第9章有色金屬

1、第第9 9章章 有色金屬及合金有色金屬及合金 有色金屬的產(chǎn)量有色金屬的產(chǎn)量和用量不如黑色和用量不如黑色金屬多，但由于金屬多，但由于其具有許多優(yōu)良其具有許多優(yōu)良的特性，如特殊的特性，如特殊的電、磁、熱性的電、磁、熱性能，耐蝕性能及能，耐蝕性能及高的比強度高的比強度(強度強度與密度之比與密度之比)等，等，已成為現(xiàn)代工業(yè)已成為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的金中不可缺少的金屬材料屬材料.占占汽車凈重比汽車凈重比AlFe橡膠橡膠磁磁材料材料玻璃玻璃聚聚碳酸酯碳酸酯Ti碳纖維碳纖維各種材料在先進汽車中占的重量百分比各種材料在先進汽車中占的重量百分比Al37%Fe24%塑塑料料13%其其它它11% 鑄造有色金屬及其合

2、鑄造有色金屬及其合金牌號表示方法統(tǒng)一金牌號表示方法統(tǒng)一如下如下: 鑄造鑄造有色純金屬有色純金屬的牌的牌號為號為 Z +該金屬元素符號該金屬元素符號+ 純度百分含量數(shù)字純度百分含量數(shù)字(或或用一短橫加順序號用一短橫加順序號)。 如如ZAl99.5和和ZTi-1。 l變形有色金屬及其合金的牌號表示方法還不統(tǒng)一變形有色金屬及其合金的牌號表示方法還不統(tǒng)一鋁錠鋁錠 鑄造鑄造有色合金有色合金的牌號為的牌號為 Z+基體元素符號基體元素符號+主要合金元素符號及其名義百分主要合金元素符號及其名義百分含量數(shù)字含量數(shù)字+其他合金元素符號及其百分含量數(shù)字其他合金元素符號及其百分含量數(shù)字。 如如ZAlSi7Cu4、ZC

3、uZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。等。 混合稀土元素符號用混合稀土元素符號用RE表示。表示。 優(yōu)質(zhì)合金在牌號后標注字母優(yōu)質(zhì)合金在牌號后標注字母“A”。l有色金屬種類很多，本章僅對機械、有色金屬種類很多，本章僅對機械、儀表等工業(yè)中廣泛使用的鋁、銅、儀表等工業(yè)中廣泛使用的鋁、銅、鈦等作簡要介紹。鈦等作簡要介紹。 9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金一、鋁及鋁合金性能特點一、鋁及鋁合金性能特點 純鋁具有銀白色金屬光澤，密純鋁具有銀白色金屬光澤，密度小（度?。?.72g/cm3），熔點低），熔點低（660.4），導電、導熱性），導電、導熱性能優(yōu)良。能優(yōu)良。 耐大氣腐蝕，易于加工成形。耐大氣腐蝕

4、，易于加工成形。 具有面心立方晶格，無同素異具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。鋁合金制造的機翼鋁合金制造的機翼9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金 鋁合金既具有高強度又保持純鋁的優(yōu)良特性鋁合金既具有高強度又保持純鋁的優(yōu)良特性 。 鋁合金常加入的元素主要有鋁合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外還有等，此外還有Cr、Ni、Ti、Zr 等等輔加元素。輔加元素。 鋁合金型材鋁合金型材鋁鑄件鋁鑄件9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金二、提高強度的主要途徑二、提高強度的主要途徑 l時效時效是指將過飽和的固溶體加熱到固溶線以下某溫是指將過飽和的固溶體加熱到固溶線

5、以下某溫度保溫，以析出彌散強化相的熱處理。度保溫，以析出彌散強化相的熱處理。 l合金元素對鋁的強化作用：合金元素對鋁的強化作用：固溶強化、時效強化、細固溶強化、時效強化、細晶強化（變質(zhì)處理）、冷晶強化（變質(zhì)處理）、冷變形強化變形強化。l固溶處理固溶處理是指將合金加熱是指將合金加熱到固溶線以上，保溫并淬到固溶線以上，保溫并淬火后獲得過飽和的單相固火后獲得過飽和的單相固溶體組織的處理。溶體組織的處理。加熱固溶加熱固溶淬火過飽和淬火過飽和時效析出時效析出9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金l在室溫下進行的時效稱在室溫下進行的時效稱自然時效自然時效；在加熱條件下進；在加熱條件下進行的時效稱行的時效稱人

6、工時效人工時效。l時效強化效果與加熱溫度和保溫時間有關(guān)。時效強化效果與加熱溫度和保溫時間有關(guān)。 l溫度一定時，隨時效時溫度一定時，隨時效時間延長，時效曲線上出間延長，時效曲線上出現(xiàn)峰值，超過峰值時間，現(xiàn)峰值，超過峰值時間，析出相聚集長大，強度析出相聚集長大，強度下降，為過時效。隨時下降，為過時效。隨時效溫度提高，峰值強度效溫度提高，峰值強度下降，出現(xiàn)峰值的時間下降，出現(xiàn)峰值的時間提前。提前。含含4%Cu鋁合金的時效曲線鋁合金的時效曲線 時效時間時效時間/d9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金l 在普通鑄造條件下，在普通鑄造條件下， ZL102組織幾乎全部為共組織幾乎全部為共晶體，由粗針狀的硅晶

