金属材料与热处理 第2版 课件 第十单元 有色金属及合金

第十单元有色金属及合金引言工业生产中，通常把以铁为基的金属材料称为黑色金属，如钢与铸铁，把非铁金属及其合金称为有色金属，如铅、金、镍、锌、钛、铜等金属及合金。有色金属及合金与钢铁材料相比，具有许多特殊性能，是现代工业生活中不可缺少的金属材料。本章重点介绍铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金及轴承合金。轻金属(密度<4.5g/cm3):Al、Mg、K、Ti等。重金属(密度>4.5g/cm3):Cu、Ni、Zn、Sn、Pb、Co等。贵金属：Au、Ag、Pt等。稀有金属：W、Ti、Mo、V、Nb等。放射性金属：Ra、Th、U等半金属：Si、Ge、B等。

模块一铝及铝合金

主要内容1、工业纯铝的特性、用途及分类；2、铝合金的分类；3、铝合金的时效强化；4、变形铝合金；5、铸造铝合金。

一、工业纯铝1.性能特点

1）密度较小，约为2.7g/cm3；熔点660℃。面心立方晶格（FCC）；无同素异晶转变；无磁性。2）具有良好的导电性、导热性。3）耐腐蚀性好。

4)强度低，塑性好，比强度高；可通过冷变形强化提高强度、硬度。

5）纯铝在低温下，甚至在超低温下都具有良好的塑性和韧性，在0～－253℃之间塑性和冲击韧性不降低。

2.工业纯铝的分类工业纯铝分纯铝(99%﹤wAL﹤99.85%)和高纯铝(wAl﹥99.85%)两类。纯铝分未压力加工产品（铸造纯铝）和压力加工产品（变形铝）两种。纯铝具有一系列优良的工艺性能，易于铸造，易于切削，也易于通过压力加工制成各种规格的半成品。根据上述特点，工业纯铝的主要用途为，代替较贵重的铜制作导线、电缆；以及配制铝合金和做铝合金的包覆层。3.工业纯铝的牌号铸造纯铝的牌号由“Z”和铝的化学元素符号及表明铝含量的数字组成，如ZAl99.5表示wAl=99.5%的铸造纯铝；变形铝的牌号用四位字符体系的方法命名，即用1×××表示，牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量小数点后两位数字，第二位的字母表示原始纯铝的改型情况，如为A，表示原始纯铝，若为其它字母，则表示为原始纯铝的改型。如变形铝1A30表示wAl=99.30%的原始纯铝。铝是可以回收利用的金属

二、铝合金的分类纯铝的强度和硬度很低，不宜做工程结构材料。铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr等辅加元素。铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性。铝合金变形铝合金铸造铝合金不可热处理强化铝合金可热处理强化铝合金变形铝合金又分为两类：成分在F点以左的合金，固溶体成分不随温度而变，属热处理不可强化合金；成分在D～F点之间的合金，固溶体成分随温度而变，属热处理可强化铝合金。成分在D点以右的合金，由于有共晶组织存在，适于铸造，称为铸造铝合金。铸造铝合金中有成分随温度变化的固溶体，也能用热处理强化。但距D点越远，强化效果愈不明显。三、铝合金的时效硬化

偶然事件导致的发现1904年德国科学家威尔姆打算观察热处理对一种含铜3.5％，镁0.5％的铝合金的影响。但处理后的合金并不如所希望的那样硬化。他把合金随手扔在了一边。但几天后他怀疑自己的试验，于是决定重做一遍。结果他吃惊地发现几天前处理过的合金的强度和硬度已经大大增强。他因此而发现时效硬化现象，并制得硬铝。由于铝没有同素异构转变，所以其热处理相变与钢不同。铝合金的热处理强化主要是由于合金元素高温时在铝合金中有较大的固溶度，且随温度的降低而急剧减小并析出第二相所致。固溶处理：把铝合金加热到α相区，保温后在水中快冷，得到单相过饱和的α固溶体，这种处理方式称为固溶处理或淬火。加热固溶淬火过饱和时效析出2）背景资料1904年德国A·Welmer发明并获专利。1916年用于制造飞机。1938年Guinier–Preston建立学说。3)种类自然时效

