中职课件-有色金属及其合金

1、第三节第三节 非铁金属非铁金属 徐水职教中心徐水职教中心 机械加工技术专业机械加工技术专业 2017.2 非铁金属是除钢铁以外的其它金属材料的总称非铁金属是除钢铁以外的其它金属材料的总称 常常 用用 非非 铁铁 金金 属属 铝及铝合金铝及铝合金 铜及铜合金铜及铜合金 钛及钛合金钛及钛合金 滑动轴承和金滑动轴承和金 硬质合金硬质合金 （一）纯铝（一）纯铝 1 1、性能、性能特点特点 （1 1）密度）密度小小(2.72g/cm3 (2.72g/cm3 ），熔点低（），熔点低（660.4660.4），导电、），导电、 导热性能优良。导热性能优良。 （2 2）抗大）抗大气腐蚀性能好气腐蚀性能好， （3

2、 3）易于）易于加工成形加工成形 。 （4 4）无）无磁性。磁性。 一、铝及铝合金一、铝及铝合金 2. 2. 纯铝的牌号表示方法纯铝的牌号表示方法 （1 1）旧牌号）旧牌号 工业纯铝的加工产品的牌号由工业纯铝的加工产品的牌号由“L L” 加数字组成。数加数字组成。数 字表示顺序号，序号数愈大，纯度愈低。字表示顺序号，序号数愈大，纯度愈低。 （2 2）四位字符体系）四位字符体系 用用1 1四位字符表示，四位字符表示，“1 1”表示组别：纯铝；第表示组别：纯铝；第 二位为字母，表示原始纯铝的改型情况，如果字母二位为字母，表示原始纯铝的改型情况，如果字母 为为A A，表示为原始纯铝；后二位数字表示铝

3、的最低含，表示为原始纯铝；后二位数字表示铝的最低含 量小数点后的两位数字（用百分数表示）。量小数点后的两位数字（用百分数表示）。 如如1A971A97表示的是最低铝含量为表示的是最低铝含量为99.97%99.97%的原始纯铝。的原始纯铝。 3 3、用途、用途 工业纯铝主要配制铝合金，高纯铝工业纯铝主要配制铝合金，高纯铝 主要用于科学试验和化学工业。主要用于科学试验和化学工业。 纯铝还可用来制造导线、包覆材料、纯铝还可用来制造导线、包覆材料、 耐蚀和生活器皿等。耐蚀和生活器皿等。 （二）铝合金（二）铝合金 铝合金常加入的元素主要有铝合金常加入的元素主要有CuCu、MnMn、SiSi、MgMg、Z

4、nZn等，等， 此外还有此外还有CrCr、NiNi、TiTi、ZrZr、稀土、稀土等辅加元素。等辅加元素。 铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性 。 铝合金铝合金 型材型材 铝铸件铝铸件 铝合金丝铝合金丝 铸造铝合金铸造铝合金，则是将熔融的合金液直接浇入铸型中，则是将熔融的合金液直接浇入铸型中 获得成型铸件，要求合金应具有良好的铸造性能，获得成型铸件，要求合金应具有良好的铸造性能， 如流动性好、收缩小、抗热裂性高。如流动性好、收缩小、抗热裂性高。 变形铝合金变形铝合金，是指合金经熔化后浇成铸锭，再经压，是指合金经熔化后浇成铸锭，再经压 力加工（锻造、扎制

5、、挤压等）制成板材、带材、力加工（锻造、扎制、挤压等）制成板材、带材、 棒材、管材、线材以及其它各种型材，要求具有较棒材、管材、线材以及其它各种型材，要求具有较 高的塑性和良好的工艺成型性能。高的塑性和良好的工艺成型性能。 1、铝合金的分类、铝合金的分类 2 2、铝合金的牌号、性能及用途铝合金的牌号、性能及用途 （1 1）变形）变形铝合金铝合金 变形变形铝及铝合金牌号表示方法铝及铝合金牌号表示方法 防锈铝合金：防锈铝合金：LF+LF+序号序号 硬铝合金硬铝合金： LY +LY +序号序号 超硬铝合金超硬铝合金：LC +LC +序号序号 锻铝合金锻铝合金： LD +LD +序号序号 铝合金波纹铝