7、體和晶體，由粗針狀的硅晶體和 固溶體組成，強度固溶體組成，強度和塑性都較差。生產(chǎn)上通常用鈉鹽變質(zhì)劑進行和塑性都較差。生產(chǎn)上通常用鈉鹽變質(zhì)劑進行變變質(zhì)處理質(zhì)處理，得到細小均勻的共晶體加，得到細小均勻的共晶體加 固溶體組織固溶體組織，以提高性能。，以提高性能。未變質(zhì)處理未變質(zhì)處理 經(jīng)變質(zhì)處理經(jīng)變質(zhì)處理 ZL102的鑄態(tài)組織的鑄態(tài)組織9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金l 冷變形強化冷變形強化 不能熱處理強化的鋁合金的強化方法不能熱處理強化的鋁合金的強化方法 冷變形增加其內(nèi)部的位錯密度，阻礙位錯運動，冷變形增加其內(nèi)部的位錯密度，阻礙位錯運動，提高合金強度。提高合金強度。9.1 9.1 鋁及其合金鋁及

8、其合金 可將鋁合金分可將鋁合金分為為變形鋁合金變形鋁合金和和鑄造鋁合金鑄造鋁合金兩大類。兩大類。 變形鋁合金又變形鋁合金又分為可熱處理分為可熱處理強化和不可熱強化和不可熱處理強化兩類處理強化兩類.鋁合金分類鋁合金分類示意圖示意圖三、鋁合金的分類三、鋁合金的分類l鋁合金一般具有有限固溶型共晶相圖。鋁合金一般具有有限固溶型共晶相圖。9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金1、鑄造鋁合金、鑄造鋁合金 Al-Si系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金 l又稱硅鋁明。其中又稱硅鋁明。其中ZL102(ZAlSi12)是含是含12%Si的鋁硅二元合的鋁硅二元合金，稱為簡單硅鋁明金，稱為簡單硅鋁明. 57712.7%Al- S

9、i系：系： 代號為代號為ZL1+兩位數(shù)字順序號兩位數(shù)字順序號Al-Cu系：代號為系：代號為ZL2+兩位數(shù)字順序號兩位數(shù)字順序號Al-Mg系：代號為系：代號為ZL3+兩位數(shù)字順序號兩位數(shù)字順序號Al-Zn系：系： 代號為代號為ZL4+兩位數(shù)字順序號兩位數(shù)字順序號9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金 Al-Si系鑄造鋁合金的鑄造性能好，具有優(yōu)良的耐系鑄造鋁合金的鑄造性能好，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性和焊接性能。蝕性、耐熱性和焊接性能。 活塞活塞( (裙部為鋁硅合金裙部為鋁硅合金) )l用于制造飛機、儀表、電動機殼用于制造飛機、儀表、電動機殼體、汽缸體、風機葉片體、汽缸體、風機葉片、發(fā)動機發(fā)動機活塞等

10、。活塞等。9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金 Al-Cu系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金l這類合金的耐熱性好，強度較高；但密度大，鑄造這類合金的耐熱性好，強度較高；但密度大，鑄造性能、耐蝕性能差，強度低于性能、耐蝕性能差，強度低于Al-Si系合金。系合金。汽缸頭汽缸頭l常用代號有常用代號有ZL201 (ZAlCu5Mn)、ZL203 (ZAlCu4)等。主要用于等。主要用于制造在較高溫度下工作制造在較高溫度下工作的高強零件，如內(nèi)燃機的高強零件，如內(nèi)燃機汽缸頭、汽車活塞等。汽缸頭、汽車活塞等。9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金l這類合金的耐蝕性這類合金的耐蝕性好，強度高，密度好，強度高，密度?。坏T

11、造性能差??；但鑄造性能差,耐熱性低。耐熱性低。l常用代號為常用代號為ZL301(ZAlMg10)、 ZL303(ZAlMg5Si1)等。等。主要用于制造外形簡單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介主要用于制造外形簡單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)下工作的零件，如艦船配件、氨用泵體等。質(zhì)下工作的零件，如艦船配件、氨用泵體等。鼓風機密封件等鼓風機密封件等(ZL102、301) Al-Mg系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金 Al-Zn系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金l這類合金的鑄造性能好，強度較高，可自然時效強這類合金的鑄造性能好，強度較高，可自然時效強化；但密度大，耐蝕性較差化；但密度大，耐

12、蝕性較差。大型空壓機活塞大型空壓機活塞(ZL401)l常用代號為常用代號為ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等等.l主要用于制造形狀復主要用于制造形狀復雜受力較小的汽車、雜受力較小的汽車、飛機、儀器零件。飛機、儀器零件。9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金2、變形鋁合金、變形鋁合金 防銹鋁合金：防銹鋁合金：LF +序號序號硬鋁合金：硬鋁合金： LY +序號序號超硬鋁合金：超硬鋁合金：LC +序號序號鍛鋁合金：鍛鋁合金： LD +序號序號四位字符體系四位字符體系l 牌號的第一、三、四位為阿拉伯數(shù)字。牌號的第一、三、四位為阿拉伯數(shù)字。l 第二位為英文大寫字母，表示原

13、始純鋁或第二位為英文大寫字母，表示原始純鋁或鋁合金的改型情況。字母鋁合金的改型情況。字母A，則表示為原始合，則表示為原始合金金 。l 牌號的第一位數(shù)字表示鋁及鋁合金的組別（按牌號的第一位數(shù)字表示鋁及鋁合金的組別（按Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、Zn、其他元素的、其他元素的順序）。順序）。l 最后兩位數(shù)字用以標識同一組中不同的鋁合金最后兩位數(shù)字用以標識同一組中不同的鋁合金或表示鋁的純度?；虮硎句X的純度。 防銹鋁合金防銹鋁合金 主要是主要是Al-Mn和和Al-Mg系合金系合金 Mn和和Mg主要作用是提高抗蝕能力和塑性，并主要作用是提高抗蝕能力和塑性，并起固溶強化作用。起固溶強化作用。 不能進