人工时效1)固溶处理后的铝合金在室温下放置或低温加热时，强度和硬度会明显升高，这种现象称为时效强化。含4%Cu的铝合金自然时效曲线

4%Cu的Al-Cu合金，加热到550℃并保温一段时间后,在水中快冷时,θ相(CuAl2)来不及析出,合金获得过饱和的α固溶体组织,其强度为Rm＝250MPa。若在室温下放置,随着时间的延续,强度将逐渐提高,经4～5天后,Rm

可达400MPa。时效强化效果与加热温度和保温时间有关。温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降，为过时效。随时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间提前。含4%Cu的铝合金在不同温度下的人工时效曲线回归自然时效后的铝合金,在230～250℃短时间(几秒至几分钟)加热后,快速水冷至室温时,可以重新变软。如再在室温下放置,则又能发生正常的自然时效。这种现象称为回归。一切能时效硬化的合金都有回归现象。自然时效后的铝合金在反复回归处理和再时效时强度有所降低。时效后的铝合金可在回归处理后的软化状态进行各种冷变形。利用这种现象，可随时进行飞机的铆接和修理等。

四、变形铝合金

变形铝合金包括：

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+序号按GB/T16474─1996规定，变形铝合金牌号用四位字符体系表示，牌号的第一、三、四位为数字，第二位为字母“A”。牌号中第一位数字是依主要合金元素Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、Zn的顺序来表示变形铝合金的组别。依其主要合金元素的排列顺序分别标示为2、3、4、5、6、7。例如，5A50，表示以镁为主要合金元素的变形铝合金，后两位数字用以标识同一组别的不同铝合金。

1.防锈铝合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。Mn的主要作用是提高铝合金的耐蚀能力，并起到固溶强化作用。Mg也可起到强化作用，并使合金的比重降低，其制成品比纯铝还轻。防锈铝合金锻造退火后是单相固溶体，抗腐蚀能力高，塑性好。这类铝合金不能进行时效硬化，属于不能热处理强化的铝合金，但可冷变形加工，利用加工硬化，提高合金的强度。常用来制造需弯曲、冷拉或冲压的零件，如管道、容器、飞机油箱、铆钉、飞机行李架等。常用的Al-Mn系合金有LF21（3A21），其抗蚀性和强度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要弯曲、冲压加工的零件。常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05），其密度比纯铝小，强度比Al-Mn合金高，在航空工业中得到广泛应用，如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。卫星天线（LF21）2.硬铝合金硬铝合金主要是2000系Al-Cu-Mg系合金，还含有少量的Mn。各种硬铝合金都可以进行时效强化，属于可以热处理强化的铝合金，亦可进行变形强化。飞机翼梁(腹板为硬铝合金)合金中的Cu、Mg是为了形成强化相θ相及S相。Mn主要是提高合金的耐蚀性，并有一定的固溶强化作用，但Mn的析出倾向小，不参与时效过程。少量的Ti或B可细化晶粒和提高合金强度。硬铝主要分为三种：低合金硬铝，合金中Mg、Cu含量低；标准硬铝，合金元素含量中等；高合金硬铝，合金元素含量较多。①低合金硬铝LY1、LY10等,Mg、Cu含量较低,塑性好,强度低。采用固溶处理和自然时效提高强度和硬度，时效速度较慢。主要用于制作铆钉，常称铆钉硬铝。形加工性能良好，时效后切削加工性能也较好。主要用于轧材、锻材、冲压件和螺旋浆叶片及大型铆钉等重要零件。②标准硬铝LY11等，合金元素含量中等，强度和塑性属中等水平。退火后变强化的铝合金，亦可进行形变强化。合金中的Cu、Mg可形成强化相及s相;Mn主要提高抗蚀性,并起一定固溶强化作用,因其析出倾向小,不参与时效过程;少量钛或硼可细化晶粒,提高合金强度③高合金硬铝LY12、LY6等，合金元素含量较多，强度和硬度较高，塑性及变形加工性能较差。用于制作航空模锻件和重要的销、轴等零件。美F-117隐身战斗机

