工程材料教学课件(机制用)7

1、第7章 有色合金7.1 铝及铝合金一、纯铝 强度低。 具有银白色金属光泽，相对密度小(2.7),熔点低 (660),沸点高(2477),导电、导热性优良； 呈面心立方晶格,无同素异构转变； 化学性质活泼，具有良好抗蚀性； 具有优良的工艺性能,易于铸造,易冷成形,易于切削； 工业中常用于配制铝合金或制作强度要求不高但具有导热、耐大气腐蚀的器皿。1、特点及应用 变形铝：按GB/T16474-1996规定最低铝百分含量中小数点后面两位数字原始纯铝的改型情况，A为原始纯铝，其它字母为原始纯铝的改型如：1A30表示Al=99.30 %的原始纯铝 铸造纯铝：按GB/T8063-94规定铝的百分含量如：ZA

2、l99.5表示Al=99.5 %的铸造纯铝2、分类及牌号 ZAl 字母数字二、铝合金1、分类 根据铝合金的成分和加工成形特点，可将铝合金分为形变铝合金和铸造铝合金两大类2、热处理 退火 形变铝合金的退火: 消除应力,硬度不变；消除加工硬化,降低硬度,便于冷塑性加工。 铸造铝合金的退火 : 消除应力；均匀成分。 淬火和时效强化 将铝合金加热到单相区保温后，快速冷却使第二相来不及析出，得到过饱和不稳定的单一固溶体的热处理工艺称淬火。（固溶处理） 将过饱和固溶体在室温放置或加到某一温度保温，随时间的延长，其强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象称为时效强化。 在室温下进行的时效成为自然时效，在加热条件

3、下（100200）进行的时效称为人工时效+ 字母 + 顺序号 A为原始纯铝，其它字母为改型28依次是Cu、Mn、Si、Mg、Mg+Si、Zn，其它元素 牌号如：2A11表示以铜为主要合金元素的形变铝合金。3、常用的铝合金 形变铝合金( deformation aluminum alloy ) 种类及应用1）防锈铝 3A21（LF21）：Al-Mn系5A05（LF5）：Al-Mg系2）硬铝 Al-Cu-Mg系 经淬火+时效处理后具有较高的强度和硬度(400MPa），但耐蚀性不高(包铝)，用作飞机构架、螺旋桨、叶片等。 不能用热处理强化，用冷变形强化。具有良好的塑性、耐蚀性及焊接性。用于制造受力不

4、大、经冲压或焊接制品的零件，如各种容器、油箱、导管、线材等。2A11（LY11）标准硬铝2A12（LY12）高合金硬铝2A01（LY1）低合金硬铝（铆钉铝）3）超硬铝 Al-Cu-Mg-Zn系， 经淬火+人工时效后达到最高的硬度和强度（600MPa)。但耐蚀性较差(包铝)，主要用在受力大的构件中，如大梁、桁架、翼肋、起落架和活塞等。7A04（LC4）、 7A06（LC6）4） 锻铝 Al-Mg-Si-Cu压气机叶片压气机叶片 经淬火+时效处理后强度可与硬铝媲美，锻造性能好，用于制造棒材和模段件中，如发动机叶片等。2A50（LD5）、 2A70（LD7）、2A14（LD10） 铸造铝合金 ( c

5、ast aluminum alloy )ZL 代号及牌号代号：顺序号合金类别（1-铝硅合金；2-铝铜合金；3-铝镁合金；4-铝锌合金） 种类及应用1）Al-Si系合金( ZL101ZL109 ) 如ZL102表示2号Al-Si系铸造铝合金。如ZAlSi12表示Si=12%的Al-Si系铸造铝合金。牌号：ZAl主要合金化学元素符号合金元素含量。 铸造性能好，密度小，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性。用于制造低、中等强度形状复杂的零件，如飞机、仪器、仪表、抽水机壳体、内燃机活塞、汽缸体等零件。铝合金发动机汽缸体和缸盖2）Al-Cu系合金( ZL201ZL202 ) 活塞活塞( (裙部为铝硅合金裙部

6、为铝硅合金) )有较高的强度、塑性及耐热性,但铸造性能和耐蚀性较差，密度大。用于制造较高温度下工作的要求高强度的零件，如气缸头、活塞、挂架梁、支臂等。汽缸头汽缸头3）Al-Mg系合金( ZL301、ZL303) 4）Al-Zn系合金( ZL401、ZL402 ) 有较高的强度、韧性及耐蚀性,密度小，但铸造性能和耐热性较差，用于制造在腐蚀介质下工作的承受一定冲击载荷的形状比较简单的零件，如舰船配件等。鼓风机用密封件鼓风机用密封件(ZL102)(ZL102)及及抗空架件抗空架件(ZL301)(ZL301) 铸造性能好,经变质处理和时效处理后,强度高,但密度大，耐蚀性差。用于制造受力较小、形状复杂的

7、汽车、飞机、仪器等零件。大型空压机活塞大型空压机活塞(ZL401)(ZL401)7.2 铜及其合金一、纯铜（外观呈紫红色,故又称紫铜）塑性极好,并有良好的低温韧性,可以进行冷、热压力加工，但强度低。主要用于导电、导热及兼有耐蚀性的器材和作为配制铜合金的原料。 相对密度为8.9,熔点为10830C；导电性和导热性优良；具有面心立方晶格,无同素异构转变，只能以冷作硬 化的方式进行强化抗大气腐蚀性好;1、特点及应用加工产品：代号有T1、T2、T3、T4未加工产品：代号有Cu-1、Cu-2后面数字均为顺序号二、铜合金1、铜合金的分类黄铜 : Cu Zn 白铜 : Cu Ni 青铜 : 除黄铜和白铜外的

