頁,共56頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鋁及其合金一、工業(yè)純鋁純鋁具有銀白色金屬光澤，密度小，熔點(diǎn)低、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)良。耐大氣腐蝕，易于加工成形。具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。鋁合金制造的機(jī)翼第19頁,共56頁，2024年2月25日，星期天純鋁牌號工業(yè)純鋁的牌號用1×××四位數(shù)字、字符來表示，牌號的最后兩位數(shù)表示鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最低值。如1070A、1060、1050A、1035等（化學(xué)成分近似于舊牌號L1、L2、L3、L4、L5）。數(shù)字越大，表示雜質(zhì)量越高。第20頁,共56頁，2024年2月25日，星期天為了提高純鋁的強(qiáng)度，加入適量的硅、銅、鎂、鋅、錳等合金元素，形成鋁合金，再經(jīng)過冷變形和熱處理后，強(qiáng)度可以明顯提高。二、鋁合金鋁合金型材鋁鑄件第21頁,共56頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)鋁合金的成分和工藝特點(diǎn)不同,鋁合金分為：變形鋁合金和鑄造鋁合金。1.鋁合金的分類及牌號鋁合金分類示意圖第22頁,共56頁，2024年2月25日，星期天變形鋁合金分為防銹鋁合金（LF）、硬鋁合金(LY)、超硬鋁合金(LC)、鍛造鋁合金(LD)四類。（1）變形鋁合金

牌號表示：防銹鋁合金：LF+序號硬鋁合金：LY+序號超硬鋁合金：LC+序號鍛鋁合金：LD+序號鋁合金制品第23頁,共56頁，2024年2月25日，星期天成分在D點(diǎn)右邊的鋁合金，由于有共晶組織存在，具有良好的鑄造性能、抗腐蝕性能和切削加工性能，不適合于壓力加工。（2）鑄造鋁合金鼓風(fēng)機(jī)密封件等第24頁,共56頁，2024年2月25日，星期天鑄造鋁合金分為四大類，即Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系和Al-Zn系，其牌號用“鑄”“鋁”二字的漢語拼音字首“Z”“L”加三位數(shù)字表示，第一位數(shù)字代表合金系，如1表示鋁-硅（Al-Si）系，2表示鋁-銅（Al-Cu）系，3表示鋁-鎂（Al-Mg）系，4表示鋁-鋅（Al-Zn）系。例如，ZL201表示1號鋁-銅（Al-Cu）系鑄造鋁合金。（2）鑄造鋁合金第25頁,共56頁，2024年2月25日，星期天（2）鑄造鋁合金鋁硅合金鋁銅合金（氣缸）鼓風(fēng)機(jī)密封件（鋁鎂合金）鋁硅合金大型空壓機(jī)活塞(ZL401)第26頁,共56頁，2024年2月25日，星期天因?yàn)榧冧X無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，所以，鋁合金的熱處理與鋼不同，鋁合金是通過固溶時效處理來提高強(qiáng)度、硬度和其他性能的。鋁合金的熱處理有：固溶處理和時效。2.鋁合金的熱處理特點(diǎn)第27頁,共56頁，2024年2月25日，星期天由于鋁及鋁合金的產(chǎn)量大、價格低，可以用鋁合金代替鋼材生產(chǎn)汽車輪轂、氣缸體、缸套、缸蓋、保險杠等零部件，防銹鋁合金制造汽車車身外板，鋁合金制造汽車的散熱器和冷氣設(shè)備（冷凝器、蒸發(fā)器）機(jī)油冷卻器。三、鋁合金在汽車中的應(yīng)用第28頁,共56頁，2024年2月25日，星期天滑動軸承合金是指制造滑動軸承（軸瓦和軸承襯）的專用合金。