(所用材料大部分是铝合金)高比强铝合金机翼硬铝也存在着许多不足之处，一是耐蚀性差，特别是海水等环境中；二是焊接性较差、固溶处理的加热温度范围很窄，这对其生产工艺的实现带来了困难。所以在使用或加工硬铝时应予以注意，对于板材可包覆一层高纯铝，通常还要进行阳极氧化处理和表面涂装，为提高其耐蚀性一般采用自然时效。

3.超硬铝合金

超硬铝合金为7000系Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量的Cr和Mn。Zn、Cu、Mg与Al可以形成固溶体和多种复杂的第二相，通过时效强化和形成的强化相,使铝合金达到最高的硬度和强度。这类合金是室温强度最高的铝合金，经固溶处理和时效后，其强度达680MPa，其比强度已相当于超强度钢，故名超硬铝。常用的有LC4、LC6、LC9等。超硬铝合金疲劳性能较差，耐热性和耐蚀性也不高；表面通常包覆铝锌合金，零构件也要进行阳极化防腐蚀处理；一般采用淬火+人工时效的热处理强化工艺。用于制造工作温度较低、受力大的重要结构件，如飞机蒙皮、壁板、大梁、起落架部件等。747-400使用了强度更高的铝合金，这使其重量减轻了约4200磅（1900公斤），并疲劳寿命也被延长。这些在757和767飞机上使用的合金材料被用到747-400的机翼蒙皮、桁条和下面翼梁弦等部位。7000系合金的原型为ESD超硬铝,添加微量元素和改进热处理技术后,其工艺性和断裂韧性得到改善,为世界各国所选用,这段发展小史颇为有趣。1916年,德国齐柏林式飞艇舰队袭击伦敦被击坠多艘,这种硬式飞艇以硬铝为骨架。日本住友公司通过海军之手,辗转弄到一块长约20厘米的V形残骸碎片。1920年,日本开始工业化生产硬铝。太平洋战争日本海军的主力战斗机。生产年1939年是日本纪年2600年，因此被称为零式战斗机，正式名称是「零式舰上战斗机」简称零战。0式战机设计成功一个关键因素是日本住友金属公司当时合成了一种超级铝合金，日本称50风金属，这种铝合金比钢还硬，因为有了这种金属0式战机设计时就采用了很细的飞机框架，并且敢于在上面钻孔减重。此外铆钉尺寸也非常小，在能保证战机强度的情况下大大减轻了飞机重量，如果没有住友金属的这种铝合金，0式战机根本生产不出来的。因为有了超硬铝合金，对飞机主桁梁进行革新，其抗拉强度好，耐疲劳强度更好，而且机体重量极轻，空重（21型）仅1570千克。零式的性能优势最大来源就是轻，特别轻，翼载极小，完全弥补了发动机动力的不足，而且保证了极大的续航力。4.锻铝合金锻铝合金为Al-Mg-Si-Cu系和Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金。因具有良好的热塑性,主要用作形状复杂的锻件，故名。镁和硅可形成强化相Mg2Si；铜可以改善热加工性能，并形成强化相Cu4Mg5Si4Al。合金中的元素种类多但用量少，具有良好的热塑性和良好的锻造性能，并可通过固溶处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。锻铝合金大都在淬火，人工时效状态下使用。在淬火后应立即进行人工时效，否则降低强化效果。牌号有LD5、LD7、LD10等。这类合金主要用于承受重载荷的锻件和模锻件，通常要进行固溶处理和人工时效。