14、行熱處理強化，常利用加工硬化提高其不能進行熱處理強化，常利用加工硬化提高其強度強度 9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金汽化汽化器器(熱熱交換交換管為管為LF21) 常用的常用的Al-Mn系合金有系合金有 LF21（ 3A21 ），），其抗蝕性其抗蝕性和強度高于純鋁，用于制造油罐、油箱、管道、鉚和強度高于純鋁，用于制造油罐、油箱、管道、鉚釘?shù)刃枰獜澢_壓加工的零件。釘?shù)刃枰獜澢?、沖壓加工的零件。 常用的常用的Al-Mg系合金系合金有有 LF5（ 5A05 ），），其密度比其密度比純純 鋁小，強度比鋁小，強度比Al-Mn合金高，在航空工業(yè)合金高，在航空工業(yè)中得到廣泛應用，如中得到廣泛應用，如制

15、造管道、容器、鉚制造管道、容器、鉚釘及承受中等載荷的釘及承受中等載荷的零件。零件。9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金 硬鋁合金硬鋁合金 主要主要是是Al-Cu-Mg系合金，并含少量系合金，并含少量Mn。 可進行時效強化，也可進行變形強化?？蛇M行時效強化，也可進行變形強化。 強度、硬度高，加工性能好，耐蝕性低于防銹鋁。強度、硬度高，加工性能好，耐蝕性低于防銹鋁。l常用硬鋁合金如常用硬鋁合金如LY11 (2A11)、 LY12 (2A12)等，用于制造沖壓件等，用于制造沖壓件、模鍛件和鉚接件，如模鍛件和鉚接件，如螺旋槳、梁、鉚釘?shù)嚷菪龢?、梁、鉚釘?shù)? 飛機翼梁飛機翼梁(腹板腹板為硬鋁合金為硬鋁合

16、金)9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金 超硬鋁合金超硬鋁合金 屬屬Al-Zn-Mg-Cu系合金，系合金，并含有少量并含有少量Cr和和Mn。 時效強化效果超過硬鋁合時效強化效果超過硬鋁合金金. 熱態(tài)塑性好，但耐蝕性差熱態(tài)塑性好，但耐蝕性差。常用合金有。常用合金有 LC4、LC9 等，主要用于工作溫度較等，主要用于工作溫度較低、受力較大的結(jié)構(gòu)件低、受力較大的結(jié)構(gòu)件, 如如飛機大梁、起落架等飛機大梁、起落架等.飛機主起落架飛機主起落架9.1 9.1 鋁及其合金鋁及其合金 鍛鋁合金鍛鋁合金lAl-Cu-Mg-Si系合金系合金 可鍛可鍛性好，力學性能高，用于性好，力學性能高，用于形狀復雜的鍛件和模鍛件

17、，形狀復雜的鍛件和模鍛件，如噴氣發(fā)動機壓氣機葉輪、如噴氣發(fā)動機壓氣機葉輪、導風輪等。導風輪等。壓氣機葉壓氣機葉片片lAl-Cu-Mg-Fe-Ni系耐熱鍛鋁合金系耐熱鍛鋁合金 常用牌號有常用牌號有LD7 (2A70)、LD8(2A80)、LD9(2A90)等等 。用于制造。用于制造150 225下工作的零件，如壓氣機葉片、超音速飛機下工作的零件，如壓氣機葉片、超音速飛機蒙皮等。蒙皮等。9.2 9.2 鎂及其合金鎂及其合金 鎂由菱鎂礦、光鹵石、鹽礦、鹵水以及海水中提鎂由菱鎂礦、光鹵石、鹽礦、鹵水以及海水中提煉制取，主要通過熔融氯化鎂（煉制取，主要通過熔融氯化鎂（MgCl2）電解還電解還原得到原得到

18、。 密度低，常用結(jié)構(gòu)材料中最輕的金屬：密度低，常用結(jié)構(gòu)材料中最輕的金屬： 20時密度時密度1.738g/cm3。 室溫強度低、塑性差：室溫強度低、塑性差： 純鎂單晶體臨界切應力為純鎂單晶體臨界切應力為4.8MPa左右，其多晶左右，其多晶體的強度和硬度很低，不能直接用做結(jié)構(gòu)材料。體的強度和硬度很低，不能直接用做結(jié)構(gòu)材料。9.2 9.2 鎂及其合金鎂及其合金 化學活性高：化學活性高： 在大氣中有足夠的耐蝕性，在氫氟酸、堿和在大氣中有足夠的耐蝕性，在氫氟酸、堿和礦物油中也耐蝕，但在淡水、海水中耐蝕性差礦物油中也耐蝕，但在淡水、海水中耐蝕性差。1、鎂合金分類、鎂合金分類 純鎂中加入純鎂中加入Al、Zn

19、、Mn、Zr及稀土等元素，制及稀土等元素，制成鎂合金。成鎂合金。Mg-Mn系、系、Mg-Al-Zn 系、系、Mg-Zn-Zr系系 和和Mg-RE-Zr系等合金系。系等合金系。9.2 9.2 鎂及其合金鎂及其合金 按成型工藝分為兩類，按成型工藝分為兩類，變形鎂合金和鑄造鎂合金變形鎂合金和鑄造鎂合金。不過，許多鎂合金既可做鑄造合金，也可做變。不過，許多鎂合金既可做鑄造合金，也可做變形合金。形合金。 變形鎂合金：變形鎂合金：MB順序號表示。順序號表示。 鑄造鎂合金：鑄造鎂合金：ZM順序號表示。順序號表示。9.2 9.2 鎂及其合金鎂及其合金牌號牌號按化學成分按化學成分分類分類抗拉強度抗拉強度（Mpa