6、合金波纹 管管 铝合金制品铝合金制品 常用变形铝合金常用变形铝合金 防锈铝合金防锈铝合金 主要是主要是Al-MnAl-Mn和和Al-MgAl-Mg系合金。系合金。 MnMn和和MgMg的主要作用是提高的主要作用是提高抗抗 蚀蚀能力和能力和塑性塑性，并起，并起固溶强化固溶强化作用。作用。 抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。 不能进行热处理强化，常利用不能进行热处理强化，常利用加工硬化加工硬化提高其强度。提高其强度。 卫星天线卫星天线 （LF2） 汽化器（热交换管为汽化器（热交换管为LF21） 常用的常用的Al-MnAl-Mn系合金有系

7、合金有 LF21LF21（ 3A21 3A21 ），其抗蚀性和强，其抗蚀性和强 度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要 弯曲、冲压加工的零件。弯曲、冲压加工的零件。 常用的常用的Al-MgAl-Mg系合金有系合金有 LF5LF5（ 5A05 5A05 ），其密度比纯，其密度比纯 铝小，强度比铝小，强度比Al-MnAl-Mn合金高，合金高， 在航空工业中得到广泛应用，在航空工业中得到广泛应用， 如制造管道、容器、铆钉及承如制造管道、容器、铆钉及承 受中等载荷的零件。受中等载荷的零件。 硬铝合金硬铝合金 强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于

8、防锈铝。强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。 常用硬铝合金如常用硬铝合金如LY11 LY11 ( (2A112A11) )、 LY12LY12 ( (2A122A12) )等，用于制造冲压件、等，用于制造冲压件、 模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、 铆钉等。铆钉等。 飞机翼梁飞机翼梁(腹板腹板 为硬铝合金为硬铝合金) 超硬铝合金超硬铝合金 属属Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量系合金，并含有少量CrCr和和MnMn。 强度最高；耐热性、耐蚀性差。强度最高；耐热性、耐蚀性差。 飞机主起落架飞机主起落架 l常用合金有常用合金有 LC4L

9、C4 ( (7A047A04 ) )、LC9LC9 ( (7A09 7A09 ) )等，主要用于工作温度等，主要用于工作温度 较低、受力较大的结构件，如飞较低、受力较大的结构件，如飞 机的大梁、起落架等。机的大梁、起落架等。 锻铝合金锻铝合金 Al-Mg-Cu-SiAl-Mg-Cu-Si系合金系合金 可锻性好，力学性能高，可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模用于形状复杂的锻件和模 锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。 Al-Cu-Mg-Fe-NiAl-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金系耐热锻铝合金 常用牌号有常用牌号有LD7LD7 （ 2

10、A702A70 ）、）、LD8LD8 （ 2A802A80 ）、）、LD9 LD9 （ 2A902A90 ）等）等 。 用于制造用于制造150225150225下工作的零件，如压气机叶片、下工作的零件，如压气机叶片、 超音速飞机蒙皮等。超音速飞机蒙皮等。 压气机叶片压气机叶片 叶导轮叶导轮 美美F-117隐身战斗机隐身战斗机 （所用材料大部分是铝合金）所用材料大部分是铝合金） 2 2、铸造铝合金、铸造铝合金 Al-SiAl-Si系：代号为系：代号为ZL1+ZL1+两位数字顺序号两位数字顺序号 Al-CuAl-Cu系：代号为系：代号为ZL2+ZL2+两位数字顺序号两位数字顺序号 Al-MgAl-

11、Mg系：代号为系：代号为ZL3+ZL3+两位数字顺序号两位数字顺序号 Al-ZnAl-Zn系：系： 代号为代号为ZL4+ZL4+两位数字顺序号两位数字顺序号 Al-SiAl-Si系铸造铝合金系铸造铝合金 Al-SiAl-Si系铸造铝合金的铸造性系铸造铝合金的铸造性 能好，具有优良的耐蚀性、耐能好，具有优良的耐蚀性、耐 热性和焊接性能。热性和焊接性能。 用于制造飞机、仪表、电动机用于制造飞机、仪表、电动机 壳体、汽缸体、风机叶片、发壳体、汽缸体、风机叶片、发 动机活塞等。动机活塞等。 活塞活塞( (裙部为铝硅合金裙部为铝硅合金) ) Al-Cu Al-Cu系铸造铝合金系铸造铝合金 这类合金的这类

