工程材料之有色金屬及其合金課件

第二節(jié)有色金屬及其合金黑色金屬-----鋼鐵材料有色金屬-----鋁、鎂、銅、鉛、鋅等及其合金第二節(jié)有色金屬及其合金黑色金屬-----鋼鐵材料1一、銅及銅合金純銅：紫銅銅合金：黃銅、青銅、白銅一、銅及銅合金純銅：紫銅21、紫銅紫銅的性能紫銅的代號及用途紫銅的熱處理1、紫銅紫銅的性能3紫銅即工業(yè)純銅，因其具有玫瑰紅色，表面形成氧化膜后呈紫色而名面心立方晶體結(jié)構(gòu)，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變比重8.96，熔點1083℃；優(yōu)良的導電性和導熱性，其導電性位居第二(僅次于銀)；逆磁性物質(zhì)(磁化系數(shù)為很小的負數(shù))；很好的耐蝕性極好的塑性，機械性能較低(表9-6)熱脆性：含有鉛、鉍，當進行熱加工時(一般為820~860℃)，造成脆性斷裂冷脆：含有硫、氧，銅在冷加工時易于產(chǎn)生破裂的現(xiàn)象紫銅即工業(yè)純銅，因其具有玫瑰紅色，表面形成氧化膜后呈紫色而名4代號：T1(99.95%Cu)、T2(99.90%Cu)、T3(99.7%Cu)、T4(99.5%Cu)。用途：船上主要用作柴油機的潤滑油管、鍋爐水管等和密封墊片代號：T1(99.95%Cu)、T2(99.90%Cu)、5紫銅在冷變形后通過再結(jié)晶退火，即將紫銅加熱到600~650℃，然后在水中冷卻，一方面去除其表面的灰黑色氧化皮(CuO)，另一方面紫銅得到軟化(消除加工硬化現(xiàn)象)在船上采用噴燈加熱至發(fā)紅而后水冷，達到軟化的目的。紫銅在冷變形后通過再結(jié)晶退火，即將紫銅加熱到600~650℃62、黃銅黃銅----銅鋅合金，根據(jù)化學成分的不同，分為普通黃銅和特殊黃銅。⑴普通黃銅：①成分和組織②

編號和用途、性能②

腐蝕⑵特殊黃銅①

錫黃銅①

錳黃銅①

鋁黃銅2、黃銅黃銅----銅鋅合金，根據(jù)化學成分的不同，分為普通黃7普通黃銅是由銅和鋅組成的二元合金普通黃銅是由銅和鋅組成的二元合金8黃銅含鋅量一般不超過47%單相黃銅：鋅<39%，形成固溶體(塑性很好，適于冷、熱加工)兩相黃銅：含鋅量在39~45%時，黃銅的組織為+(相是以化合物CuZn為基的固溶體，高溫下塑性好，適于熱加工，在溫度較低時則很脆，不宜冷加工)黃銅含鋅量一般不超過47%9編號："H"+兩位數(shù)字(H80，即表示含銅80%的黃銅)，鑄造黃銅，再加上"Z"機械性能：與鋅的含量有直接關(guān)系。如圖9-7所示。鋅的含量達30%時，黃銅的塑性最大;含鋅量達到45%時，黃銅的強度最大鑄造性能：優(yōu)良耐蝕性：在大氣、尤其是有機氟化物(氟利昂12-CF2Cl2)中應(yīng)用：用于制作冷凝管、水泵零件、散熱片等，如表9-8所示。編號："H"+兩位數(shù)字(H80，即表示含銅80%的黃銅)，鑄10普通黃銅的抗蝕性較好，與紫銅差不多。對大氣、海水、以及氨以外的堿性溶液的耐蝕性很高，但在氨、氨鹽和酸類介質(zhì)中的耐蝕性較差，特別是對硫酸、鹽酸的抗蝕很差“應(yīng)力腐蝕破裂”或“季裂”：含鋅大于7%(尤其是含鋅量大于20%)的黃銅經(jīng)冷加工后，在潮濕的大氣及海水中，特別是在有氨的環(huán)境中，容易產(chǎn)生腐蝕致使黃銅破裂的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：主要是有殘余應(yīng)力存在，有腐蝕性介質(zhì)含鋅量較高消除辦法：可進行低溫退火，退火溫度一般為260~300℃，時間一般1~3h。普通黃銅的抗蝕性較好，與紫銅差不多。對大氣、海水、以及氨以外11為了改善和提高普通黃銅的某些性能，如機械性能、抗蝕性及工藝性，在普通黃銅中加入Mn、Sn、Si、Pb、Al、Fe等元素而形成的黃銅，稱為特殊黃銅。特殊黃銅的編號方法是:"H"+主加元素符號+銅含量+主加元素含量。例如HSn70-1，表示主加元素為Sn，含量為1%、含銅70%，余為鋅的錫黃銅，如是鑄造的，則在編號前加"Z"。幾種常見特殊黃銅的成分和機械性能如表9-9所示。為了改善和提高普通黃銅的某些性能，如機械性能、抗蝕性及工藝性12錫元素：在海洋大氣、海水中的抗蝕性大大地提高，同時強度也得以提高，HSn70-1常用于制造冷卻器及冷凝器的管子。錫元素：在海洋大氣、海水中的抗蝕性大大地提高，同時強度也得以13錳元素：強度有較大的提高，同時還提高其在海水、氯化物及熱蒸氣中的耐蝕性。HMn58-2，用于制造螺旋槳軸的軸套ZHMn55-3-1，為鑄造錳黃銅中加入1%的Fe，提高機械性能，用于制造螺旋槳和蒸氣泵活塞等。錳元素：強度有較大的提高，同時還提高其在海水、氯化物及熱蒸氣14鋁元素：強度和硬度提高，改善黃銅的耐蝕性用于制造船舶上冷凝器管子等耐蝕零件如在鋁黃銅中加入適量的鎳、錳、鐵可獲得高強高、高耐蝕性的鋁錳鐵黃銅，可用于制造軍艦的螺旋槳等。鋁元素：強度和硬度提高，改善黃銅的耐蝕性153、青銅銅合金中除黃銅(Cu-Zn)和白銅(Cu-Ni)以外的合金均稱作青銅(1)