锻铝合金适于制造航空及仪表工业中各种形状复杂、要求中等强度、高塑性和耐热性的锻件、模锻件，如各种叶轮、框架或高温条件下（200～300℃以下）工作的零件，如内燃机的活塞及汽缸等。压气机叶片五、铸造铝合金铸造铝合金主要有：1.分类和编号1.铸造铝–硅合金2.铸造铝–铜合金3.铸造铝–镁合金4.铸造铝–锌合金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ZL***表示合金顺序号

表示合金系列1-Si2-Cu3-Mg4-Zn铸造铝合金铸造铝合金的牌号表示法如下：ZAlSi7Mg；Z汉语拼音”铸”字的第一个大写字母，Al─铝的元素符号，Si─硅的元素符号，7─硅的质量分数，Mg─镁的元素符号。2.常用铸造铝合金Al-Si铸造铝合金通常称为铝硅明，含11%～13%Si的简单硅铝明（ZL102）铸造后几乎全部是共晶组织，具有优良的铸造性能(熔点低、流动性好、收缩小)。（1）铝—硅系合金变质处理在一般情况下，ZL102的共晶体由粗针状硅晶体和α固溶体构成,强度和塑性都较差。浇铸前向合金液中加入占合金重量2%～3%的变质剂(常用钠盐混合物:2/3NaF+1/3NaCl)以细化合金组织,显著提高合金的强度及塑性。这种处理方法即是变质处理。经变质处理后的组织是细小均匀的共晶体加初生α固溶体,获得亚共晶组织是由于加入钠盐后，铸造冷却较快时共晶点右移的缘故。

ZL102的铸态显微组织未变质处理

经变质处理

加入其他合金元素的铝硅铸造合金称复杂(或特殊)硅铝明。Al-Si系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。活塞(裙部为铝硅合金)用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶片、发动机活塞等。美国：A356中国：ZAlSi7MgA⑵Al-Cu系铸造铝合金这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差。汽缸头常用代号有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。主要用于制造在较高温度下工作的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。(3)Al-Mg系铸造铝合金这类合金的耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性能差,耐热性低。常用代号为ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等.主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。鼓风机密封件等(ZL102、301)(4)Al-Zn系铸造铝合金这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。大型空压机活塞(ZL401)常用代号为ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等.主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机、仪器零件。

模块二铜及铜合金

一、纯铜的特性

纯铜为紫红色,常称紫铜。密度为8.96g/cm3，熔点为1083.5℃，面心立方晶格,无同素异晶转变。纯铜导电性、导热性极佳，铜合金的导电、导热性也很好。铜及铜合金对大气和水的抗蚀能力很高。但在海水中耐蚀性差。铜是抗磁性物质。强度低，硬度低。塑性很好，纯铜有的强度不高（Rm=230～240MPa），硬度很低(40～50HBW),塑性很好（A=40％～50%）。冷塑性变形后，可以使铜的抗拉强度Rm提高到400～500MPa，但伸长率急剧下降到2%左右。加工工艺性好，具有优良的焊接性等。纯铜的强度低，不宜直接用作结构材料。

纯铜分类、用途及牌号分末加工产品（铜锭、电解铜）和加工产品（铜材）两种。末加工产品的代号有Cu-1、Cu-2两种。加工产品代号有T1、T2、T3、T4三种。代号中数字越大，表示杂质含量越多，导电性越差。主要用于制作各种导电材料、导热材料及配制各种铜合金。压力加工纯铜的表示方法

T+顺序号

TU+顺序号

TU+P

工业纯铜

无氧铜

脱氧铜

脱氧剂P

T1~T4TU1、TU2TUP磷脱氧铜

TUMn锰脱氧铜

二、铜合金分类按化学成分可分为：（一）黄铜Cu-Zn（二）青铜除黄铜和白铜外的几乎所有的铜合金（三）白铜Cu-Ni

纯铜中加入Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr等合金元素制成铜合金。铜合金既保持了纯铜优良的性能，又有较高的强度。以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜。按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。