20、Mpa）伸長伸長率率用用 途途ZM1ZM1Mg-Al-ZnMg-Al-Zn系系2352355 5飛機輪轂、支架等抗沖擊件飛機輪轂、支架等抗沖擊件ZM2ZM2Mg-Al-ZnMg-Al-Zn系系1851852.52.5200200以下工作的發(fā)動機零件等以下工作的發(fā)動機零件等ZM3ZM3Mg-RE-Mg-RE-ZrZr系系1181181.51.5高溫高壓下工作的發(fā)動機匣等高溫高壓下工作的發(fā)動機匣等ZM5ZM5Mg-Zn-Mg-Zn-ZrZr系系2252255 5機艙隔框、增壓機匣等高載荷零件機艙隔框、增壓機匣等高載荷零件MB1MB1Mg-Mg-MnMn系系2102108 8形狀簡單受力不大的耐蝕零

21、件形狀簡單受力不大的耐蝕零件MB2MB2Mg-Mg-AlAlZnZnMnMn系系2502502020飛機蒙皮、壁板及耐蝕零件飛機蒙皮、壁板及耐蝕零件MB8MB8Mg-Mg-MnMn系系2602607 7形狀復雜的鍛件和模鍛件形狀復雜的鍛件和模鍛件MB15MB15Mg-Mg-ZnZnZrZr系系3353359 9室溫下承受大載荷的零件，如機翼室溫下承受大載荷的零件，如機翼等等9.2 9.2 鎂及其合金鎂及其合金2、鎂合金熱處理類型、鎂合金熱處理類型 T1 T1 部分固溶加自然時效部分固溶加自然時效； T2 T2 鑄后退火；鑄后退火； T3 T3 固溶加冷加工固溶加冷加工； T4 T4 固溶處理加

22、自然時效；固溶處理加自然時效； T5 T5 人工時效；人工時效； T6 T6 固溶處理加人工時效固溶處理加人工時效； T7 T7 固溶處理加穩(wěn)定化處理固溶處理加穩(wěn)定化處理； T8 T8 固溶處理、冷加工加人固溶處理、冷加工加人工時效。工時效。9.2 9.2 鎂及其合金鎂及其合金3、鎂合金的應用、鎂合金的應用DVD外殼外殼手機外殼D E L L :D E L L : 支 撐支 撐TFTTFTLCDLCD面面板 的 上 蓋 和板 的 上 蓋 和機 身 底 座 下機 身 底 座 下蓋 皆 為 鎂 合蓋 皆 為 鎂 合金金鎂合金在鎂合金在3C3C工業(yè)中的應用工業(yè)中的應用9.2 9.2 鎂及其合金鎂及其

23、合金9.2 9.2 鎂及其合金鎂及其合金鎂合金在航空領(lǐng)域中的應用鎂合金在航空領(lǐng)域中的應用美軍美軍B-36重型轟炸重型轟炸機：每架用機：每架用4086Kg鎂合金簿板。鎂合金簿板。9.3 9.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金一、工業(yè)純鈦一、工業(yè)純鈦 純鈦密度純鈦密度小，小，熔點高。熔點高。882.5發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變變 -Ti -Ti，由體心，由體心立方立方 -Ti轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕睫D(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕?-Ti. 純鈦比強度高，塑性、純鈦比強度高，塑性、低溫韌性和耐蝕性好。低溫韌性和耐蝕性好。美美F-22戰(zhàn)機約戰(zhàn)機約36%重量的零重量的零件用鈦合金制造件用鈦合金制造9.3 9.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金

24、純鈦主要用于純鈦主要用于 350以下工作、強度要求不高的零以下工作、強度要求不高的零件，如石油化工用熱交換器、反應器，海水凈化裝件，如石油化工用熱交換器、反應器，海水凈化裝置及艦船零部件。置及艦船零部件。 鈦管換熱器鈦管換熱器鈦制蒸餾塔鈦制蒸餾塔9.3 9.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金二、鈦合金二、鈦合金 純鈦加入合金元素形成鈦合金。鈦合金幾乎都含有純鈦加入合金元素形成鈦合金。鈦合金幾乎都含有鋁。鋁能提高鈦合金的強度、比強度和再結(jié)晶溫度鋁。鋁能提高鈦合金的強度、比強度和再結(jié)晶溫度. 按退火組織，鈦合金可分按退火組織，鈦合金可分為為 型鈦合金、型鈦合金、 型鈦合金型鈦合金和和 + 型鈦合金三類，它型

25、鈦合金三類，它們的牌號分別用們的牌號分別用TA、TB、TC加順序號表示加順序號表示 。如。如TA5、TB2、TC4等。其等。其中中TA0TA3為工業(yè)純鈦。為工業(yè)純鈦。 鈦合金泵鈦合金泵9.3 9.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金1、 型鈦合金型鈦合金 主加元素為鋁，還有主加元素為鋁，還有錫、硼等。錫、硼等。 不能熱處理強化，通不能熱處理強化，通常在退火狀態(tài)下使用常在退火狀態(tài)下使用,組織為單相組織為單相 固溶體固溶體. 強度低于另兩類鈦合強度低于另兩類鈦合金，但高溫強度、低金，但高溫強度、低溫韌性及耐蝕性優(yōu)越溫韌性及耐蝕性優(yōu)越. 鈦合金氫泵鈦合金氫泵誘導輪誘導輪鈦合金氫泵殼體鈦合金氫泵殼體9.3 9.3

