第七节有色金属及其合金课件

第七节

有色金属及其

合

金一、有色金属1.概念：通常把所有的非铁金属及其合金统称为有色金属。

除黑色金属以外的其他金属统称为有色金属。2.特点（与钢铁相比）：（1）耐蚀性好，钢铁如果具有的话，需要加入昂贵的金属：Cr，Ni等。（2）容易加工；（3）高的导电及导热性（Cu、Al）；（4）重量轻航空机械，飞机等（Al、Ti）；（5）有色泽。其消耗量占金属材料的5％左右。二、铝及其合金铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。主要特点：比重小、优良的理化性能和加工性能。一）、工业纯铝1.主要特点:

纯铝：银白色，

比重小（2.7是铁的三分之一）轻；面心立方晶格，无同素异晶转变。纯铝的导电性和导热性能高，仅次于银和铜（是铜的60％）。纯铝的强度、硬度很低，但塑性很高Ψ=8%；无磁性；熔点低。在大气和淡水中耐蚀性好，易氧化形成Al2O3保护膜，不耐酸碱。缺点:强度低。（抗拉强度为80MPa）不能做机械的结构零件。

2.工业纯铝牌号：L1、L2、L3、L4、L5、L6。序号越大，纯度越低。主要用于：电线、电缆、器皿及配置合金。二）、铝合金加入合金元素目的：提高强度，并保持良好的加工性能。纯AL的强度低（只有80MPa)，方法：在纯AL中，加入适量的合金元素（Cu，Mg，Si，Mn等）通过合金化及冷加工和热处理，可以使强度提高到：490～588Mpa。此外，铝合金的性能还可以通过热处理来进一步提高。一架超声速飞机约70%的铝及铝合金构成。一艘大型客船的用铝量常达几千吨。常把铝合金分为两类：1．形变铝合金特点：好的塑性，适合于压力加工。A.不能热处理强化，★防锈铝合金：代号为“LF”，如：LF21，21号防锈铝。B.可热处理强化。★硬铝合金：代号为“LY”，如：LY11，11号硬铝,低号码主要作铆钉，故有“铆钉硬铝”之称。★超硬铝合金：代号为“LC”；如；LC4，四号超硬铝。硬铝合金与超硬铝用于飞机的结构件，如大梁，起落架等。

★锻铝合金：

代号为“LD”，如：LD8，8号锻铝。航空机械中复杂的大型锻件，活塞等。2．铸造铝合金具有共晶组织，流动性好，适合于铸造。第一位数表示合金系，1－Al-Si;2-Al-Cu;3-Al-Mg;4-Al-Zn，后面的两位表示序号Al-Si合金：Si含10~13%，称为硅铝明如：★ZL101（对应牌号ZAlSi7Mg），又称普通硅铝明。★ZL108（牌号为ZAlSi12Cu2Mg1）和ZL109又称特殊硅铝明。是制造汽车及船用中、高速柴油机或汽油机活塞的主要材料。三、铜及其合金铜的储量少，价格高，是贵重稀有金属。铜及其合金分类：紫铜、黄铜（普通黄铜、特殊黄铜）、青铜（锡青铜、无锡青铜）、白铜。一)、紫铜（工业纯铜）:是一种玫瑰红色的金属，外观因氧化呈紫色，常称为紫铜。1、一般特性（1）熔点：1083℃；比重：8.9（2）在固态下无同素异构转变，面心立方；（3）性能：导电性、导热性（仅次于银）、好的塑性、（在大气和淡水中）耐蚀性好，但在海水中耐蚀性差。2、牌号及用途紫铜共有4个牌号：T1（99.95%）；T2（99.90%）；T3（99.70%）；T4（99.50%）序号越大，纯度越低。用途：柴油机润滑油管路；小柴油机的高压油管，密封垫片;制造电线，电缆，电刷等电工器材;热交换器、铜管等导热器材;配置铜合金的原料。不能作结构材料。加工硬化：反复冷变形（锤击等）后，会显著硬化。二）、黄铜铜与锌的合金，或以锌为主要合金元素的铜合金，按化学成分分两类：普通黄铜、特殊黄铜。1.普通黄铜（Cu-Zn合金）

1）成分与组织

普通黄铜是铜和锌组成的二元合金。锌加入铜中提高了合金的强度、硬度和塑性，并且改善了铸造性。2）牌号，性能及用途如属压力加工普通黄铜：用代号“H”+Cu的％表示，如H62，表示含铜量为62％的普通黄铜，用于制造垫圈、弹簧、各种铜网等。★

若属铸造普通黄铜：用“Z”+CuZn+锌的％表示，如ZCuZn38，用于制造一般结构件、耐蚀件、弹簧等。性能:铸造性好，塑性好，耐蚀性好，可切削加工性差。缺陷:（1）脱锌:黄铜表面氧化膜破坏后，锌被溶解，表面残存一层多孔（海绵状）的纯铜。

（2）季裂:在潮湿的大气或海水(氨)的情况下，造成晶间腐蚀，自动开裂。当锌含量超过20％时，最易发生。季裂是应力和腐蚀介质共同作用产生的应力腐蚀现象。2.特殊黄铜:在普通黄铜的基础上加入合金元素(Al、Mn、Si、Pb等)。目的：提高机械性能和耐蚀性。编号方法★

如属压力加工产品：用代号“H”+主加元素符号＋Cu的％表示＋主加元素的％，若后边还有几组数字，则表示其它合金元素的％。例：☆

HMn55－3－1，表示Cu%=55％，Mn％=3%，Fe％=1%的锰黄铜，用于制造螺旋桨。☆

HSn70-1，锡黄铜：Cu%=70%，Sn%=1%，Zn%=29%。耐海水腐蚀（加锡的原因）。称为：海军黄铜，与海水、油类接触的导管、冷凝器。★

若属铸造产品：用“Z”+Cu＋合金元素＋合金元素的％+…表示，如：☆ZCuZn25Al6Fe3Mn3，表示Cu%=66％、Zn%=25%、Al%=6%、Fe%=3%、Mn=3%的铸造铝黄铜，用于制造重载螺母、蜗杆等。☆

ZCuZn40Mn3Fe1：铸造锰黄铜Cu%=55%、Mn%=3%，Fe%=1%。制造海船的螺旋桨及其它管配件。三）、青铜其耐磨性、耐蚀性均好于黄铜和纯铜。1．压力加工青铜牌号表示方法：“Q”＋主加元素符号＋主加元素％；如果后面还有几组数字，则为其元素％。如：QAl7，表示含铝7％的铝青铜，可制造重要弹簧等。2．铸造青铜牌号表示方法：ZCu+合金元素＋合金元素的％＋…。例:☆ZCuSn10Zn2（名称：10－2锡青铜），铸造锡青铜：Sn%=10%，Zn%=2%，Cu%=88%。用途:螺旋桨轴的轴套。☆ZCuSn10P1(名称：10－1锡青铜)铸造锡青铜:Sn%=10%，P%=1%(提高耐磨性)，Cu%=89%。用途:高速、高负荷的轴承。

☆ZCuAl14Mn8Fe3Ni2,铸造铝青铜Al%=14%，Mn%=8%，Fe%=3%，Ni%=2%，用于制造海水中耐蚀的高强度零件，如螺旋桨。☆

ZCuPb30(30铅青铜)铸造铅青铜，高