黄铜铸件黄铜棒三、黄铜1.黄铜的牌号普通黄铜：H90、H80、H70、H68、H62、H59；其中数字是铜的含量；特殊黄铜：HSn62-1、HPb59-1、HMn55-1；前面的数字是铜的含量，后面的数是第三种元素的含量，余量是锌；压力加工黄铜H90含铜量WCu=90%黄铜HAl59-3含铜量WCu=59%含铝量WAl=3%铸造黄铜的牌号前加字母“Z”，例如ZCuZn38，表示锌的质量分数为38%的铸造黄铜。铸造黄铜普通黄铜是铜锌二元合金，其退火组织可以是单相α或双相α+β’,并分别称为单相黄铜和双相黄铜。

2.普通黄铜(1)单相黄铜

wZn＜32%时，室温组织为单相α固溶体，α相是锌溶于铜中的固溶体，塑性好，适宜冷、热加工。适于制作冷轧板材、冷拉线材、管材及形状复杂的深冲零件。

(2)双相黄铜当

wZn=39～45%时，室温下的组织为α+β’。在实际生产条件下，当wZn＞32%时，即出现α+β’组织。β’相是以电子化合物CuZu为基的固溶体，在室温下较硬脆，但加热到456℃以上时，却有良好的塑性，故含有β’相的黄铜适宜热压力加工。广泛用来制作电器上要求导电、耐蚀及适当强度的结构件，如螺栓、螺母、垫圈、弹簧及机器中的轴套等，有商业黄铜之称,如H62。50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB

’

+’

b

b(Mpa)

(%)HB

(3)普通黄铜的应用H90（H80）有优良的耐蚀性、导热性和冷变形能力，并呈金黄色，有金色黄铜、金奖黄铜

之称。常用于镀层、艺术装饰品、奖章、散热器等。H70（H68）俗称三七黄铜，有优良的冷热塑性变形能力，适宜用冷冲压制造形状复杂而要求耐蚀的管、套类零件，如弹壳、波纹管等，故又有弹壳黄铜之称。

双相黄铜

H62、H59有商业黄铜之称，可进行热变形，通常热轧成棒材、板材。可铸造。3.特殊黄铜全部是双相组织，第三种的元素的加入目的是改善黄铜的某些性能，如Sn能提高耐蚀性，Pb能提高切削加工性、Mn能提高强度、Si能提高铸造性能等。锰黄铜铸造组织(化染)25×锡黄铜HSn62-1

在黄铜中加1%锡能显著改善铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力,并使强度有所提高，因此称为“海军黄铜”。压力加工锡黄铜广泛用于制造海船零件。62Cu–37Zn–Sn海军黄铜铸造组织(化染)600

铅黄铜HPb63-3

铅改善切削加工性能，提高耐磨性，对强度影响不大，略微降低塑性。用于要求良好切削性能及耐磨性能的零件(如钟表零件等)，铸造铅黄铜可制作轴瓦和衬套。铅黄铜铸造组织(化染)70×硅黄铜HSi65-1.5-3硅显著提高黄铜的机械性能、耐磨性和耐蚀性。硅黄铜具有良好的铸造性能，并能进行焊接和切削加工，主要用于制造船舶及化工机械零件。硅黄铜铸造组织(化染)50×铝黄铜HAl60-1-1铝提高黄铜的强度和硬度(但使塑性降低)，改善在大气中的抗蚀性。制作海船零件及其它机器的耐蚀零件。铝黄铜中加入适量的镍、锰、铁后，还可得到高强度、高耐蚀性的复杂黄铜，制造大型蜗杆、海船螺旋浆等重要零件。四、青铜青铜原指铜锡合金，但工业上都习惯称含铝、硅、铅、铍、锰等的铜基合金为青铜，所以青铜实际上包括:

