铝合金与铜合金

第18讲铝合金与铜合金

铝及铝合金

铝及铝合金工业纯铝变形铝合金铸造铝合金具有银白色金属光泽，密度2.72g/cm3，熔点660.4℃，具有良好的导电和导热性，其导电性仅次于银和铜。纯铝在空气中易氧化，表面形成一层能阻止内层金属继续被氧化的致密的氧化膜，因此具有良好的抗大气腐蚀性能。纯铝具有面心立方结构，具有极好的塑性和较低的强度(纯度99.99%时，σb45MPa，δ50%)，良好的低温性能(-235℃塑性和冲击韧度也不降低)，冷变形加工可提高其强度，但塑性降低。一、工业纯铝根据成分和生产工艺特点可将铝合金分为两大类：

1)变形铝合金2)铸造铝合金铝合金的分类变形铝合金依据其性能特点可分为四种：

⑴防锈铝合金

LF

⑵硬铝合金

LY

⑶超硬铝合金

LC

⑷锻造铝合金

LD

其中防锈铝合金为不可热处理强化铝合金，其它三种为可热处理强化铝合金。二、变形铝合金

变形铝合金(牌号)铸造铝合金：Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系代号：ZL1、ZL2、ZL3、ZL4加两位数字的顺序号表示；若为铸锭，则在ZL后加D；若为优质，则在代号后加A；需表示状态时，在合金代号后用短横线连接状态代号；铸造方法代号不写入合金代号中。三、铸造铝合金铸造铝–硅合金(ZL101～ZL111):活塞(裙部为铝硅合金)

ZL102合金铸造组织(化染)55×

ZL102合金铸造组织(化染)55×铸造铝–铜合金(ZL201～ZL203):

有较高的强度、塑性及耐热性,但铸造性能和耐蚀性较差。

铝铜合金铸造组织(化染)210×汽缸头铸造铝–镁合金(ZL301、ZL302):

有较高的强度、韧性及耐蚀性,但铸造性能和耐热性较差。

铝镁合金铸造组织(化染)150×鼓风机用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)铸造铝–锌合金(ZL401、ZL402):

具有良好的铸造性,经变质处理和时效处理后,强度高,但耐蚀性差。大型空压机活塞(ZL401)铸造铝合金(牌号)

铜及铜合金

铜及铜合金工业纯铜铜合金

纯铜组织金相图纯铜又称紫铜，密度为8.96g/cm3，熔点为1083.4℃，具有优良的导电性和导热性，其导电性仅次于银。纯铜在大气、淡水中具有良好的耐蚀性，但在海水中较差。纯铜具有面心立方结构，无同素异构转变，无磁性。工业纯铜产品的代号为T1(wCu>99.95%)、T2(wCu>99.9%)、T3(wCu>99.7%)、T4(wCu>99.5%)

，主要用于配制铜合金，制作导电、导热材料及耐蚀器件等。一、工业纯铜

分类：

按化学成分分类:

黄铜：以Cu为基，以Zn为主要添加元素的铜合金。

白铜：以Cu为基，以Ni为主要添加元素的铜合金。

青铜：除白铜、黄铜以外的合金，主要有锡青铜、铝青铜、铍青铜等。按制造方法分类:

加工铜合金铸造铜合金二、铜合金普通黄铜：Cu-Zn二元合金，产品代号H＋Cu％，如H68表示含Cu68%的铜锌合金。单相黄铜：wZn<39%，强度低、塑性好，冷塑性加工成板材、线材、管材等，常用H68、H70、H80，主要用作弹壳和精密仪器；两相黄铜：wZn39~45%，热塑性好，一般热轧成棒材、板材，常用H59、H62等，主要用作水管、油管、散热器、螺钉。黄铜（1.普通黄铜）特殊黄铜：在普通黄铜中加入Al、Si、Pb、Sn、Mn、Fe、Ni等，称为铝黄铜、硅黄铜、铅黄铜等。合金元素能提高合金的强度，Al、Sn、Mn、Ni能提高耐蚀性和耐磨性，Mn提高耐热性，Si改善铸造性能，Pb改善切削性能，Fe细化晶粒。

黄铜（2.特殊黄铜）黄铜耐海水和大气耐蚀性好，但当WZn>7%(特别是大于20%)时，这种黄铜经冷加工后，由于有残余应力存在，在海水、湿气、氨的环境中容易产生腐蚀开裂，称为“应力腐蚀开裂”或“季裂”。应进行低应力退火（200～300℃，保温1～3h）。常用代号有HPb59-1、HMn58-2等，主要用于制造冷凝管、齿轮、螺旋桨、钟表零件等。

HPb59-1:表示含WCu59%、WPb1%铅黄铜。其代号表示方法为：H＋主加元素符号＋铜及各合金元素的平均质量分数（w%）。如：HMn58-2表示含WCu58%、WMn2%锰黄铜。

黄铜（2.特殊黄铜）常用的特殊黄铜海军黄铜---HSn62-1易切削黄铜---HPb59-162Cu–37Zn–Sn海军黄铜铸造组织(化染)600

牌号表示：Z＋铜元素化学符号＋主加元素的化学符号及平均质量分数（w×100）＋其它元素的化学符号及平均质量分数（w×100），如ZCuZn38表示wZn38%、余量为铜的铸造普通黄铜。

黄铜（3.铸造黄铜）锰黄铜铸造组织金相图

锰黄铜铸造组织(化染)25×黄铜（相图含Zn量与力学性能的关系）黄铜（牌号）青铜：原指人类应用最早的一种Cu-Sn合金，但逐渐地把除Zn以外的其它元素的铜基合金也称为青铜，所以根据所加主要合金元素Sn、Al、Be、Si、Pb等，青铜分为锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。代号：Q+主加元素符号及平均质量分数(w%)＋其它元素平均质量分数(w%)表示，如：QSn4-3表示含wSn4%、wZn3%的锡青铜。青铜力学性能的关系青铜（1.锡青铜）锡青铜的性能：良好的耐蚀性、减磨性、抗磁性和低温韧性，在大气、海水、蒸气、淡水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在亚硫酸钠、酸和氨水中的耐蚀性较差。常用锡青铜：QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等，主要用于制造弹性元件、耐磨零件、抗磁及耐蚀零件，如弹簧、轴承、齿轮、蜗轮、垫圈等。铝青铜的性能：强度、硬度、耐磨性、耐热性、耐蚀性都高于黄铜和锡青铜，是无锡青铜中应用最广的一种。常用铝青铜：低铝和高铝两种。低铝青铜如QAl5、QAl7等，具有一定的强度，较高的塑性和耐蚀性，一般在压力加工状态使用，主要用于制造高耐蚀弹性元件；高铝青铜如QAl9-4、QAl10-4-4等，具有较高的强度、耐磨性、耐蚀性，主要用于制造齿轮、轴承、摩擦片、蜗轮、螺旋桨等。青铜（2.铝青铜）铜合金性能最