錫青銅：錫青銅的成分和性能無錫青銅：①鋁青銅

②鉛青銅③硅青銅④鈹青銅

3、青銅銅合金中除黃銅(Cu-Zn)和白銅(Cu-Ni)以外16青銅又分為錫青銅和無錫青銅。青銅的編號方法是:“Q”+主加元素符號+主加元素含量。例如QPb30表示含鉛30%、含銅70%的鉛青銅。青銅又分為錫青銅和無錫青銅。17以錫為主要或基本元素的銅合金稱為錫青銅。以錫為主要或基本元素的銅合金稱為錫青銅。18(1)

以Pb、Al、Mn、Si、Be為主要元素的銅合金稱為無錫青銅(1)

以Pb、Al、Mn、Si、Be為主要元素的19以鋁為主要合金元素的銅合金稱為鋁青銅。鋁青銅的機械性能如圖9-9所示機械性能----高于錫青銅和黃銅，耐蝕性----在大氣、海水及有機酸中比錫青銅、黃銅高，耐磨性----優(yōu)于錫青銅和黃銅以鋁為主要合金元素的銅合金稱為鋁青銅。20以鉛為主要元素的銅合金稱~為鉛青銅鉛青銅主要用作耐磨材料，QPb30為含鉛30%的鉛青銅，用于制做大功率高速柴油機軸承。以鉛為主要元素的銅合金稱~為鉛青銅21以硅為主要元素的銅合金稱為硅青銅QSi3-1為含硅3%、含錳1%的銅硅合金，常用于制造船舶輔機零件及排水系統(tǒng)管件。

以硅為主要元素的銅合金稱為硅青銅22以鈹為主要元素的銅合金稱為鈹青銅QBe2常用于制做重要彈簧、高速止回閥等。以鈹為主要元素的銅合金稱為鈹青銅234、白銅以鎳元素為主要合金元素的銅合金稱為白銅白銅的代號為:“B”+平均含鎳量。Bl9：含鎳量19%，其余為銅的白銅。白銅的代號、成分和機械性能：見表9-11所示。4、白銅以鎳元素為主要合金元素的銅合金稱為白銅24二、鋁及鋁合金

除純鋁外，鋁合金主要包括形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類1.