26、 鈦及鈦合金鈦及鈦合金 常用牌號常用牌號有有TA5、TA7等等 主要用于制造主要用于制造500以下工作的以下工作的零件，如飛機壓氣機葉片、導彈零件，如飛機壓氣機葉片、導彈的燃料罐、超音速飛機的蝸輪機的燃料罐、超音速飛機的蝸輪機匣及飛船上的高壓低溫容器等匣及飛船上的高壓低溫容器等。 鈦合金衛(wèi)星框架鈦合金衛(wèi)星框架鈦合金液下泵鈦合金液下泵 -Ti合金組織合金組織9.3 9.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金2、 型鈦合金型鈦合金 加入的合金元素有鉬、加入的合金元素有鉬、鉻、釩、鋁等。鉻、釩、鋁等。 經(jīng)淬火加時效處理后，經(jīng)淬火加時效處理后，組織為組織為 相基體上分布著相基體上分布著細小的細小的 相粒子。相粒子。

27、 這類合金強度高，但冶這類合金強度高，但冶煉工藝復雜，難于焊接煉工藝復雜，難于焊接,應用受到限制應用受到限制。鈦合金管鈦合金管鈦合金管應用鈦合金管應用9.3 9.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金 型鈦合金有型鈦合金有TB1、TB2兩個牌號。兩個牌號。 主要用于主要用于350以下工以下工作的結(jié)構(gòu)件和緊固件作的結(jié)構(gòu)件和緊固件,如飛機壓氣機葉片、如飛機壓氣機葉片、軸、彈簧、輪盤等軸、彈簧、輪盤等。鈦合金棒鈦合金棒鈦合金眼鏡架鈦合金眼鏡架鈦鈦離心泵離心泵9.3 9.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金3、 + 型鈦合金型鈦合金 加入的合金元素有鋁、釩、加入的合金元素有鋁、釩、 鉬鉬 鉻等。鉻等。 可進行熱處理強化，強度高

28、，塑性好，具有良好的可進行熱處理強化，強度高，塑性好，具有良好的熱強性、耐蝕性和低溫韌性。熱強性、耐蝕性和低溫韌性。鈦合金列管式換熱器鈦合金列管式換熱器9.3 9.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金 + 型鈦合金共有九個牌號，其型鈦合金共有九個牌號，其中以中以TC4應用最廣、用量最大，應用最廣、用量最大，其經(jīng)過淬火加時效處理后，組織其經(jīng)過淬火加時效處理后，組織為為 + +時效析出的時效析出的針狀針狀 。+鈦合金組織鈦合金組織+鈦合金組織（電鏡）鈦合金組織（電鏡）9.3 9.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金 + 型鈦合金主要用于制造型鈦合金主要用于制造400以下工作的飛機以下工作的飛機壓氣機葉片、火箭發(fā)動機外殼、

29、火箭和導彈的液壓氣機葉片、火箭發(fā)動機外殼、火箭和導彈的液氫燃料箱部件及艦船耐壓殼體等氫燃料箱部件及艦船耐壓殼體等. 飛機壓氣機葉片飛機壓氣機葉片9.3 9.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金2、淬火和時效、淬火和時效 和和 + 型鈦合金高溫淬火，型鈦合金高溫淬火， 可能被過冷保留下可能被過冷保留下來，過冷來，過冷 也可能發(fā)生馬氏體相變，轉(zhuǎn)變?yōu)橐部赡馨l(fā)生馬氏體相變，轉(zhuǎn)變?yōu)?馬氏馬氏體（密排六方）。體（密排六方）。 過冷過冷、 相時效時發(fā)生相時效時發(fā)生 過冷過冷 + 穩(wěn)定穩(wěn)定和和 + 穩(wěn)定穩(wěn)定相變，從相變，從 相中析出相中析出 相使合金相使合金強化。強化。去應力去應力450650再結(jié)晶再結(jié)晶750800三、

30、鈦合金熱處理三、鈦合金熱處理1、退火、退火9.3 9.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金四、鈦合金的性能四、鈦合金的性能 壓力加工性：可采用鍛造、軋制、擠壓、沖壓等，壓力加工性：可采用鍛造、軋制、擠壓、沖壓等，但壓力加工性不如低合金鋼但壓力加工性不如低合金鋼 超塑性：具有一定成分比例的合金在一定條件下超塑性：具有一定成分比例的合金在一定條件下表現(xiàn)出極高塑性的現(xiàn)象表現(xiàn)出極高塑性的現(xiàn)象 焊接性能：要在惰性氣體保護或真空中進行焊接性能：要在惰性氣體保護或真空中進行 鑄造性能：難熔、化學活度高，鑄造須在惰性氣鑄造性能：難熔、化學活度高，鑄造須在惰性氣體或真空中進行體或真空中進行 切削加工性：導熱性差、易粘刀切削

31、加工性：導熱性差、易粘刀9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金一、銅及銅合金性能特點一、銅及銅合金性能特點l純銅呈紫紅色，故又稱純銅呈紫紅色，故又稱紫銅紫銅，具有面心立方晶，具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。無磁性。 l純銅具有優(yōu)良的導電性純銅具有優(yōu)良的導電性和導熱性，在大氣、淡和導熱性，在大氣、淡水和冷凝水中有良好的水和冷凝水中有良好的耐蝕性。塑性好。耐蝕性。塑性好。 熱軋銅合金熱軋銅合金9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金l銅合金常加元素為銅合金常加元素為Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了強度，又保持了純銅特等，既提高了強度，又

32、保持了純銅特性性.銅管銅管銅與銅與黃銅帶黃銅帶l銅合金分為黃銅、青銅、銅合金分為黃銅、青銅、白銅三大白銅三大類。類。9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金二、黃銅（二、黃銅（H）l以以Zn為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。l黃銅按化學成分可分為普通黃銅和特殊黃銅；按黃銅按化學成分可分為普通黃銅和特殊黃銅；按工藝可分為加工黃銅和鑄造黃銅。工藝可分為加工黃銅和鑄造黃銅。 黃銅鑄件黃銅鑄件黃銅棒黃銅棒9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金1、普通黃銅、普通黃銅lCu與與Zn的二元合的二元合金稱為普通黃銅。金稱為普通黃銅。l加工普通黃銅的牌加工普通黃銅的牌號為：號為：H (黃

