第一章第五节

1.5常用有色金属材料主要内容及要求：了解牌号、性能及用途

铝及铝合金铜及铜合金轴承合金

黑色金属：铁及其合金

有色金属：非铁金属及其合金

有色金属具有许多优良的特性，已成为现代工业生产中不可缺少的金属材料。概述有色金属性能特点：力学性能：高的比强度（强度/密度）物理性能：优良的导电、导热性无磁性、形状记忆特性能化学性能：高的耐腐蚀1.5.1铝及铝合金

一、铝及铝合金的性能特点二、铝合金的分类三、常用铝合金的性能及应用一、铝及铝合金的性能特点

1.纯铝银白色金属光泽，熔点低（660.4℃）密度小（2.72），仅为铁的1/3优良的导电、导热性能抗大气腐蚀性能好。生成Al2O3保护膜，但不耐酸、碱和盐。强度低，塑性好，可压力加工成各种型材无磁性具有面心立方晶格，无同素异构转变2.铝合金：既保持了纯铝的优良特性，又具有高的强度。主加元素：Cu、Mn、Si、Mg、Zn等辅加元素：Cr、Ni、Ti、Zr等合金元素铝合金型材二、铝合金的分类

铝合金分类示意图共晶点铝合金变形铝合金（D以左）铸造铝合金（D以右）不能热处理强化铝合金能热处理强化铝合金铝合金相图的一般形式三、常用铝合金及其用途1.变形铝合金

可制成各种型材、棒料、板、管、线、箔等。牌号表示方法

新牌号：4位数字表示，2×××～8×××第一位为数字，表示铝合金组别；第二位：A／0，表示原始合金，

2：铜（Cu）为主加元素的铝合金其它字母表示改型合金；3：锰（Mn)为主加元素的铝合金第三、四位：用以区分同一组4：硅（Si）为主加元素的铝合金的不同合金，无特殊意义。5：镁（Mg）为主加元素的铝合金6：镁、硅(Mg、Si)为主加元素的铝合金7：锌（Zn）为主要合金元素的铝合金同时，旧牌号仍有保留旧牌号表示方法：

防锈铝合金：LF+序号

硬铝合金：LY+序号

超硬铝合金：LC+序号锻铝合金：LD+序号铝合金波纹管铝合金制品（1）防锈铝合金

主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。Mn、Mg作用：提高抗蚀能力和塑性，并固溶强化。特点：防锈铝合金锻造退火后使用，组织为单相固溶体；抗蚀性、塑性和焊接性好，易于变形加工，但切削性能差；不能热处理强化，可变形强化提高其强度。变形铝合金应用：

制作耐蚀性要求高的容器、管道、蒙皮及受力不大的结构件，如油箱、导管、铆钉（3A21）及生活器皿等。

飞机翼梁(腹板为硬铝合金)

主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。

Cu、Mg的作用：形成强化相（CuAl2、CuMgAl2），时效强化；

Mn的作用：提高抗腐蚀性能，固溶强化。性能特点：可热处理强化，固溶＋时效后抗拉强度达420Mpa，也可进行变形强化；②强度、硬度高，塑性好，加工性能好；③耐蚀性低于防锈铝，常在硬铝材表面包覆一层纯铝，以增强耐蚀性。（2）硬铝合金应用：在仪器、仪表及航空工业中广泛应用。如飞机构件：飞机蒙皮(2A12)、挤压成形螺旋桨、叶片(2A11)等重要零件。飞机主起落架常用牌号及用途：常用合金有LC4(7A04)、LC9(7A09)等，主要用于工作温度较低、受力较大的结构件，如飞机的大梁、起落架等。

属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。

在硬铝基础上再加入锌。加入锌后，经淬火＋人工时效，获得抗拉强度为680MPa，硬度为190HBS，时效强化效果超过硬铝合金，故称超硬铝。（3）超硬铝合金特点：强度很高（可达680MPa)，耐热性、抗蚀性差。压气机叶片Al-Cu-Mg-Si系合金：可锻性好，力学性能好，用于制造形状复杂的大型锻件和模锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。Al-Cu-Ni-Fe系耐热锻铝合金：常用牌号有LD7(2A70)、LD8(2A80)、LD9(2A90)等。用于制造150~225℃下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。（4）锻造铝合金

Al-Cu-Mg-Si系和Al-Cu-Ni-Fe系合金。力学性能与硬铝接近，但耐蚀性提高，具有良好的铸造和锻造性能，更适于锻造，故名锻铝。叶导轮2.铸造铝合金

分类：Al-Si系：代号为ZL1+两位数字顺序号Al-Cu系：代号为ZL2+两位数字顺序号Al-Mg系：代号为ZL3+两位数字顺序号Al-Zn系：代号为ZL4+两位数字顺序号特点：力学性能不如变形铝合金，耐蚀性提高，铸造性能好用途：用于制作质轻、耐蚀、形状复杂，以及要求有一定力学性能的零件，如发动机活塞、气缸体、仪表外壳等。

