第八章有色金属及其合金1

1、第八章第八章 有色金属及其合金有色金属及其合金第一节第一节 铝及其合金铝及其合金第二节第二节 铜及其合金铜及其合金第三节第三节 轴承及其合金轴承及其合金第一节第一节 铝及其合金铝及其合金一、工业纯铝一、工业纯铝二、铝合金概述二、铝合金概述三、铸造铝合金三、铸造铝合金一、工业纯铝一、工业纯铝工业纯铝的特性：工业纯铝的特性：（1）铝很轻，它的比重为）铝很轻，它的比重为2.7，大约是铜的三分之一。铝，大约是铜的三分之一。铝经常作为各种轻质结构材料的基本组元。经常作为各种轻质结构材料的基本组元。（2）导电性和导热性较好，仅次于银、铜和金，居第四位。）导电性和导热性较好，仅次于银、铜和金，居第四位。 （

2、3）塑性好（）塑性好（=80%），），能通过冷或热的压力加工，能通过冷或热的压力加工，制成各种型材，如丝、线、棒、管等。这种特性与铝具制成各种型材，如丝、线、棒、管等。这种特性与铝具有面心立方晶格结构有关。有面心立方晶格结构有关。 （4）抗大气腐蚀性能好。因为在铝的表面能生成一层极致）抗大气腐蚀性能好。因为在铝的表面能生成一层极致密的氧化铝薄膜，它能有效地隔绝铝和氧的接触，而阻密的氧化铝薄膜，它能有效地隔绝铝和氧的接触，而阻止铝表面的进一步氧化。止铝表面的进一步氧化。 （5）强度很低（）强度很低（b=80100MNm2），冷变形加工硬，冷变形加工硬化后强度可提高到化后强度可提高到b=15025

3、0MNm2，但其塑性下但其塑性下降到降到=5060%。一、工业纯铝一、工业纯铝工业纯铝的牌号：工业纯铝的牌号： 1表示：表示： 第二位英文字母表示原始铝的改型情况，第二位英文字母表示原始铝的改型情况，A为原始纯铝，其它为原始纯铝的改型；为原始纯铝，其它为原始纯铝的改型； 最后两位数字表示最低铝百分含量中小最后两位数字表示最低铝百分含量中小数点后面的两位。数点后面的两位。1A35表示：铝含量为表示：铝含量为99.35%的工业纯铝。的工业纯铝。二、铝合金概述二、铝合金概述 铝合金分类：根据铝合金的成分及生产铝合金分类：根据铝合金的成分及生产工艺特点可将工艺特点可将 铝合金分为铸造铝合金和形铝合金分

4、为铸造铝合金和形变铝合金两类。变铝合金两类。 三、铸造铝合金三、铸造铝合金 铸造铝合金的牌号及其表示方法：铸造铝合金的牌号及其表示方法： Z+Al+合金元素化学符号合金元素化学符号+数字数字ZAlSi7Mg:平均含硅平均含硅7%，平均含镁小于，平均含镁小于1%的铸造的铸造铝合金。铝合金。 企业习惯用法：铸造铝合金用企业习惯用法：铸造铝合金用“ZL”两个字母两个字母和三个数字表示，如和三个数字表示，如ZL102、ZL203、ZL302、ZL401等，后面三位数字中第一位表示类别，等，后面三位数字中第一位表示类别，1为为铝硅系，铝硅系，2为铝铜系，为铝铜系，3为铝镁系，为铝镁系，4为铝锌系；第为铝

5、锌系；第二、三位数字为顺序号。二、三位数字为顺序号。 见表见表84 铸造铝合金的牌号、成分与用途铸造铝合金的牌号、成分与用途第二节第二节 铜及其合金铜及其合金一、工业纯铜（紫铜）一、工业纯铜（紫铜）二、铜的合金化二、铜的合金化三、黄铜三、黄铜四、青铜四、青铜一、工业纯铜（紫铜）一、工业纯铜（紫铜） 工业纯铜的熔点为工业纯铜的熔点为1083，在固态时具，在固态时具有面心立方晶格结构，无同素异构转变，相对有面心立方晶格结构，无同素异构转变，相对密度是密度是8.9，为镁的五倍，比普通钢重，为镁的五倍，比普通钢重15%。它具有玫瑰红色，表面形成氧化膜后呈紫色，它具有玫瑰红色，表面形成氧化膜后呈紫色，故