Cu—Sn、Cu—Al、Cu—Be、Cu—Pb、Cu—Si分别称为锡青铜

、铝青铜

、铍青铜、铅青铜、硅青铜等。青铜也可分为压力加工青铜(以青铜加工产品的形式供应)和铸造青铜两类。青铜是铜合金中综合性能最好的合金。ZQSn10–1

其它合金元素含量为1%主加元素锡含量为10%青铜铸造1.青铜牌号QSn10、QSn4-3、QAl7、QPb30；数字表示所加元素的含量；2.锡青铜以锡为主要合金元素的铜基合金称锡青铜。在一般铸造状态下,锡含量低于6%的锡青铜能获得α单相组织。α相是锡溶于铜中的固溶体,具有面心立方晶格，塑性良好，容易冷、热变形。锡含量大于6%时,组织中出现(α+δ)共析体。δ相极硬和脆,虽然能使青铜的强度继续升高，但塑性却会下降，只能进行热加工。当锡质量分数大于10%时，锡青铜失去塑性加工能力，只适合铸造。锡青铜铸造组织(真空镀膜)53×371014压力加工铸造成形σbα+δδαδ

锡青铜的性能青铜的结晶温度间隔很大，流动性差，易产生偏析，铸造性能差。但铸造收缩率很小，是有色合金中收缩率最小的合金，可用来生产形状复杂、气密性要求不高的铸件。锡青铜在大气、海水、淡水以及蒸气中的抗蚀性比纯铜和黄铜好，但在盐酸、硫酸和氨水中的抗蚀性较差。无磁性，冲击不产生火花，无冷脆现象，耐磨性高（δ相）。锡青铜中加入少量铅，可提高耐磨性和切削加工性能；加入磷可提高弹性极限、疲劳极限及耐磨性；加入锌可缩小结晶温度范围，改善铸造性能。

锡青铜的应用在造船、化工、机械、仪表等工业中广泛应用，主要制造轴承、轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件，以及抗蚀、抗磁零件等。船用青铜软管快速接头阀(锡青铜阀体、阀盖)由铜﹑铅﹑锡按一定比例混合炼成。含锡量10%～20%，可制乐器。响铜

2.铝青铜以铝为主要合金元素的铜合金称为铝青铜，铝质量分数为5%～11%，是无锡青铜中应用最广的一种。①铝青铜的耐蚀性优良，在大气、海水、碳酸及大多数有机酸中的耐蚀性，均比黄铜和锡青铜高。②铝青铜的强度和耐磨性亦比黄铜和锡青铜好。③此外，铝青铜具有在受到磨损、冲击时不发生火花等特性。铝青铜也有缺点，它的体积收缩率比锡青铜大，铸件内容易产生难熔的氧化铝，难于钎焊，在过热蒸汽中不稳定。青铜作为锡青铜的代用品，常用铝青铜分为低铝和高铝两种。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。3.铍青铜以铍为基本合金元素的铜合金(铍含量1.6%～2.5%)称铍青铜。铍青铜在淬火状态下塑性好，可进行冷变形和切削加工，制成零件经人工时效处理后，获得很高的强度和硬度：Rm达1200MPa～1500MPa，硬度达350HB～400HBW,超过其它铜合金。铍青铜的弹性极限、疲劳极限都很高，耐磨性和抗蚀性也很优异。它有良好的导电性和导热性，并有无磁性、耐寒、受冲击时不产生火花等一系列优点，但价格较贵。制作精密仪器的重要弹簧和其它弹性元件，钟表齿轮，高速高压下工作的轴承及衬套等耐磨零件，以及电焊机电极、防爆工具、航海罗盘等重要机件。4.白铜以镍为主要合金元素的铜合金称为白铜。在固态下，铜与镍无限固溶，因此工业白铜的组织为单相α固溶体。白铜有较好的强度和优良的塑性，能进行冷、热变形。冷变形能提高强度和硬度。它的抗蚀性很好，电阻率较高。用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。锰含量高的锰白铜可制作热电偶丝。常用白铜B30、B19、B5、BZn15-20、BMn3-12、BMn40-1.5(康铜)BMn43-0.5(考铜)等。