12、合金的耐热性好耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性，强度较高；但密度大，铸造性 能、能、耐蚀性能差耐蚀性能差，强度低于，强度低于Al-SiAl-Si系合金。系合金。 常用代号有常用代号有ZL201ZL201(ZAlCu5Mn)(ZAlCu5Mn)、ZL203ZL203(ZAlCu4)(ZAlCu4)等。等。 主要用于制造在较高温度下主要用于制造在较高温度下 工作的高强零件，如内燃机工作的高强零件，如内燃机 汽缸头、汽车活塞等。汽缸头、汽车活塞等。 汽缸头汽缸头 Al-Mg Al-Mg系铸造铝合金系铸造铝合金 这类合金的这类合金的耐蚀性好耐蚀性好，强度高，强度高，密度小密度小；但铸造性能差，；但

13、铸造性能差， 耐热性低。耐热性低。 常用代号为常用代号为ZL301ZL301(ZAlMg10)(ZAlMg10)、ZL303ZL303(ZAlMg5Si1)(ZAlMg5Si1)等。等。 主要用于制造外形简单、主要用于制造外形简单、 承受冲击载荷、在腐蚀性承受冲击载荷、在腐蚀性 介质下工作的零件，如舰介质下工作的零件，如舰 船配件、氨用泵体等。船配件、氨用泵体等。 鼓风机用密封件鼓风机用密封件(ZL102)及抗及抗 空架件空架件(ZL301) Al-Zn Al-Zn系铸造铝合金系铸造铝合金 这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强 化；但密度大，

14、耐蚀性较差。化；但密度大，耐蚀性较差。 大型空压机活塞大型空压机活塞(ZL401) l常用代号为常用代号为ZL401ZL401(ZAlZn11Si7)(ZAlZn11Si7)、 ZL402ZL402(ZAlZn6Mg)(ZAlZn6Mg)等。等。 l主要用于制造形状复杂受力较小主要用于制造形状复杂受力较小 的汽车、飞机、仪器零件。的汽车、飞机、仪器零件。 1 1、工业纯钛、工业纯钛 纯钛密度小，熔点高（纯钛密度小，熔点高（16671667），）， 纯钛比强度高，塑性、低温韧性和耐蚀性好。纯钛比强度高，塑性、低温韧性和耐蚀性好。 工业纯钛的纯度为工业纯钛的纯度为99.5%-99.0%，其性能很大

15、程度上取决，其性能很大程度上取决 于氧的含量。工业纯钛可分为于氧的含量。工业纯钛可分为TA1，TA2，TA3等三个牌号，等三个牌号， 编号越大，杂质越多。编号越大，杂质越多。工业纯钛长期工作温度可达工业纯钛长期工作温度可达300300。 纯钛主要用于纯钛主要用于350350以下工以下工 作、强度要求不高的零件，作、强度要求不高的零件， 如石油化工用热交换器、反如石油化工用热交换器、反 应器，海水净化装置及舰船应器，海水净化装置及舰船 零部件。零部件。 钛钢复合反应釜钛钢复合反应釜 钛管换热器钛管换热器 钛制蒸馏塔钛制蒸馏塔 钛合金可分为：钛合金可分为： 型钛合金型钛合金、 型钛合金型钛合金和和

16、 + + 型钛合金型钛合金三类三类 它们的牌号分别用它们的牌号分别用TATA、TBTB、TCTC加顺序号加顺序号表示表示 。 如如TA5TA5、TB2TB2、TC4TC4等。等。 钛合金泵钛合金泵 2 2、钛合金、钛合金 1 1、 型钛合金型钛合金 主加元素为主加元素为铝，铝，还有还有锡、硼锡、硼 等。等。 强度低于其他两类钛合金，强度低于其他两类钛合金， 但高温强度、低温韧性及耐但高温强度、低温韧性及耐 蚀性优越。蚀性优越。 钛合金氢泵诱导轮钛合金氢泵诱导轮 钛合金氢泵壳体钛合金氢泵壳体 常用牌号有常用牌号有TA5TA5、TA7TA7等等 主要用于制造主要用于制造500500以下工作的零件，