第三節(jié)滑動軸承合金滑動軸承與滾動軸承相比，滑動軸承承壓面積大，工作平穩(wěn)，噪聲小，制造、維修、拆裝方便。第29頁,共56頁，2024年2月25日，星期天足夠的強(qiáng)度和硬度，特別是抗壓強(qiáng)度，以承受軸頸較大的壓力。高的耐磨性和小的摩擦系數(shù)，以減小軸頸的磨損。足夠的塑性和韌性、較高的抗疲勞強(qiáng)度，以承受軸頸的交變載荷并抵抗沖擊和振動。良好的導(dǎo)熱性、耐蝕性，以利于熱量的散失和抵抗?jié)櫥偷母g。良好的磨合性，使其與軸頸能較快地緊密配合。

一、軸承合金應(yīng)具備的性能第30頁,共56頁，2024年2月25日，星期天軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)

二、軸承合金的理想組織

硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)軸承合金的理想組織示意圖第31頁,共56頁，2024年2月25日，星期天滑動軸承合金的分類及牌號常用滑動軸承合金有錫基、鉛基、銅基和鋁基等軸承合金?；瑒虞S承合金的牌號為：“Z+基體元素符號+主加元素符號+主加元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)+輔加元素符號+輔加元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)”，“Z”是“鑄”的漢語拼音字首。如ZSnSb11Cu6表示主加元素銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%、輔加元素銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%、其余為錫的錫基軸承合金。第32頁,共56頁，2024年2月25日，星期天錫基軸承合金是以錫為基，加入銻、銅等元素組成的合金。

1.錫基軸承合金（錫基巴氏合金）ZSnSb11Cu6合金的顯微組織第33頁,共56頁，2024年2月25日，星期天三、滑動軸承合金的種類巴氏合金軸瓦由于錫基是較貴的金屬，因此并不能廣泛的應(yīng)用。具有適中的硬度，小的摩擦系數(shù)、較好的塑性及韌性、優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，常用于制作重要的軸承，如汽輪機(jī)、發(fā)動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等大型機(jī)器的高速軸承。第34頁,共56頁，2024年2月25日，星期天鉛基軸承合金通常是以鉛—銻為基，加入錫、銅等元素組成的軸承合金。2.鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金）ZPbSb16Sn16Cu2合金的顯微組織第35頁,共56頁，2024年2月25日，星期天鉛基軸承合金的強(qiáng)度、硬度、韌性均低于錫基軸承合金，且摩擦系數(shù)較大，但價格便宜，鑄造性能和耐磨性較好，故常用于制造承受中、低載荷的中速軸承。如汽車、拖拉機(jī)曲軸軸承、連桿軸承及電動機(jī)軸承。

2.鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金）內(nèi)燃機(jī)軸瓦第36頁,共56頁，2024年2月25日，星期天銅基軸承合金是以銅為基體元素，加入鉛、錫、鋁、鈹?shù)仍匦纬傻暮辖?，主要有鉛青銅、錫青銅等。銅基軸承合金是硬基體上均勻分布著軟質(zhì)點(diǎn)，強(qiáng)度高，具有較高的承受載荷能力，優(yōu)良的耐磨性、導(dǎo)熱性，可制造高速、重載的重要軸承，如航空發(fā)動機(jī)、高速柴油機(jī)的軸承。3.銅基軸承合金第37頁,共56頁，2024年2月25日，星期天鋁基軸承合金有鋁銻鎂軸承合金和高錫鋁基軸承合金兩種。是一種新型減磨材料，其原料豐富、價格便宜、比重小、導(dǎo)熱性好，高溫硬度和疲勞強(qiáng)度高，適于制造高速、重載的內(nèi)燃機(jī)軸承。

4.鋁基軸承合金常用的有鋁銻鎂軸承合金和高錫鋁基軸承合金。第38頁,共56頁，2024年2月25日，星期天硬質(zhì)合金是將一種或多種難熔金屬的碳化物和粘結(jié)劑金屬，用粉末冶金的方法制成的金屬材料。第四節(jié)硬質(zhì)合金即將難熔的高硬度的WC、TiC、TaC和鈷、鎳等金屬粉末經(jīng)混合、壓制成形，再在高溫下燒結(jié)而成。