6、一般称为紫铜。故一般称为紫铜。 紫铜是一种逆磁性物质（其磁化系数为一紫铜是一种逆磁性物质（其磁化系数为一很小的负数），因此用铜制作的各种仪器和机很小的负数），因此用铜制作的各种仪器和机件不受外来磁场的干扰。例如紫铜可用来制作件不受外来磁场的干扰。例如紫铜可用来制作各种磁学仪器、定向仪器和其它防磁器械各种磁学仪器、定向仪器和其它防磁器械 。一、工业纯铜的性质和用途一、工业纯铜的性质和用途 纯铜具有良好的导电及导热性，其导纯铜具有良好的导电及导热性，其导电性在各种元素中仅次于银而居第二位，电性在各种元素中仅次于银而居第二位，故纯铜的主要用途就是制作电工导体。故纯铜的主要用途就是制作电工导体。 在力

7、学和工艺性能方面，纯铜的特在力学和工艺性能方面，纯铜的特点是具有极好的塑性，可以承受各种形点是具有极好的塑性，可以承受各种形式的冷热压力加工，因此，铜制品大多式的冷热压力加工，因此，铜制品大多是经过适当形式的压力加工制成的。是经过适当形式的压力加工制成的。一、工业纯铜的性质和用途一、工业纯铜的性质和用途 在化学性能方面，铜是比较稳定的金在化学性能方面，铜是比较稳定的金属。纯铜在大气、水、水蒸汽、热水中属。纯铜在大气、水、水蒸汽、热水中基本上不遭受腐蚀，在含有硫酸和基本上不遭受腐蚀，在含有硫酸和SO2的气体中或海洋性气体中铜能生成一层的气体中或海洋性气体中铜能生成一层结实的保护膜，腐蚀速度也不太

8、大。但结实的保护膜，腐蚀速度也不太大。但铜在氨、氨盐以及氧化性的硝酸和浓硫铜在氨、氨盐以及氧化性的硝酸和浓硫酸中的抗蚀性很差，在海水中会受腐蚀。酸中的抗蚀性很差，在海水中会受腐蚀。一、工业纯铜的性质和用途一、工业纯铜的性质和用途 在冷变形过程中，铜有明显的加工硬在冷变形过程中，铜有明显的加工硬化现象，当冷变形程度超过化现象，当冷变形程度超过40%时，铜时，铜的的b可由变形前的可由变形前的240MNm2上升到上升到400500MNm2而而则由原来的则由原来的45%下降至下降至5%。所以在纯铜的冷变形过程。所以在纯铜的冷变形过程中必须进行适当的中间退火，以恢复材中必须进行适当的中间退火，以恢复材料

9、的塑性。料的塑性。 表表88 纯铜加工产品的牌号、纯铜加工产品的牌号、成分及主要用途成分及主要用途纯铜加工产品的牌号：纯铜加工产品的牌号： 分类代号分类代号+主添加元素主添加元素+序号序号 分类代号为：分类代号为：T或或TU，分别表示纯铜和，分别表示纯铜和无氧铜。无氧铜。二、铜的合金化二、铜的合金化提高铜的强度的方法：固溶强化、热处理强化及过剩相提高铜的强度的方法：固溶强化、热处理强化及过剩相强化三种方法。强化三种方法。 1. 固溶强化：几种元素在铜中的最大溶解度见表固溶强化：几种元素在铜中的最大溶解度见表8-9。最常用的固溶强化元素是锌、锡、铝、镍等。最常用的固溶强化元素是锌、锡、铝、镍等。

10、二、铜的合金化二、铜的合金化 2. 热处理强化：铍、硅等元素在铜中的溶解热处理强化：铍、硅等元素在铜中的溶解度随温度的降低而减小，因此，它们加入铜后度随温度的降低而减小，因此，它们加入铜后可使合金具有时效强化的性能。可使合金具有时效强化的性能。 3.过剩相强化：当铜中加入元素超过最大溶解过剩相强化：当铜中加入元素超过最大溶解度以后，便会出现过剩相。它们多为硬而脆的度以后，便会出现过剩相。它们多为硬而脆的金属化合物，数量少时可使强度提高、塑性降金属化合物，数量少时可使强度提高、塑性降低，数量多时会使强度和塑性同时大大降低。低，数量多时会使强度和塑性同时大大降低。三、黄铜三、黄铜（一）黄铜的组织（