工業(yè)純鋁(1)

工業(yè)純鋁的性能及用途工業(yè)純鋁的代號和牌號2.鋁合金鋁合金的分類和代號鑄造鋁合金的用途

二、鋁及鋁合金

除純鋁外，鋁合金主要包括形變鋁合金和鑄造鋁合25性能工業(yè)純鋁的比重為2.7，熔點為660.4℃;有良好的導電性和導熱性，導電性僅次于銀、銅、金，居第四位;塑性好;通過冷、熱加工可制成各種型材;抗大氣腐蝕性能好強度很低，冷變形加工硬化后強度可達150~25OMN/m2，塑性降到50~60%用途：它主要用于制作電纜、電線，以及具有導熱和耐大氣腐蝕而對強度要求不很高的用品。性能工業(yè)純鋁的比重為2.7，熔點為660.4℃;有良好的26代號：是以所含雜質(zhì)(主要是鐵和硅)元素的量編制的，數(shù)字越大，純度則越低。工業(yè)純鋁分為冶煉產(chǎn)品和加工產(chǎn)品兩類。冶煉產(chǎn)品代號：Al-0O、Al-O、Al-l、Al-2、Al-3對應(yīng)的牌號稱為特一號鋁、特二號鋁、一號鋁、二號鋁、三號鋁。加工產(chǎn)品代號:Ll、L2、L3、L4、1，5、L6、L7，對應(yīng)的牌號稱為一號工業(yè)純鋁、…七號工業(yè)純鋁。代號：是以所含雜質(zhì)(主要是鐵和硅)元素的量編制的，數(shù)字越大，27鋁中加入適量的Cu、Mg、Si、Mn等合金元素，可獲得較高的強度，能用于制造承受載荷的機械零件。鋁中加入適量的Cu、Mg、Si、Mn等合金元素，可獲得較高的28工程材料之有色金屬及其合金課件29工程材料之有色金屬及其合金課件30在船上應(yīng)用較廣泛的鑄造鋁合金主要為鋁硅系列鑄造鋁合金。如ZL102，稱為普通硅鋁明。具有優(yōu)良的鑄造性、焊接性、相當好的抗蝕性、耐熱性。但缺點是鑄件致密度較小，強度不高。主要用于制造承受低載荷和形狀復(fù)雜但強度不高的鑄件，如手柄、罩殼、手輪等ZL108，2L110稱為特殊硅鋁明，主要用于制造船用中高速柴油機、汽車和拖拉機或汽油機的活塞，或工作溫度在250C以下的零件。鋁合金的分類、代號及性能特點見表9-12所示。在船上應(yīng)用較廣泛的鑄造鋁合金主要為鋁硅系列鑄造鋁合金。31三、軸承合金

軸承：滾動軸承、滑動軸承

軸瓦的結(jié)構(gòu)及對軸承材料的要求巴氏合金：⑴錫基巴氏合金⑵

鉛基巴氏合金

銅基軸承合金：⑴鉛青銅(2)錫青銅

鋁基軸承合金：(1)低錫鋁合金(2)鋁鋅鎂合金(3)高錫鋁合金三、軸承合金軸承：滾動軸承、滑動軸承32在滑動軸承中，制造軸瓦及內(nèi)襯的合金稱為軸承合金軸瓦是由瓦殼和瓦襯----耐磨合金組成。圖9-11在滑動軸承中，制造軸瓦及內(nèi)襯的合金稱為軸承合金33軸瓦的結(jié)構(gòu)，共有三種形式：(1)

兩半式厚壁軸瓦圖9-12(1)。軸瓦的厚度：>0.064D(D為軸徑)，耐磨合金層厚度：≈0.75~2mm。用：中、低速柴油機的主軸承、曲柄銷軸承及十字頭軸承等。瓦殼材料：低碳鋼；耐磨合金：巴氏合金。(2)

兩半式薄壁軸瓦圖9-12(b)軸瓦的厚度≈0.02~0.065D(D為軸徑)；耐磨合金層厚度≈0.2~0.7mm；用：中、高速柴油機的軸承上瓦殼材料：低碳鋼；耐磨合金：巴氏合金、銅基軸承合金或鋁基軸承合金等。(3)