第39頁,共56頁，2024年2月25日，星期天硬質(zhì)合金的硬度高、熱硬性高、耐磨性好。一、硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn)硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度高。第40頁,共56頁，2024年2月25日，星期天鎢鈷類硬質(zhì)合金它的主要成分為碳化鎢及鈷。其代號用“YG+數(shù)字”表示，其中數(shù)字表示鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。例如YG8表示鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，其余為碳化鎢的鎢鈷類硬質(zhì)合金。二、常用的硬質(zhì)合金第41頁,共56頁，2024年2月25日，星期天它的主要成分為碳化鎢、碳化鈦及鈷。其代號用“YT+數(shù)字”表示，數(shù)字表示碳化鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。例如YT5表示碳化鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，其余是碳化鎢和鈷的鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金。2.鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金第42頁,共56頁，2024年2月25日，星期天它是以碳化鉭或碳化鈮取代YT類硬質(zhì)合金中的一部分碳化鈦制成的。其特點(diǎn)是抗彎強(qiáng)度高，所以也稱為“萬能硬質(zhì)合金”。萬能硬質(zhì)合金的代號用“YW”加順序號表示。如YW1表示1號通用硬質(zhì)合金。3.通用硬質(zhì)合金第43頁,共56頁，2024年2月25日，星期天鈦及其合金是一種新型結(jié)構(gòu)材料，密度小、比強(qiáng)度高、耐高溫、抗腐蝕、低溫韌性好，且資源豐富，現(xiàn)已成為航空、航天、汽車、化工、造船和國防工業(yè)生產(chǎn)中的重要結(jié)構(gòu)材料。第五節(jié)鈦及鈦合金美F-22戰(zhàn)機(jī)約36%重量的零件用鈦合金制造第44頁,共56頁，2024年2月25日，星期天一、鈦純鈦密度小，熔點(diǎn)高。882.5℃發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

-Ti?

-Ti,由體心立方

-Ti轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕?/p>

-Ti.純鈦比強(qiáng)度高，塑性、低溫韌性和耐蝕性好。工業(yè)純鈦按純度分為3個等級：TA1、TA2、TA3。其中T為鈦的漢語拼音字首，序號表示純度，序號越大純度越低。

第45頁,共56頁，2024年2月25日，星期天鈦中加入合金元素形成鈦合金，常加入的合金元素有鋁、錫、銅、鉻、鉬、釩等。鈦合金分為α型鈦合金、β型鈦合金和α+β型鈦合金。二、鈦合金第46頁,共56頁，2024年2月25日，星期天α型鈦合金的典型牌號TA7，在500℃以下使用，制造導(dǎo)彈的燃料罐、超音速飛機(jī)渦輪機(jī)殼。

（1）α型鈦合金

鈦合金衛(wèi)星框架鈦合金液下泵

-Ti合金組織第47頁,共56頁，2024年2月25日，星期天β型鈦合金的典型牌號TB1，制造壓氣機(jī)葉片、軸、輪盤等重載回轉(zhuǎn)件及飛機(jī)構(gòu)件。（2）β型鈦合金鈦合金棒β鈦合金眼鏡架鈦離心泵第48頁,共56頁，2024年2月25日，星期天牌號為TC加順序號，如TC10表示、10號α+β型鈦合金。制造飛機(jī)壓氣機(jī)盤和葉片、艦艇耐壓殼體、大尺寸鍛件等。（3）α+β型鈦合金生物醫(yī)用材料飛機(jī)壓氣機(jī)葉片第49頁,共56頁，2024年2月25日，星期天比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)高熱強(qiáng)度高抗蝕性好低溫性能好化學(xué)活性大導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量小2.鈦合金的特性第50頁,共56頁，2024年2