金属工艺学 第3版 课件 13 非铁金属及其合金

金属工艺学单元四

非铁金属及其合金四、加工白铜1．普通白铜普通白铜具有优良的塑性、很好的耐腐蚀性、耐热性、特殊的电性能和冷热加工性能。普通白铜用于制造精密机械零件、仪表零件、冷凝器、蒸馏器、热交换器和电器元件等。普通白铜的牌号用“B+数字”表示，其中“B”是“白”字的汉语拼音字首，数字表示镍的质量分数。例如，B19表示镍的质量分数是19%，铜的质量分数是81%的普通白铜。常用普通白铜有B0.6、B5、B19、B25、B30等。2．特殊白铜特殊白铜具有较高的力学性能、工艺性能和电热性能以及某些特殊性能。常用来制造热电偶、变阻器及加热器等。特殊白铜的牌号用“B+主加元素符号+几组数字”表示，数字依次表示镍和主加元素的质量分数，如BMn3-12表示平均镍的质量分数是3%、锰的质量分数是12%的锰白铜。常用特殊白铜有铝白铜（如BA16-1.5）、铁白铜（如BFe30-1.1）、锰白铜（如BMn3-12）等。

五、加工青铜

加工青铜的牌号用“Ｑ+第一个主加元素的化学符号及数字+其它元素符号及数字”方式表示，Ｑ是“青”字汉语拼音字首，数字依次表示第一个主加元素和其它加入元素的平均质量分数。例如，ＱAl5即为平均铝的质量分数是5%的铝青铜。常用加工青铜主要有：锡青铜（如QSn4-3）、铝青铜（如QAl5）、硅青铜（如QSi3-1）、锰青铜（如QMn2）等。加工青铜主要用于制作弹性高、耐磨、抗腐蚀、抗磁的零件，如弹簧片、电极、齿轮、轴承（套）、轴瓦、蜗轮、电话线、输电线及与酸、碱、蒸汽等接触的零件等。

六、铸造铜合金●铸造铜合金是指用以生产铸件的铜合金。铸造铜合金的牌号表示方法是用“ZCu+主加元素符号+主加元素质量分数+其他加入元素符号和质量分数”组成。例如，ZCuZn38表示锌的质量分数为38%的铸造铜合金。常用的铸造黄铜合金有：ZCuZn38、ZCuZn16Si4、ZCuZn40Pb2、ZCuZn25AlFe3Mn3等。常用的铸造青铜合金有：ZCuSn10Zn2、ZCuAl9Mn2、ZCuPb30等。

模块三

钛及钛合金

一、加工钛（纯钛）的性能、牌号及用途

1．加工钛的性能

加工钛的密度为4.51g/cm3，熔点为1668℃，热膨胀系数小，具有优良的耐腐蚀性，塑性好，强度低，容易加工成形。加工钛结晶后有同素异构转变现象：α-Ti(密排六方晶格)882℃β-Ti(体心立方晶格)

2．加工钛的牌号和用途

加工钛的牌号用“TA+顺序号”表示，如TA2表示2号工业纯钛。

工业纯钛的牌号有TA0G、TA1G、TA2G、TA3G、TA4G等牌号，顺序号越大，杂质含量越多。

加工钛在航空和航天部门主要用于制造飞机骨架、蒙皮、发动机部件、热交换器、泵体、搅拌器、蒸馏塔、叶轮、阀门、海水净化装置及舰船耐腐蚀零部件。

三、铝合金的热处理

二、钛合金

钛合金按退火后的组织形态可分为α型钛合金、β型钛合金和(α+β)型钛合金。钛合金的牌号用“T+合金类别代号+顺序号”表示。T是“钛”字汉语拼音字首，合金类别代号分别用A、B、C表示α型型钛合金、β型型钛合金、(α+β)型钛合金。例如，TA7表示7号α型钛合金；TB2表示2号β型钛合金；TC4表示4号(α+β)型钛合金。

α型钛合金一般用于制造使用温度不超过500℃的零件，如飞机蒙皮、骨架零件，航空发动机压气机叶片和管道。常用的α型钛合金有：TA4、TA5、TA6、TA7、TA9、TA10等。β型钛合金一般用于制造使用温度在350℃以下的结构零件和紧固件，如压气机叶片、轴、轮盘及航空航天结构件等。常用的β型钛合金有：TB1、TB2、TB3、TB4等。(α+β)型钛合金用于制造使用温度在500℃以下和低温下工作的结构零件，如各种容器、泵、低温部件等。常用的(α+β)型钛合金有：TC1、TC2、TC3、TC4、TC6、TC7、TC9、TC10、TC11、TC12等。