整體式軸瓦圖9-12(c)銅基軸承合金軸瓦，由鋼殼與鉛青銅耐磨合金構(gòu)成；用：筒狀活塞式柴油機連桿小端軸瓦及搖臂軸瓦。

軸瓦的結(jié)構(gòu)，共有三種形式：34軸瓦材料應(yīng)滿足下列要求(在磨損不可避免的情況下應(yīng)從軸瓦材料上確保軸的磨損最小):①

在工作溫度下具有足夠的強度和硬度以及疲勞強度，足夠的塑性和韌性;②

具有低的摩擦系數(shù)，較高的耐磨性，良好的抗咬合性、磨合性和親油性;③

具有良好的耐蝕性、導熱性和較小的膨脹系數(shù);④

良好的工藝性，易于鑄造和切削加工。較理想的結(jié)構(gòu)一般為：在軟基體上分布著硬質(zhì)點(約占13~30%)或在硬基體上分布著軟質(zhì)點(圖9-13)。軸瓦材料應(yīng)滿足下列要求(在磨損不可避免的情況下應(yīng)從軸瓦材料上35巴氏合金(又稱白合金或烏金)：分為錫基巴氏合合和鉛基巴氏合金兩種巴氏合金(又稱白合金或烏金)：分為錫基巴氏合合和鉛基巴氏36(1)

Sn(為主)+Sb、Cu(少量)牌號：“ZCh”+基本元素和主元素的符號+主加元素和輔加元素的百分含量。如：ZChSnSbl1-6：l1%Sb(主加元素)，6%Cu(輔加元素)。組織結(jié)構(gòu)：軟基體上分布著硬質(zhì)點。如圖所示。特點：①摩擦系數(shù)小，耐磨性好，基體有很好的塑性和韌性;②具有良好的導熱性、抗蝕性和工藝性。③如疲勞強度隨著溫度升高而下降，最高工作溫度小于110℃。用：船用中低速柴油機主軸承、曲柄銷軸承和十字頭軸承，船舶中間軸承等。(1)

Sn(為主)+Sb、Cu(少量)37相軟基體----銻溶于錫的晶格硬質(zhì)點----SnSb為基的固溶體相軟基體----銻溶于錫的晶格硬質(zhì)點----SnSb為基38基本成分：Pb+Sb，同時還含有Sn+Cu代號、成分和性能如表9-13所示。組織結(jié)構(gòu)：在軟基體上分布著硬質(zhì)點，如圖所示特點：①

較好的抗壓強度、耐磨性、嵌藏性，②

韌性和疲勞強度較低，導熱性、耐蝕性較差，工作溫度一般不超過120℃?？偟恼f來，鉛基巴氏合金的性能不如錫基巴氏合金、可作為錫基巴氏合金的代用材料。用：中速、中等負荷且沖擊作用不大的機器軸承，如船舶輔機的壓縮機、起貨機、錨機等的軸承上?；境煞郑篜b+Sb，同時還含有Sn+Cu39(+)共晶軟基體+SnSb硬質(zhì)點(+)共晶軟基體+SnSb硬質(zhì)點40Cu+Pb(為主)常用的軸承耐磨材料：鉛青銅、錫青銅和鋁青銅。Cu+Pb(為主)41ZQPb30組織：Pb(顆粒)十Cu(基體)，形成了軟顆粒+硬基體，如圖9-16。特點：①

保持住潤滑油膜和降低摩擦系數(shù)的作用，優(yōu)良的耐磨性②

較高的疲勞強度和較大的承載能力，優(yōu)良的導熱性、能在較高溫度(300~320℃)下工作③

耐蝕性、磨合性、嵌藏性及抗咬合性比巴氏合金低。用：制造高速高壓下工作的軸承，如高速大功率柴油機的主軸承、連桿軸承以及航空發(fā)動機的軸承等?！顬榱烁纳沏U青銅的表面性能，通常在表面上鍍覆一層0.02~0.03mm的錫、鉛、銦等，使其成為三層結(jié)構(gòu)的軸瓦。ZQPb30組織：Pb(顆粒)十Cu(基體)，形成了軟顆粒+42包括：磷錫青銅：ZQSn10-1鋅鉛錫青銅：ZQSn6-6-3包括：43為磷錫青銅，即成分中含10%Sn、l%P、89%Cu，顯微組織是++Cu3P，固溶體為軟基體+相和Cu3P為硬質(zhì)點。特點：①

較高的強度、疲勞強度②

優(yōu)良的耐磨性③

良好熱穩(wěn)定性。工作溫度可超過280℃④

大氣、淡水中有很好的耐蝕性。ZQSnl0-1常用作高速、高載荷柴油機軸承，并常制成整體襯套式軸承。為磷錫青銅，即成分中含10%Sn、l%P、89%Cu，顯微44為鋅鉛錫青銅、成分為6%Sn、6%Zn、3%Pb及85%Cu。特點：①