33、黃) + 表表示銅平均百分含量示銅平均百分含量的數(shù)字的數(shù)字，如，如H68。l工業(yè)上用的黃銅（工業(yè)上用的黃銅（Zn含量含量46%）有）有 和和 + 兩種兩種組織，分別稱單相黃銅和兩相黃銅。組織，分別稱單相黃銅和兩相黃銅。 9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金普通黃銅的顯微組織普通黃銅的顯微組織 單相黃銅單相黃銅 兩相黃銅兩相黃銅 9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金l單相黃銅塑性好，常用牌單相黃銅塑性好，常用牌號有號有H80、H70、H 68，適，適于制造冷變形零件，如彈于制造冷變形零件，如彈殼、冷凝器管等。殼、冷凝器管等。l兩相黃銅熱塑性好，強度兩相黃銅熱塑性好，強度高，常用牌號有高，常用牌號

34、有H59、H62，適于制造受力件，如墊圈、適于制造受力件，如墊圈、彈簧、導管、散熱器等彈簧、導管、散熱器等。汽車機油泵襯套汽車機油泵襯套9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金2、特殊黃銅、特殊黃銅l在普通黃銅的基礎上加入在普通黃銅的基礎上加入Al、 Fe、Si、Mn、Pb、 Sn、Ni等元素形成特殊黃銅。等元素形成特殊黃銅。 l加工特殊黃銅的牌號為：加工特殊黃銅的牌號為： H+主加元素符號主加元素符號(Zn除外除外)+銅平均百分含量銅平均百分含量 - 主加元素主加元素平均百分含量平均百分含量，如，如HPb59-1. l特殊黃銅強度、耐蝕性比普特殊黃銅強度、耐蝕性比普通黃銅好，鑄造性能改善。通黃銅

35、好，鑄造性能改善。 黃銅制品黃銅制品9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金l常用牌號有常用牌號有HPb63-3、HAl60-1、HSn62-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等。等。l主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齒輪、螺主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齒輪、螺旋槳、軸承、襯套及閥體等。旋槳、軸承、襯套及閥體等。 9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金三、青銅（三、青銅（Q）l除黃銅和白銅外的其他銅合金除黃銅和白銅外的其他銅合金統(tǒng)稱為青銅。統(tǒng)稱為青銅。 l加工青銅的牌號為加工青銅的牌號為：Q +主加主加元素符號及其平均百分含量元素符號及其平均百分含量-其他元素平均百分含量其

36、他元素平均百分含量 如如QSn4-3(含含4%Sn、3%Zn).l常用青銅有錫青銅、鋁青銅、常用青銅有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等。 青銅制品青銅制品9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金1、錫青銅、錫青銅l是以錫為主加元素的銅合金，是以錫為主加元素的銅合金，錫含量一般為錫含量一般為314%。 l錫青銅鑄造流動性差，鑄件密錫青銅鑄造流動性差，鑄件密度低，易滲漏，但體積收縮率度低，易滲漏，但體積收縮率在有色金屬中最小在有色金屬中最小 。l錫青銅耐蝕性良好，在大氣、錫青銅耐蝕性良好，在大氣、海水及無機鹽溶液中的耐蝕性海水及無機鹽溶液中的耐蝕性比純銅和黃銅好，但在硫

37、酸、比純銅和黃銅好，但在硫酸、鹽酸和氨水中的耐蝕性較差。鹽酸和氨水中的耐蝕性較差。 錫青銅錠錫青銅錠Cu-Sn相圖相圖9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金l常用牌號常用牌號有有QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。等。l主要用于耐蝕承載件主要用于耐蝕承載件,如彈簧、軸承、齒輪如彈簧、軸承、齒輪軸、蝸輪、墊圈等。軸、蝸輪、墊圈等。 錫青銅管錫青銅管船用青銅軟船用青銅軟管快速接頭管快速接頭閥閥( (錫青銅閥錫青銅閥體、閥蓋體、閥蓋) )9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金2、鋁青銅、鋁青銅l以鋁為主加元素以鋁為主加元素的銅合金，鋁含的銅合金，鋁含量為量為511%。大型水力發(fā)電

38、設備中的抗磨環(huán)大型水力發(fā)電設備中的抗磨環(huán)l強度、硬度、耐磨性、耐熱性及耐蝕性高于黃銅和強度、硬度、耐磨性、耐熱性及耐蝕性高于黃銅和錫青銅，鑄造性能好，但焊接性能差。錫青銅，鑄造性能好，但焊接性能差。 l常用牌號有常用牌號有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。等。l主要用于制造船舶、飛機及儀器中的高強、耐磨、主要用于制造船舶、飛機及儀器中的高強、耐磨、耐蝕件，如齒輪、軸承、蝸輪、軸套、螺旋槳等。耐蝕件，如齒輪、軸承、蝸輪、軸套、螺旋槳等。9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金3、鈹青銅、鈹青銅l以鈹為主加元素的銅合金，鈹含量為以鈹為主加元素的銅合金，鈹含量為1.72.5%。l具