模块四

镁及镁合金

一、纯镁的性能、牌号及用途

镁是一种轻质有延展性的银白色金属，其晶格结构是密排六方晶格，其熔点是648.8℃，密度是1.74g/cm3，是最轻的非铁金属。

纯镁牌号以Mg加数字形式表示，Mg后面的数字表示Mg的质量分数。纯镁主要用于制作合金以及作为保护其他金属的牺牲阳极。二、镁合计的性能、牌号及用途

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。镁合金中主要加入的合金元素有铝（Al）、锌（Zn）、锰（Mn）、稀土（RE）、钍（Th）、锆（Zr）、镉（Cd）、锂（Li）、钆（Gd）、硅（Si）等。

镁合金包括变形镁合金和铸造镁合金两大类。目前，在工业中应用较广泛的镁合金系主要有：Mg-Al、Mg-Zn、Mg-Mn、Mg-RE、Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Zr、Mg-Li等。镁合金的热处理方式与铝合金基本相同，镁合金常用的热处理工艺主要有铸造或锻造后的直接人工时效、退火、淬火（但不进行时效）、淬火加人工时效等，具体工艺规范可根据镁合金的化学成分特点及性能要求来确定。

目前，镁合金中使用最广、最多的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。镁合金主要用于航空、航天、国防、交通运输、化工等工业部门。

模块五

滑动轴承合金

滑动轴承合金具有良好耐磨性和减摩性，是用于制造滑动轴承轴瓦及其内衬的铸造合金。

一、滑动轴承合金的理想组织

滑动轴承合金的理想显微组织是：在软的基体上分布着硬质点，或是在硬的基体上分布着软质点。二、常用滑动轴承合金

常用滑动轴承合金有：锡基、铅基、铜基、铝基等滑动轴承合金。铸造滑动轴承合金牌号由字母“Z+基体金属元素+主添加合金元素的化学符号+主添加合金元素平均百分质量分数的数字+辅添加合金元素的化学符号+辅添加合金元素平均百分质量分数的数字”组成。如果合金元素的百分质量分数不小于1%，该数字用整数表示，如果合金元素的百分质量分数小于1%，一般不标数字，必要时可用一位小数表示。例如，ZSnSb11Cu6表示平均锑的质量分数是11%、铜的质量分数是6%、其余锡的质量分数是83%的铸造锡基轴承合金。

1．锡基滑动轴承合金(或锡基巴氏合金)

锡基滑动轴承合金是以锡为基，加入锑(Sb)、铜等元素组成的合金。锡基滑动轴承合金具有适中的硬度、低的摩擦系数、较好的塑性和韧性、优良的导热性和耐腐蚀性，常用于制造重要的滑动轴承。

常用锡基滑动轴承合金有：ZSnSb12Pb10Cu4、ZSnSb8Cu4、ZSnSb11Cu6、ZSnSb4Cu4等。

2.铅基滑动轴承合金(铅基巴氏合金)

铅基滑动轴承合金是以铅为基，加入锑、锡、铜等元素组成的滑动轴承合金。铅基滑动轴承合金的强度、硬度、韧性均低于锡基滑动轴承合金，摩擦系数较大，用于制作中等负荷的低速滑动轴承。

常用铅基滑动轴承合金有：ZPbSb16Sn16Cu2、ZPbSb15Sn10、ZPbSb15Sn5、ZPbSb10Sn6等。3.铜基滑动轴承合金(锡青铜和铅青铜)

铜基滑动轴承合金是指以铜合金作为滑动轴承材料的合金。铜基滑动轴承合金用于制造高速、重载荷下工作的滑动轴承。

常用牌号是ZCuPb30、ZCuSn10P、ZCuSn5Pb5Zn5等。4．铝基轴承合金

铝基滑动轴承合金是以铝为基体元素，加入锑、锡或镁等合金元素形成的滑动轴承合金。铝基滑动轴承合金具有原料丰富、价格低廉、导热性好、疲劳强度高和耐腐蚀性好等优点，而且能轧制成双金属，广泛用于高速重载下工作的汽车、拖拉机及柴油机的滑动轴承。

常用铝基滑动轴承合金有铝锑镁合金和铝锡合金。

模块六

硬质合金

一、硬质合金生产简介

硬质合金是由作为主要组元的一种或几种难熔金属碳化物和金属粘结剂相组成的烧结材料。

难熔金属碳化物主要以碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）、碳化铌（NbC）等粉末为主要成分，金属粘结剂主要以钴（Co）粉末为主，经混合均匀后，放人压模中压制成形，最后经高温（1400~1500℃左右）烧结后形成硬质合金材料。

二、硬质合金的性能特点

硬质合金的硬度高（最高可达92HRA），高于高速钢（63~70HRC）；热硬性高，在800℃~1000℃时，硬度可保持60HRC以上，远高于高速钢（500℃~650℃）；耐磨性好，比高速钢要高15~20倍。