良好的耐磨性②

良好的鑄造性，切削加工性③

有較高的強度和疲勞強度④

在空氣、淡水中有良好的耐蝕性，工作溫度達280℃。鋅鉛錫青銅常用于制造中高載荷、中速柴油機的軸承及減速器、起重機和機床的軸承為鋅鉛錫青銅、成分為6%Sn、6%Zn、3%Pb及85%Cu45基本元素為鋁，主加元素有銻和錫兩類。特點：①

具有比重小、導熱性好、疲勞強度高和耐蝕性好的優(yōu)點②

缺點是膨脹系數(shù)較大，運轉(zhuǎn)時易與軸咬合，尤其是起動時危險性更大。鋁基軸承合金主要有：低錫鋁合金、高錫鋁合金、鋁銻鎂合金?；驹貫殇X，主加元素有銻和錫兩類。46含Sn小于10%，并含有Cu、Mg、Ni及大量Al的軸承合金。特點：承載能力強、疲勞強度高和減磨性差主要用于：中高速重載荷的軸承。含Sn小于10%，并含有Cu、Mg、Ni及大量Al的軸承合金47含3.5~5.5%Sb、0.3~0.7%Mg，余為鋁的軸承合金。室溫下的組織：Al十AlSb，鋁的軟基體+AlSb硬質(zhì)點(Mg可提高合金的強度)。特點：高的疲勞強度和耐磨性、耐蝕性，承載能力低主要適用于：制造低速、中等負荷的軸承，如農(nóng)機、拖拉機的軸承等。含3.5~5.5%Sb、0.3~0.7%Mg，余為鋁的軸承合48鋁和錫在固態(tài)下幾乎完全不溶解。20高錫鋁合金的成分：20%Sn、1%Cu，余為鋁顯微組織：在鋁的硬基體+顆粒狀錫的軟質(zhì)點(Cu溶于Al可強化基體)。特點：承載能力強，疲勞強度高、耐熱性、耐磨性和耐蝕性好，切削加工性、成本低等主要用于：高負荷的中、高速船用柴油機主軸承及連桿軸承。為了提高20高錫合金的性能，已將含錫量增加到30~40%。但含錫量增加容易使其疲勞強度降低。如40高錫鋁合金與巴氏合金相近，主要用于船用大型低速柴油機的十字頭軸承上。鋁基軸承合金的種類、代號、成分和性能、應(yīng)用，如表9-14、9-15所示。

鋁和錫在固態(tài)下幾乎完全不溶解。49第二節(jié)有色金屬及其合金黑色金屬-----鋼鐵材料有色金屬-----鋁、鎂、銅、鉛、鋅等及其合金第二節(jié)有色金屬及其合金黑色金屬-----鋼鐵材料50一、銅及銅合金純銅：紫銅銅合金：黃銅、青銅、白銅一、銅及銅合金純銅：紫銅511、紫銅紫銅的性能紫銅的代號及用途紫銅的熱處理1、紫銅紫銅的性能52紫銅即工業(yè)純銅，因其具有玫瑰紅色，表面形成氧化膜后呈紫色而名面心立方晶體結(jié)構(gòu)，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變比重8.96，熔點1083℃；優(yōu)良的導電性和導熱性，其導電性位居第二(僅次于銀)；逆磁性物質(zhì)(磁化系數(shù)為很小的負數(shù))；很好的耐蝕性極好的塑性，機械性能較低(表9-6)熱脆性：含有鉛、鉍，當進行熱加工時(一般為820~860℃)，造成脆性斷裂冷脆：含有硫、氧，銅在冷加工時易于產(chǎn)生破裂的現(xiàn)象紫銅即工業(yè)純銅，因其具有玫瑰紅色，表面形成氧化膜后呈紫色而名53代號：T1(99.95%Cu)、T2(99.90%Cu)、T3(99.7%Cu)、T4(99.5%Cu)。用途：船上主要用作柴油機的潤滑油管、鍋爐水管等和密封墊片代號：T1(99.95%Cu)、T2(99.90%Cu)、54紫銅在冷變形后通過再結(jié)晶退火，即將紫銅加熱到600~650℃，然后在水中冷卻，一方面去除其表面的灰黑色氧化皮(CuO)，另一方面紫銅得到軟化(消除加工硬化現(xiàn)象)在船上采用噴燈加熱至發(fā)紅而后水冷，達到軟化的目的。紫銅在冷變形后通過再結(jié)晶退火，即將紫銅加熱到600~650℃552、黃銅黃銅----銅鋅合金，根據(jù)化學成分的不同，分為普通黃銅和特殊黃銅。⑴普通黃銅：①成分和組織②