8、所有铜合金。2、常用的铜合金1）黄铜( brass )2、分类及代号 普通黄铜 Cu-Zn(common brass)Cu%Cu=70%耐蚀性优于钢铁，主要用于机械制造、电气部门的一些零件，如弹壳、冷凝器管、散热器、垫圈、弹簧、螺钉等。黄铜H如：H 70黄铜的力学性能与含锌量的关系相：Zn在Cu的固溶体相：电子化合物Cu-Zn为基的 固溶体 常用的黄铜金奖黄铜H90弹壳黄铜 H70 ( H68 )日用黄铜 H62 ( H59 )法兰阀法兰阀闸闸阀阀冷凝器管冷凝器管弹壳黄铜H主加元素化学符号MeMe%Cu%H Pb 59 - 1Pb=1%Cu=59%铅 黄铜 特殊黄铜 ( special bra

9、ss ) 特殊黄铜是指在黄铜中加入Al、Fe、Si、Cr、 Ni、Sn、Mn 等元素所形成的合金，具有更高的强度、硬度、耐蚀性和良好的铸造性能。铅黄铜铅的加入可改善切削加工性和耐磨性，用于制造钟表中的一些零件、轴瓦衬套等。铝黄铜铝的加入在提高强度、硬度、耐蚀性的同时还可以减少黄铜的自裂倾向，用于海洋机械以及耐蚀零件当中。硅黄铜硅的加入可以改善铸造性能，提高强度和耐蚀性，用于船舶、化工机械。2）青铜 ( bronze )锡青铜 (普通青铜Cu-Sn) ( tin bronze ) 锡青铜的力学性能与含锡量的关系如右图所示。Q Sn 4 - 3Zn=3%Sn=4%锡青Q Sn Me%Me%锡青 无

10、锡青铜 ( tin free bronze ) 铝青铜：易获得致密的铸件，强度、硬度、耐磨性和耐蚀性比黄铜和锡青铜高，相对价廉，常用于制造齿轮、蜗轮轴套、弹簧以及船用设备中一些耐磨、耐蚀件。其牌号如QAl5，表示含铝量5%，余为含铜量的铝青铜。 锡青铜的铸造收缩率小，流动性差，在氨水、盐酸、硫酸中耐腐蚀差，但在大气、海水、淡水和无机盐类溶液中的耐腐蚀优于黄铜，主要用于制造形状比较复杂、耐蚀性好、致密度要求不高的铸件。 铍青铜：具有高的强度、硬度、弹性、疲劳强度和耐蚀性以及良好的导电性、导热性和受冲击时不起火花等优点，用于制造各种精密仪器、仪表中的重要弹簧、膜片及其他弹性元件；还可用于制造特殊要

11、求的耐磨件，如齿轮、罗盘、衬套以及防爆工具和电接触器等。其牌号如QBe2，表示含铍量2%、余为铜的铍青铜。3、铸造铜合金的牌号表示法ZCu主加元素化学符号及含量其它合金元素化学符 号及含量7.3 轴承合金( bearing alloy )一、定义轴承合金是用来制造滑动轴承中的轴瓦及内衬的合金。 各类型轴瓦各类型轴瓦三、性能要求 4）导热性和低的膨胀系数，以防温升和轴的咬合。1）足够的抗压强度、硬度和疲劳强度，以承受较高的载荷；2）足够的塑性与韧性，以抵抗冲击和震动；3）良好的磨合性和小的摩擦系数，并能储油以减少轴的 磨损；支撑轴高速旋转，强烈摩擦，承受周期性载荷二、工作条件 5）良好的耐油腐蚀

12、性。6）工艺性能好，价格低廉。四、常用轴承合金的组织1）软基体硬质点高速中、低载荷情况润滑油空间轴硬质点软基体轴瓦2） 硬基体软质点高速重载荷的情况润滑油空间润滑油空间轴轴软质点软质点硬基体硬基体轴瓦轴瓦五、常用的轴承合金 锡基轴承合金（锡基巴氏合金）组织特点：软基体硬质点 性能特点及应用：牌号：Z基体与主加元素及含量辅加元素及含量如：ZSnSb11Cu611%Sb、6%Cu摩擦系数小，抗蚀性好，价格昂贵，疲劳强度差，适用于制造重要轴承，如汽轮机、内燃机、涡轮机等高速轴承。软基体由Sb在Sn中的固溶体组成；硬质点由Sn与Sb形成的化合物SnSb为基的固溶体和Sn与Cu形成的化合物Cu 6Sn5组成。 铅基轴承合金（铅基巴氏合金）软基体由（+）共晶体组成，为Sb在Pb中的固溶体，为Pb在Sb的固溶体；硬质点由SnSb和针状物Cu2Sb的化合物组成。性能略低于锡基轴承合金，但价格便宜，常用作中低载荷下的中速轴承，工作温度不超过120。如汽车、拖拉机的曲轴等的轴承。组织特点： 软基体硬质点 性能特点及应用：牌号： ZPbSb16Sn16Cu216%Sb、16%Sn、2%Cu 铜基轴承合金（锡青铜、铅青铜等）铅青铜ZCuPb30（硬基体）：铅不固溶于铜，其组织为硬的铜基体上分布着软的铅颗粒。铅青铜的疲劳强度高，导热性和塑性好，摩擦系数小，工作温度高，可制作承受高载荷、高速度的轴承