1.普通白铜

B5wNi=5%，用于蒸汽、海水下仪器、仪表零件。2.特殊白铜（B+Me+wNi100-wMe100

）如：BMn43-0.5（考铜）wNi=43%，wMn=0.5%BMn40－1.5（康铜），用于低温热电偶、补偿导线、变阻器等。模块三滑动轴承合金

一、滑动轴承合金的性能要求1.足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的单位压力。2.足够的塑性和韧性，高的疲劳强度，以承受轴颈的周期性载荷，并抵抗冲击和振动。3.良好的磨合能力，使其与轴能较快地紧密配合。4.高的耐磨性，与轴的摩擦系数小，并能保留润滑油，减轻磨损。5.良好的耐蚀性、导热性、较小的膨胀系数，防止摩擦升温而发生咬合。二、滑动轴承合金的组织特征在软基体上分布硬质点轴进入工作状态后，运转时软基体受磨损而凹陷，硬质点将凸出于基体上，使轴和轴瓦的接触面积减小，而凹坑能储存润滑油，降低轴和轴瓦之间的摩擦系数，减少轴和轴承的磨损。另外，软基体能承受冲击和震动，使轴和轴瓦能很好的结合，并能起嵌藏外来小硬物的作用，保证轴颈不被擦伤。属于这类组织的轴承合金有巴氏合金和锡青铜

。

轴承合金的组织是在硬基体上分布软质点时，也可达到上述同样目的。1）在高速中、低载荷情况下，用软基体上分布硬质点组织的材料。润滑油空间轴硬质点软基体轴瓦2）在高速重载荷情况下,用硬基体上分布软质点组织的材料。润滑油空间轴软质点硬基体轴瓦

三、常用滑动轴承合金1.锡基轴承合金(锡基巴氏合金)锡基轴承合金是以锡为基体元素，加入锑、铜等元素组成的合金。最常用的牌号是ZSnSb11-6（含11%Sb和6%Cu，余Sn）。显微组织为α＋β

＋Cu6Sn5

。其中黑色部分是α相软基体，白方块是β

相硬质点，白针状或星状组成物是Cu6Sn5。α相是锑溶解于锡中的固溶体，为软基体。β

相是以化合物SnSb为基的固溶体,为硬质点。铸造时，由于β

相较轻，易发生严重的比重偏析，所以加入铜，生成Cu6Sn5,使其作树枝状分布,阻止β

相上浮,有效地减轻比重偏析。Cu6Sn5的硬度比β

相高,也起硬质点作用,进一步提高合金的强度和耐磨性。锡锑轴承合金牌号(锡基巴氏合金)ZChSn

Sb11–6

其它元素的含量为6%主加元素锑其含量为11%基本元素锡轴承铸造锡基轴承合金的摩擦系数和膨胀系数小，塑性和导热性好，适于制作最重要的轴承，如汽轮机、发动机和压气机等大型机器的高速轴瓦。但锡基轴承合金的疲劳强度较低，许用温度也较低(不高于150℃)。由于锡较贵，条件允许的情况下，采用铅基轴承代替锡基轴承合金。2.铅基轴承合金(铅基巴氏合金)

铅基轴承合金是以铅—锑为基的合金。典型牌号有ZPbSb16Sn16Cu2,成分为16%Sb、16%Sn、2%Cu、其余为Pb。加入锡能形成SnSb硬质点，并大量溶于铅中而强化基体，可提高铅基合金的强度和耐磨性；加铜可形成Cu2Sb硬质点，并防止比密度偏析；ZChPbSb16-16-2的显微组织为(α＋β)＋β＋Cu6Sn5,(α＋β)共晶体为软基体，白方块为以SnSb为基的

固溶体，起硬质点作用，白针状晶体为化合物Cu6Sn5。这种合金的铸造性能和耐磨性较好(但比锡基轴承合金低)，价格较便宜，可用于制造中、低载荷的轴瓦，例如汽车、拖拉机曲轴的轴承等。3.锡青铜ZQSn10-1成分为10%Sn、1%P,其余为Cu。显微组织为α＋δ＋Cu3P。α固溶体为软基体，δ相和Cu3P为硬质点。该合金具有高的强度，适于制造高速度、高载荷的柴油机轴承。