編號和用途、性能②

腐蝕⑵特殊黃銅①

錫黃銅①

錳黃銅①

鋁黃銅2、黃銅黃銅----銅鋅合金，根據(jù)化學成分的不同，分為普通黃56普通黃銅是由銅和鋅組成的二元合金普通黃銅是由銅和鋅組成的二元合金57黃銅含鋅量一般不超過47%單相黃銅：鋅<39%，形成固溶體(塑性很好，適于冷、熱加工)兩相黃銅：含鋅量在39~45%時，黃銅的組織為+(相是以化合物CuZn為基的固溶體，高溫下塑性好，適于熱加工，在溫度較低時則很脆，不宜冷加工)黃銅含鋅量一般不超過47%58編號："H"+兩位數(shù)字(H80，即表示含銅80%的黃銅)，鑄造黃銅，再加上"Z"機械性能：與鋅的含量有直接關(guān)系。如圖9-7所示。鋅的含量達30%時，黃銅的塑性最大;含鋅量達到45%時，黃銅的強度最大鑄造性能：優(yōu)良耐蝕性：在大氣、尤其是有機氟化物(氟利昂12-CF2Cl2)中應(yīng)用：用于制作冷凝管、水泵零件、散熱片等，如表9-8所示。編號："H"+兩位數(shù)字(H80，即表示含銅80%的黃銅)，鑄59普通黃銅的抗蝕性較好，與紫銅差不多。對大氣、海水、以及氨以外的堿性溶液的耐蝕性很高，但在氨、氨鹽和酸類介質(zhì)中的耐蝕性較差，特別是對硫酸、鹽酸的抗蝕很差“應(yīng)力腐蝕破裂”或“季裂”：含鋅大于7%(尤其是含鋅量大于20%)的黃銅經(jīng)冷加工后，在潮濕的大氣及海水中，特別是在有氨的環(huán)境中，容易產(chǎn)生腐蝕致使黃銅破裂的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：主要是有殘余應(yīng)力存在，有腐蝕性介質(zhì)含鋅量較高消除辦法：可進行低溫退火，退火溫度一般為260~300℃，時間一般1~3h。普通黃銅的抗蝕性較好，與紫銅差不多。對大氣、海水、以及氨以外60為了改善和提高普通黃銅的某些性能，如機械性能、抗蝕性及工藝性，在普通黃銅中加入Mn、Sn、Si、Pb、Al、Fe等元素而形成的黃銅，稱為特殊黃銅。特殊黃銅的編號方法是:"H"+主加元素符號+銅含量+主加元素含量。例如HSn70-1，表示主加元素為Sn，含量為1%、含銅70%，余為鋅的錫黃銅，如是鑄造的，則在編號前加"Z"。幾種常見特殊黃銅的成分和機械性能如表9-9所示。為了改善和提高普通黃銅的某些性能，如機械性能、抗蝕性及工藝性61錫元素：在海洋大氣、海水中的抗蝕性大大地提高，同時強度也得以提高，HSn70-1常用于制造冷卻器及冷凝器的管子。錫元素：在海洋大氣、海水中的抗蝕性大大地提高，同時強度也得以62錳元素：強度有較大的提高，同時還提高其在海水、氯化物及熱蒸氣中的耐蝕性。HMn58-2，用于制造螺旋槳軸的軸套ZHMn55-3-1，為鑄造錳黃銅中加入1%的Fe，提高機械性能，用于制造螺旋槳和蒸氣泵活塞等。錳元素：強度有較大的提高，同時還提高其在海水、氯化物及熱蒸氣63鋁元素：強度和硬度提高，改善黃銅的耐蝕性用于制造船舶上冷凝器管子等耐蝕零件如在鋁黃銅中加入適量的鎳、錳、鐵可獲得高強高、高耐蝕性的鋁錳鐵黃銅，可用于制造軍艦的螺旋槳等。鋁元素：強度和硬度提高，改善黃銅的耐蝕性643、青銅銅合金中除黃銅(Cu-Zn)和白銅(Cu-Ni)以外的合金均稱作青銅(1)

錫青銅：錫青銅的成分和性能無錫青銅：①鋁青銅

②鉛青銅③硅青銅④鈹青銅

3、青銅銅合金中除黃銅(Cu-Zn)和白銅(Cu-Ni)以外65青銅又分為錫青銅和無錫青銅。青銅的編號方法是:“Q”+主加元素符號+主加元素含量。例如QPb30表示含鉛30%、含銅70%的鉛青銅。青銅又分為錫青銅和無錫青銅。66以錫為主要或基本元素的銅合金稱為錫青銅。以錫為主要或基本元素的銅合金稱為錫青銅。67(1)