11、一）黄铜的组织黄铜：含锌量低于黄铜：含锌量低于50%，以锌为主要的，以锌为主要的合金元素的铜合金称为黄铜。合金元素的铜合金称为黄铜。三、黄铜三、黄铜工业黄铜中的实际含锌量大多不超过47%，所以工业黄铜的组织只可能是单相工业黄铜的组织只可能是单相或两相（或两相（a）状态，如图状态，如图811，分别称为，分别称为黄铜（或单相黄黄铜（或单相黄铜）及（铜）及（a）黄铜（或两相黄铜）。黄铜（或两相黄铜）。三、黄铜三、黄铜（二）锌对黄铜性能的影响（1）黄铜的强度和延伸率与其中的含锌量的关系，随着含锌量的不同，黄铜的抗拉强度和延伸率变化很大。（2）黄铜的铸造性能很好。）黄铜的铸造性能很好。（3）黄铜的抗蚀性

12、较好，与紫铜相近。三、黄铜三、黄铜 （三）黄铜的编号及应用（三）黄铜的编号及应用 黄铜可分为简单黄铜及复杂黄铜两类。黄铜可分为简单黄铜及复杂黄铜两类。 1.简单黄铜：只含锌不含其它合金元素的黄铜称简单黄铜：只含锌不含其它合金元素的黄铜称为简单黄铜。为简单黄铜。 简单黄铜的牌号由简单黄铜的牌号由“H”（”黄黄”的汉语拼音字头）的汉语拼音字头）起首，后面是表示合金中含铜百分数的两位数字。起首，后面是表示合金中含铜百分数的两位数字。例如例如H80，即表示含铜即表示含铜80%的黄铜。若属于铸造的黄铜。若属于铸造简单黄铜，则再冠以简单黄铜，则再冠以“Z”字，例如字，例如ZH62。 三、黄铜三、黄铜2.复

13、杂黄铜：除锌以外还含有一定数量的复杂黄铜：除锌以外还含有一定数量的其它含金元素的黄铜称为复杂黄铜或特其它含金元素的黄铜称为复杂黄铜或特殊黄铜。殊黄铜。 复杂黄铜的编号方法是：代号复杂黄铜的编号方法是：代号“H”+主主加元素符号加元素符号+铜含量铜含量+主加元素含量。主加元素含量。见表见表810 、811一些黄铜加工产品及一些黄铜加工产品及一些铸造黄铜的牌号、成分、性能及用一些铸造黄铜的牌号、成分、性能及用途途四、四、 青铜青铜青铜的概念：青铜的概念： 含锡的铜基合金称为青铜。青含锡的铜基合金称为青铜。青铜的种类：包括锡青铜、铝青铜、铍青铜及硅铜的种类：包括锡青铜、铝青铜、铍青铜及硅青铜。青铜。

14、青铜的编号方法是：代号青铜的编号方法是：代号“Q”（“青青”的汉语的汉语拼音字头）拼音字头）+主加元素符号主加元素符号+主加元素含量。主加元素含量。表表813 一些青铜加工产品的牌号、成分、性一些青铜加工产品的牌号、成分、性能及用途。能及用途。表表814 一些铸造青铜的化学成分、性能及用一些铸造青铜的化学成分、性能及用途。途。第三节第三节 轴承合金轴承合金 轴承是一种重要机械零件。分滚动轴承和轴承是一种重要机械零件。分滚动轴承和滑动轴承。在滑动轴承中，制造轴瓦及其内衬滑动轴承。在滑动轴承中，制造轴瓦及其内衬的合金，称为轴承合金。的合金，称为轴承合金。 轴承是支撑着轴进行工作的，当轴在其中轴承是

15、支撑着轴进行工作的，当轴在其中转动的时候，在轴和轴瓦之间必然有强烈的摩转动的时候，在轴和轴瓦之间必然有强烈的摩擦，因轴是机器上的重要部件，且价格较贵，擦，因轴是机器上的重要部件，且价格较贵，更换困难，所以在磨损不可避免的情况下应从更换困难，所以在磨损不可避免的情况下应从轴瓦材料上确保轴受到最小的磨损。轴瓦材料上确保轴受到最小的磨损。 为了确保轴承对轴的磨损最小，轴瓦材料必为了确保轴承对轴的磨损最小，轴瓦材料必须具有以下主要特性：须具有以下主要特性：第三节第三节 轴承合金轴承合金（1）在工作温度下具有足够的强度和硬度，以便承）在工作温度下具有足够的强度和硬度，以便承受轴颈所施加的较大的单位压力，并要耐磨；受轴颈所施