39、有高的強度、彈性極限、耐磨性、耐蝕性，良好的具有高的強度、彈性極限、耐磨性、耐蝕性，良好的導電性、導熱性、冷熱加工及鑄造性能，但價格較貴導電性、導熱性、冷熱加工及鑄造性能，但價格較貴.鈹青銅制品鈹青銅制品l常用牌號有常用牌號有QBe2、QBe1.7、QBe2.5等。等。l用于重要的彈性件、耐磨用于重要的彈性件、耐磨件，如精密彈簧、膜片，件，如精密彈簧、膜片，高速、高壓軸承及防爆工高速、高壓軸承及防爆工具、航海羅盤等重要機件具、航海羅盤等重要機件.9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金l普通白銅普通白銅是是Cu-Ni二元合金，具有較高的耐蝕性和抗二元合金，具有較高的耐蝕性和抗腐蝕疲勞性能及優(yōu)良的冷

40、熱加工性能。腐蝕疲勞性能及優(yōu)良的冷熱加工性能。 l普通白銅牌號普通白銅牌號：B+鎳的平均百分含量鎳的平均百分含量，如，如B5。l常用牌號有常用牌號有B5、B19等等 。用于在蒸汽和海水環(huán)境下工。用于在蒸汽和海水環(huán)境下工作的精密機械作的精密機械,儀表零件及冷凝器儀表零件及冷凝器,蒸餾器蒸餾器,熱交換器等熱交換器等. 白銅件白銅件四、白銅（四、白銅（B）l以鎳為主要合金元素的銅以鎳為主要合金元素的銅合金稱白銅。分普通白銅合金稱白銅。分普通白銅和特殊白銅。和特殊白銅。9.4 9.4 銅及銅合金銅及銅合金l特殊白銅是在普通白銅基礎上添加特殊白銅是在普通白銅基礎上添加Zn、Mn、Al等元等元素形成的，分

41、別稱鋅白銅、錳白銅、鋁白銅等。素形成的，分別稱鋅白銅、錳白銅、鋁白銅等。l其耐蝕性、強度和塑性高，成本低。其耐蝕性、強度和塑性高，成本低。l常用牌號如常用牌號如BMn40-1.5(康銅康銅)、BMn43-0.5(考銅考銅)。l用于制造精密機械、儀表零件及用于制造精密機械、儀表零件及 醫(yī)療器械醫(yī)療器械等。等?？点~熱偶康銅熱偶白銅型材白銅型材結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 滾動軸承鋼滾動軸承鋼l用于制造軸承套和滾動體的用于制造軸承套和滾動體的專用鋼種。專用鋼種。1、性能要求、性能要求圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承自動調(diào)心球軸承自動調(diào)心球軸承l(wèi)軸承工作時，承受接觸應力軸承工作時，承受接觸應力(達達30003500MPa)、

42、周期性交變載荷、周期性交變載荷(頻頻率達數(shù)萬次率達數(shù)萬次/分分)和摩擦。和摩擦。 高而均勻的硬度和耐磨性高而均勻的硬度和耐磨性 高的高的 b和接觸疲勞強度和接觸疲勞強度 足夠的韌性、淬透性和耐蝕性足夠的韌性、淬透性和耐蝕性9.5 9.5 軸承合金及粉末材料軸承合金及粉末材料2、成分特點、成分特點 高碳：高碳：0.951.10%C 合金元素：以合金元素：以Cr為主為主，加入，加入Mn、Si。 Cr、Mn、Si的主要作的主要作用是提高淬透性用是提高淬透性推力球軸承推力球軸承滾滾針針軸軸承承pCr還提高耐磨性（形成合金還提高耐磨性（形成合金滲碳體）和耐蝕性。滲碳體）和耐蝕性。當當1.65%Cr時，會

43、因時，會因A增加增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。而使硬度和穩(wěn)定性下降。3 、熱處理和組織特點、熱處理和組織特點 滾動軸承鋼是過共析鋼滾動軸承鋼是過共析鋼 熱處理：熱處理： 球化退火球化退火+淬火淬火+低溫回火低溫回火 組織：組織： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量)p淬火后進行冷處理淬火后進行冷處理(-60 -80)，可以減，可以減少少A，穩(wěn)定尺寸，穩(wěn)定尺寸. 軸承生產(chǎn)車間軸承生產(chǎn)車間滾針軸承滾針軸承滾柱軸承滾柱軸承滾珠軸滾珠軸承承大型軸承大型軸承4、常用鋼號及用途、常用鋼號及用途 應用最廣的是應用最廣的是GCr15，大量用于中小型軸大量用于中小型軸承；承； 大型軸承用大型軸承用GCr

44、15SiMn。這類鋼還可用于制造模具、量具等這類鋼還可用于制造模具、量具等.9.5 9.5 軸承合金及粉末材料軸承合金及粉末材料9.5 9.5 軸承合金及粉末材料軸承合金及粉末材料9.5.1 軸承合金的性能要求制造軸承中的制造軸承中的軸瓦及內(nèi)襯。軸瓦及內(nèi)襯。工作時，承受工作時，承受強烈的摩擦和強烈的摩擦和周期性載荷。周期性載荷。并要考慮使軸并要考慮使軸磨損最小。磨損最小。 較高的抗壓強度和疲勞強度；較高的抗壓強度和疲勞強度；高的耐磨性，良好的磨合性和高的耐磨性，良好的磨合性和較小的摩擦數(shù)；較小的摩擦數(shù)；足夠的塑性和韌性；足夠的塑性和韌性；良好的耐蝕性和導熱性，良好的耐蝕性和導熱性，較小的膨脹系