以Pb、Al、Mn、Si、Be為主要元素的銅合金稱為無錫青銅(1)

以Pb、Al、Mn、Si、Be為主要元素的68以鋁為主要合金元素的銅合金稱為鋁青銅。鋁青銅的機械性能如圖9-9所示機械性能----高于錫青銅和黃銅，耐蝕性----在大氣、海水及有機酸中比錫青銅、黃銅高，耐磨性----優(yōu)于錫青銅和黃銅以鋁為主要合金元素的銅合金稱為鋁青銅。69以鉛為主要元素的銅合金稱~為鉛青銅鉛青銅主要用作耐磨材料，QPb30為含鉛30%的鉛青銅，用于制做大功率高速柴油機軸承。以鉛為主要元素的銅合金稱~為鉛青銅70以硅為主要元素的銅合金稱為硅青銅QSi3-1為含硅3%、含錳1%的銅硅合金，常用于制造船舶輔機零件及排水系統(tǒng)管件。

以硅為主要元素的銅合金稱為硅青銅71以鈹為主要元素的銅合金稱為鈹青銅QBe2常用于制做重要彈簧、高速止回閥等。以鈹為主要元素的銅合金稱為鈹青銅724、白銅以鎳元素為主要合金元素的銅合金稱為白銅白銅的代號為:“B”+平均含鎳量。Bl9：含鎳量19%，其余為銅的白銅。白銅的代號、成分和機械性能：見表9-11所示。4、白銅以鎳元素為主要合金元素的銅合金稱為白銅73二、鋁及鋁合金

除純鋁外，鋁合金主要包括形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類1.

工業(yè)純鋁(1)

工業(yè)純鋁的性能及用途工業(yè)純鋁的代號和牌號2.鋁合金鋁合金的分類和代號鑄造鋁合金的用途

二、鋁及鋁合金

除純鋁外，鋁合金主要包括形變鋁合金和鑄造鋁合74性能工業(yè)純鋁的比重為2.7，熔點為660.4℃;有良好的導電性和導熱性，導電性僅次于銀、銅、金，居第四位;塑性好;通過冷、熱加工可制成各種型材;抗大氣腐蝕性能好強度很低，冷變形加工硬化后強度可達150~25OMN/m2，塑性降到50~60%用途：它主要用于制作電纜、電線，以及具有導熱和耐大氣腐蝕而對強度要求不很高的用品。性能工業(yè)純鋁的比重為2.7，熔點為660.4℃;有良好的75代號：是以所含雜質(zhì)(主要是鐵和硅)元素的量編制的，數(shù)字越大，純度則越低。工業(yè)純鋁分為冶煉產(chǎn)品和加工產(chǎn)品兩類。冶煉產(chǎn)品代號：Al-0O、Al-O、Al-l、Al-2、Al-3對應(yīng)的牌號稱為特一號鋁、特二號鋁、一號鋁、二號鋁、三號鋁。加工產(chǎn)品代號:Ll、L2、L3、L4、1，5、L6、L7，對應(yīng)的牌號稱為一號工業(yè)純鋁、…七號工業(yè)純鋁。代號：是以所含雜質(zhì)(主要是鐵和硅)元素的量編制的，數(shù)字越大，76鋁中加入適量的Cu、Mg、Si、Mn等合金元素，可獲得較高的強度，能用于制造承受載荷的機械零件。鋁中加入適量的Cu、Mg、Si、Mn等合金元素，可獲得較高的77工程材料之有色金屬及其合金課件78工程材料之有色金屬及其合金課件79在船上應(yīng)用較廣泛的鑄造鋁合金主要為鋁硅系列鑄造鋁合金。如ZL102，稱為普通硅鋁明。具有優(yōu)良的鑄造性、焊接性、相當好的抗蝕性、耐熱性。但缺點是鑄件致密度較小，強度不高。主要用于制造承受低載荷和形狀復(fù)雜但強度不高的鑄件，如手柄、罩殼、手輪等ZL108，2L110稱為特殊硅鋁明，主要用于制造船用中高速柴油機、汽車和拖拉機或汽油機的活塞，或工作溫度在250C以下的零件。鋁合金的分類、代號及性能特點見表9-12所示。在船上應(yīng)用較廣泛的鑄造鋁合金主要為鋁硅系列鑄造鋁合金。80三、軸承合金