17、如飞机压气以下工作的零件，如飞机压气 机叶片、导弹的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣机叶片、导弹的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣 及飞船上的高压低温容器等。及飞船上的高压低温容器等。 钛合金卫星框架钛合金卫星框架钛合金液下泵钛合金液下泵 2 2、 型钛合金型钛合金 加入的合金元素有加入的合金元素有钼、钼、 铬、钒、铝铬、钒、铝等。等。 这类合金强度高，但冶这类合金强度高，但冶 炼工艺复杂，应用受到炼工艺复杂，应用受到 限制。限制。 钛合金管钛合金管 钛合金管应用钛合金管应用 型钛合金有型钛合金有TB1TB1、TB2TB2 两个牌号。实际获得应两个牌号。实际获得应 用的仅有用的仅有TB2TB2一种。一

18、种。 主要用于主要用于350350以下工以下工 作的结构件和紧固件，作的结构件和紧固件， 如飞机压气机叶片、轴、如飞机压气机叶片、轴、 弹簧、轮盘等。弹簧、轮盘等。 钛合金棒钛合金棒 钛合金眼镜架钛合金眼镜架 3 3、 + + 型钛合金型钛合金 加入的合金元素有加入的合金元素有铝、钒、铝、钒、 钼钼 铬等。铬等。 可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好 的热强性、耐蚀性和低温韧性。的热强性、耐蚀性和低温韧性。 钛合金列管式换热器钛合金列管式换热器 + + 型钛合金共有九个牌号，其中以型钛合金共有九个牌号，其中以TC4TC4应用应用 最广、用量最大，

19、最广、用量最大， +钛合金组织钛合金组织 +钛合金组织（电镜）钛合金组织（电镜） + + 型钛合金型钛合金主要用主要用 于制造于制造400400以下工以下工 作的飞机压气机叶作的飞机压气机叶 片、火箭发动机外片、火箭发动机外 壳、火箭和导弹的壳、火箭和导弹的 液氢燃料箱部件及液氢燃料箱部件及 舰船耐压壳体等。舰船耐压壳体等。 飞机发动机叶片、盘飞机发动机叶片、盘 涡喷涡喷13A发动机发动机 （一）纯铜的性能特点（一）纯铜的性能特点 纯铜呈紫红色，故又称紫铜，无磁性。纯铜呈紫红色，故又称紫铜，无磁性。 纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、 淡水和冷凝水中有

20、良好的耐蚀性。塑性好。淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。 牌号：牌号：T1T1、T2T2、T3T3 数字越大，纯度越低。数字越大，纯度越低。 用途：电线、电缆、电子器件、导热器件。用途：电线、电缆、电子器件、导热器件。 铜离心铸件铜离心铸件 离心铸造铜蜗轮离心铸造铜蜗轮 铜合金常加元素为铜合金常加元素为ZnZn、SnSn、AlAl、MnMn、NiNi、FeFe、BeBe、 TiTi、ZrZr、CrCr等，既提高了强度，又保持了纯铜特等，既提高了强度，又保持了纯铜特 性。性。 铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大类。铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大类。 铜管铜管铜冷却器铜冷却器 （二）黄铜（二）黄铜

21、 以锌为主要合金元素的铜合金称为以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜。 黄铜按化学成分可分为黄铜按化学成分可分为普通黄铜普通黄铜和和特殊黄铜特殊黄铜。 法兰阀法兰阀 闸阀闸阀 1 1、普通黄铜、普通黄铜 铜与锌的二元合金称为铜与锌的二元合金称为 普通黄铜。普通黄铜。 普通黄铜的牌号为：普通黄铜的牌号为：H H（黄）（黄）+ + 表示铜平均百分含量的数字表示铜平均百分含量的数字， 如如H68H68。 适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。 适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。 用途用途 ； 冷凝

22、器管冷凝器管 汽车机油泵衬套汽车机油泵衬套 2 2、特殊黄铜、特殊黄铜 在普通黄铜的基础上加入在普通黄铜的基础上加入AlAl、 FeFe、SiSi、MnMn、PbPb、 SnSn、NiNi 等元素形成特殊黄铜。等元素形成特殊黄铜。 特殊黄铜的牌号为：特殊黄铜的牌号为： H H（黄）（黄）+ +主加元素符号（主加元素符号（ZnZn除外）除外）+ +铜平均百分含量铜平均百分含量+ + 主加元素平均百分含量主加元素平均百分含量，如，如HPb59-1HPb59-1。 特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。 黄铜制品黄铜制品 常用牌号有常用牌号有