45、數(shù)和良好的工藝較小的膨脹系數(shù)和良好的工藝性。性。9.5 9.5 軸承合金及粉末材料軸承合金及粉末材料 1.軟基體上均勻分布著硬質(zhì)點軟基體上均勻分布著硬質(zhì)點 軟基體貯存潤滑油；承受沖擊和振動，嵌藏外來小硬物。軟基體貯存潤滑油；承受沖擊和振動，嵌藏外來小硬物。 硬質(zhì)點支撐軸頸，承受載荷，抵抗磨損。硬質(zhì)點支撐軸頸，承受載荷，抵抗磨損。 具有較好的磨合性，耐沖擊與振動，但承載能力不高。具有較好的磨合性，耐沖擊與振動，但承載能力不高。2.硬基體上均勻分布著軟質(zhì)點硬基體上均勻分布著軟質(zhì)點 軟質(zhì)點貯存潤滑油，硬基體承受載荷并抵抗磨損。軟質(zhì)點貯存潤滑油，硬基體承受載荷并抵抗磨損。 摩擦系數(shù)低，承載能力高，但磨

46、合性差。摩擦系數(shù)低，承載能力高，但磨合性差。9.5 9.5 軸承合金及粉末材料軸承合金及粉末材料9.5.2 軸承合金的分類及用途分類：分類：錫基、鉛基、鋁基、銅基等錫基、鉛基、鋁基、銅基等牌號：“Z+基體合金元素符號+主加合金元素符號+數(shù)字+輔加元素符號+數(shù)字”組成。元素符號后的數(shù)字是以名義百分數(shù)表示的該元素的質(zhì)量分數(shù)。 如ZSnSb11Cu6表示wSb11%、wCu6%，余量為錫的鑄造錫基軸承合金。9.5 9.5 軸承合金及粉末材料軸承合金及粉末材料 1.1.錫基軸承合金錫基軸承合金（錫基巴氏合金）（錫基巴氏合金） 摩擦系數(shù)和膨脹系數(shù)小，具有良好的塑性、減摩性、耐蝕摩擦系數(shù)和膨脹系數(shù)小，具有

47、良好的塑性、減摩性、耐蝕性、導熱性、耐沖擊性和工藝性，抗咬合能力強性、導熱性、耐沖擊性和工藝性，抗咬合能力強制作制作航空發(fā)動機、汽輪機、內(nèi)燃機等大型機器的高速軸瓦。典航空發(fā)動機、汽輪機、內(nèi)燃機等大型機器的高速軸瓦。典型牌號型牌號ZSnSb11Cu6ZSnSb11Cu6。 2.2.鉛基軸承合金鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金）（鉛基巴氏合金）強度、硬度、韌性、導熱性、耐蝕性及減摩性均比錫基強度、硬度、韌性、導熱性、耐蝕性及減摩性均比錫基軸承合金低，工作溫度軸承合金低，工作溫度120120，但價格較便宜，但價格較便宜制制造汽車、拖拉機、輪船、減速器等承受中、低載荷的中造汽車、拖拉機、輪船、減速器等承受中

48、、低載荷的中速軸承。典型牌號有速軸承。典型牌號有ZPbSb16Sn16Cu2ZPbSb16Sn16Cu2。9.5 9.5 軸承合金及粉末材料軸承合金及粉末材料3.銅基軸承合金銅基軸承合金 鉛青銅疲勞強度、承載能力高，具有優(yōu)良的耐磨性、導鉛青銅疲勞強度、承載能力高，具有優(yōu)良的耐磨性、導熱性和低的摩擦因數(shù)，能在熱性和低的摩擦因數(shù)，能在250左右溫度下工作，制造左右溫度下工作，制造高速、重載軸承。典型牌號高速、重載軸承。典型牌號ZCuPb30。 錫青銅適于制造高速度、高載荷的柴油機軸承。典錫青銅適于制造高速度、高載荷的柴油機軸承。典型牌號型牌號ZCuSn10Pb1。 4.鋁基軸承合金鋁基軸承合金 密

49、度小，導熱性、耐熱性、耐蝕性好，疲勞強度高，密度小，導熱性、耐熱性、耐蝕性好，疲勞強度高，價格低，但膨脹系數(shù)大，抗咬合性差。高錫鋁基軸承合金，價格低，但膨脹系數(shù)大，抗咬合性差。高錫鋁基軸承合金，制造高速、重載汽車、拖拉機和內(nèi)燃機車上的發(fā)動機軸承。制造高速、重載汽車、拖拉機和內(nèi)燃機車上的發(fā)動機軸承。典型牌號典型牌號ZAlSn6Cu1Ni1。9.5 9.5 軸承合金及粉末材料軸承合金及粉末材料9.5.3 粉末材料常用的粉末冶金材料粉末冶金材料粉末冶金材料是用幾種金屬粉末或金屬與非金屬粉末作原是用幾種金屬粉末或金屬與非金屬粉末作原料，通過配料、壓制成形、燒結(jié)和后處理等工藝過程而制成料，通過配料、壓制

50、成形、燒結(jié)和后處理等工藝過程而制成的材料。生產(chǎn)粉末冶金材料的方法稱為的材料。生產(chǎn)粉末冶金材料的方法稱為粉末冶金法。粉末冶金法。1、粉末冶金減摩材料、粉末冶金減摩材料滑動軸承（含油軸承）滑動軸承（含油軸承） 可實現(xiàn)自動潤滑，一般用于中速、輕載荷的軸承，尤其可實現(xiàn)自動潤滑，一般用于中速、輕載荷的軸承，尤其適宜制造不能經(jīng)常加油的軸承，如食品機械、電影機械、紡適宜制造不能經(jīng)常加油的軸承，如食品機械、電影機械、紡織機械、家用電器（如電風扇、電唱機）軸承等?？棛C械、家用電器（如電風扇、電唱機）軸承等。9.5 9.5 軸承合金及粉末材料軸承合金及粉末材料 鐵+石墨 鐵基 鐵+硫+石墨含油軸承 銅基 青銅粉末+石墨（ZCuSn5Pb5Zn5） 鋁基 某些場合下，逐漸替代銅基9.5 9.