其中，铝－硅系铸造铝合金的铸造性能和力学性能配合最佳，应用最广，又称硅铝明。

简单硅铝明：ZL102（ZAlSi12）性能：铸造性能好，但强度低。用途：形状复杂、受力不大的零件，如仪表外壳等。复杂(特殊）硅铝明：

Al－Si合金＋Cu、Mn、Ni、Mg等元素

变质处理：浇注前加变质剂，经变质处理后的组织为初生α相+细小均匀共晶体

性能：铸造性能好，具有较高的强度和耐磨性、耐热性。

应用：制造形状复杂中等强度的零件，如发动机活塞、气缸体、风机叶片、液压泵壳体等。未变质处理

经变质处理

ZL102的铸态组织在普通铸造条件下，ZL102组织几乎全部为共晶体，由粗针状的硅晶体和固溶体组成，强度和塑性都较差。生产上,通常用钠盐变质剂进行变质处理，得到细小均匀的共晶体加初生固溶体组织，以提高其力学性能。1.5.2铜及铜合金铜与铜合金的特性黄铜的牌号、性能及用途青铜的牌号、性能及用途纯铜：呈紫红色，故又称紫铜具有面心立方晶格，延展性好;无同素异构转变，无磁性。优良的导电、导热性能；较高的抗蚀性，如大气、水中不受腐蚀；

塑性好，铸造性能好，可冷热压力加工。铜合金：常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又保持了纯铜特性。铜管铜合金黄铜：Cu—Zn合金

青铜：Cu—Sn合金

白铜：Cu—Ni合金法兰阀一、黄铜—以锌为主要合金元素的铜合金按化学成分普通黄铜特殊黄铜压力加工黄铜铸造黄铜

按工艺分黄铜的牌号工业黄铜：H＋数字H表示“黄铜”铜的质量百分数举例：H68表示WCu＝68％、WZn＝32%的黄铜特殊黄铜：

H+主加元素符号（Zn除外）+铜的百分含量－主加元素百分含量

举例：HMn58-2表示WCu＝58％，WMn＝2％，其余为Zn的特殊黄铜铸造黄铜：在牌号前“Z”。

举例：ZH62、ZHMn58-21.普通黄铜单相黄铜：当含锌量小于39%时，锌能溶于铜的晶格中形成单相α固溶体，称为单相黄铜。

特点：塑性好，适于冷热压力加工。双相黄铜：当含锌量大于39%时，除α相外，合金中还出现以锌为基的β固溶体，称为双相黄铜。

特点：合金的强度提高↑，塑性下降↓，

只适于热变形加工。典型牌号及应用

H90、H80：属于单相黄铜，金黄色，有金色铜之称，常用于制作镀层、装饰品、奖章等。

H68、H59：属于双相黄铜，广泛用于电器上的结构件，如螺栓、螺母、垫圈、弹簧、导管、散热器等。2.特殊黄铜

普通黄铜＋Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素性能特点：强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。常用牌号：HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe95-1-1、ZCuZn16Si4、ZCuZn38Mn2Pb2等。用途：

用于制作船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。青铜制品

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：

Q+主加元素符号及其百分含量+其他元素百分含量二、青铜分类：举例：QSn4-3，含4%Sn、3%Zn锡青铜铝青铜铍青铜硅青铜铅青铜常用青铜用量最大强度最高以锡为主加元素的铜合金，一般WSn＝3~14%特点：铸造流动性差，收缩率在有色金属中最小。铸件密度低，易渗漏。②良好的耐蚀性。在大气、海水及无机盐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。常用牌号：QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。用途：主要用于耐蚀承载件，如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。1.锡青铜以铝为主加元素的铜合金，WAl＝5~11%特点：强度硬度、耐磨性、耐热性、耐蚀性高于黄铜和锡青铜；铸造性能好，但焊接性能差。常用牌号：QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。2.铝青铜用途：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。大型水力发电设备中的抗磨环铍青铜制品以铍为主加元素的铜合金，WBe＝1.7~2.5%特点：高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性；良好的导电、导热性、冷热加工及铸造性能；价格较贵。3.铍青铜用途：用于制作重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件。常用牌号：QBe2、QBe1.7、QBe1.91.5.3轴承合金轴承可分为滚动轴承和滑动轴承。与滚动轴承相比，滑动轴承具有承载面积大，工作平稳，无噪音及拆装方便等优点，应用广泛。在滑动轴承中，制造轴瓦及其内衬的耐磨合金，称为轴承合金。1.轴承合金的性能要求

当轴高速旋转时，轴瓦与轴颈发生强烈摩擦，承受轴颈施加的交变载荷和冲击力，对轴承合金的性能要求：适当的硬度

足够的强韧性，以承受轴颈施加的交变冲击载荷。较小的热膨胀系数，良好的导热性和耐蚀性，以防止轴与轴瓦之间咬合。低的摩擦系数，良好的耐磨性，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。1．软的基体＋硬的质点，如：锡基和铅基轴承合金。2．硬的基体（其硬度低于轴颈的硬度）＋软的质点如：铜基及铝基轴承合金。耐磨机制与滚动轴承不同。2.轴承合金的组织耐磨机制：当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷，减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油，以及轴与轴瓦间的磨合，而硬的质点（或基体）则支撑着轴颈，起承载和耐磨作用。另外，软基体(或质点)还能起嵌藏外来硬杂质颗粒的作用,以避免擦伤轴颈。3.常用轴承合金工业上，常用的是锡基、铅基轴承合金，又称巴氏合金。（1）锡基轴承合金

Sn为主＋少量Sb、Cu等，属于“软基体＋硬质点”

典型牌号：ZSnSb11-6。特点：较高的导热性、耐磨性、耐蚀性摩擦系数和热膨胀系数小，但疲劳强度较低熔点较低，工作温度≤150℃，价格高。巴氏合金轴瓦应用：广泛用于重型动力机械，如气轮机、涡轮机和内燃机等大型机器的高速轴瓦。（2）铅基轴承合金Pb为主