23、HPb63-3HPb63-3、HAl60-1-1HAl60-1-1、HSn62-1HSn62-1、 HFe95-1-1HFe95-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4ZCuZn16Si4等。等。 主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋 桨、轴承、衬套及阀体等。桨、轴承、衬套及阀体等。 （三）青铜（三）青铜 除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。 加工青铜的牌号为：加工青铜的牌号为：Q +Q +主加元素符号及其平均百主加元素符号及其平均百 分含量分含量+ +其他元

24、素平均百分含量其他元素平均百分含量 如如QSn4-3QSn4-3（含（含4%Sn4%Sn、3%Zn )3%Zn )。 常用青铜有常用青铜有锡青铜、铝青铜、锡青铜、铝青铜、 铍青铜、硅青铜、铅青铜铍青铜、硅青铜、铅青铜等。等。 青铜制品青铜制品 1 1、锡青铜、锡青铜 是以锡为主加元素的铜合金，是以锡为主加元素的铜合金， 锡含量一般为锡含量一般为314%314%。 锡青铜铸造流动性差，铸件密锡青铜铸造流动性差，铸件密 度低，易渗漏，但体积收缩率在有色金属中最小度低，易渗漏，但体积收缩率在有色金属中最小 。 锡青铜具有良好的耐蚀性，在大气、海水及无机盐锡青铜具有良好的耐蚀性，在大气、海水及无机盐

25、溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸 和氨水中的耐蚀性较差。和氨水中的耐蚀性较差。 常用牌号有常用牌号有QSn4-3QSn4-3、QSn6.5-0.4QSn6.5-0.4、 ZCuSn10Pb1ZCuSn10Pb1等。等。 主要用于耐蚀承载件，如弹簧、轴承、齿轮轴、主要用于耐蚀承载件，如弹簧、轴承、齿轮轴、 蜗轮、垫圈等。蜗轮、垫圈等。 插座簧片插座簧片阀门零件阀门零件 方螺方螺 母母 锁锁 块块 2 2、铝青铜、铝青铜 以铝为主加元素的铜合以铝为主加元素的铜合 金，铝含量为金，铝含量为511%511%。 强度、硬度、耐磨性、耐热性及耐蚀性高

26、于黄铜和强度、硬度、耐磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和 锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。 常用牌号有常用牌号有QAl5QAl5、QAl7QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。等。 主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、 耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。 大型水力发电设备中的抗磨环大型水力发电设备中的抗磨环 3 3、铍青铜、铍青铜 以铍为主加元素的铜合金以铍为主加元素的铜合金, ,铍含量为铍含量为1.72.5%1.72

27、.5%。 具有高的强度、具有高的强度、弹性极限弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电、耐磨性、耐蚀性，良好的导电 性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵。性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵。 常用牌号有常用牌号有QBe2QBe2、QBe1.7QBe1.7、QBe1.9QBe1.9等等 。 用于重要的用于重要的弹性件弹性件、耐磨件，如精、耐磨件，如精 密弹簧、膜片，高速、高压轴承及密弹簧、膜片，高速、高压轴承及 防爆工具、航海罗盘等重要机件。防爆工具、航海罗盘等重要机件。 铍青铜制品铍青铜制品 （四）白铜（四）白铜 以镍为主要合金元素的铜合金称以镍为主要合金元素的铜合金称 白铜。白铜。

28、分分普通白铜普通白铜和和特殊白铜特殊白铜。 普通白铜普通白铜是是Cu-NiCu-Ni二元合金，具有较高的耐蚀性和抗二元合金，具有较高的耐蚀性和抗 腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。 普通白铜普通白铜牌号：牌号：B+B+镍的平均百分含量镍的平均百分含量，如，如B5B5。 常用牌号有常用牌号有B5B5、B19B19等等 。用于在蒸汽和海水环境下工。用于在蒸汽和海水环境下工 作的精密机械作的精密机械, ,仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器, ,蒸馏器蒸馏器, ,热交换器热交换器 等。等。 白铜件白铜件 特殊白铜特殊白铜是在普通白铜基础上添加是在普通白铜基础上添加ZnZn、MnMn、AlAl等元素等元素 形成的，分别称形成的，分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜等。锌白铜、锰白铜、铝白铜等。 其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。 常用牌号如常用牌号如BMn40-1.5BMn40-1.5（康铜）、（康铜）、BMn43-0.5BMn43-0