軸承：滾動軸承、滑動軸承

軸瓦的結(jié)構(gòu)及對軸承材料的要求巴氏合金：⑴錫基巴氏合金⑵

鉛基巴氏合金

銅基軸承合金：⑴鉛青銅(2)錫青銅

鋁基軸承合金：(1)低錫鋁合金(2)鋁鋅鎂合金(3)高錫鋁合金三、軸承合金軸承：滾動軸承、滑動軸承81在滑動軸承中，制造軸瓦及內(nèi)襯的合金稱為軸承合金軸瓦是由瓦殼和瓦襯----耐磨合金組成。圖9-11在滑動軸承中，制造軸瓦及內(nèi)襯的合金稱為軸承合金82軸瓦的結(jié)構(gòu)，共有三種形式：(1)

兩半式厚壁軸瓦圖9-12(1)。軸瓦的厚度：>0.064D(D為軸徑)，耐磨合金層厚度：≈0.75~2mm。用：中、低速柴油機的主軸承、曲柄銷軸承及十字頭軸承等。瓦殼材料：低碳鋼；耐磨合金：巴氏合金。(2)

兩半式薄壁軸瓦圖9-12(b)軸瓦的厚度≈0.02~0.065D(D為軸徑)；耐磨合金層厚度≈0.2~0.7mm；用：中、高速柴油機的軸承上瓦殼材料：低碳鋼；耐磨合金：巴氏合金、銅基軸承合金或鋁基軸承合金等。(3)

整體式軸瓦圖9-12(c)銅基軸承合金軸瓦，由鋼殼與鉛青銅耐磨合金構(gòu)成；用：筒狀活塞式柴油機連桿小端軸瓦及搖臂軸瓦。

軸瓦的結(jié)構(gòu)，共有三種形式：83軸瓦材料應(yīng)滿足下列要求(在磨損不可避免的情況下應(yīng)從軸瓦材料上確保軸的磨損最小):①

在工作溫度下具有足夠的強度和硬度以及疲勞強度，足夠的塑性和韌性;②

具有低的摩擦系數(shù)，較高的耐磨性，良好的抗咬合性、磨合性和親油性;③

具有良好的耐蝕性、導熱性和較小的膨脹系數(shù);④

良好的工藝性，易于鑄造和切削加工。較理想的結(jié)構(gòu)一般為：在軟基體上分布著硬質(zhì)點(約占13~30%)或在硬基體上分布著軟質(zhì)點(圖9-13)。軸瓦材料應(yīng)滿足下列要求(在磨損不可避免的情況下應(yīng)從軸瓦材料上84巴氏合金(又稱白合金或烏金)：分為錫基巴氏合合和鉛基巴氏合金兩種巴氏合金(又稱白合金或烏金)：分為錫基巴氏合合和鉛基巴氏85(1)

Sn(為主)+Sb、Cu(少量)牌號：“ZCh”+基本元素和主元素的符號+主加元素和輔加元素的百分含量。如：ZChSnSbl1-6：l1%Sb(主加元素)，6%Cu(輔加元素)。組織結(jié)構(gòu)：軟基體上分布著硬質(zhì)點。如圖所示。特點：①摩擦系數(shù)小，耐磨性好，基體有很好的塑性和韌性;②具有良好的導熱性、抗蝕性和工藝性。③如疲勞強度隨著溫度升高而下降，最高工作溫度小于110℃。用：船用中低速柴油機主軸承、曲柄銷軸承和十字頭軸承，船舶中間軸承等。(1)

Sn(為主)+Sb、Cu(少量)86相軟基體----銻溶于錫的晶格硬質(zhì)點----SnSb為基的固溶體相軟基體----銻溶于錫的晶格硬質(zhì)點----SnSb為基87基本成分：Pb+Sb，同時還含有Sn+Cu代號、成分和性能如表9-13所示。組織結(jié)構(gòu)：在軟基體上分布著硬質(zhì)點，如圖所示特點：①

較好的抗壓強度、耐磨性、嵌藏性，②

韌性和疲勞強度較低，導熱性、耐蝕性較差，工作溫度一般不超過120℃。總的說來，鉛基巴氏合金的性能不如錫基巴氏合金、可作為錫基巴氏合金的代用材料。用：中速、中等負荷且沖擊作用不大的機器軸承，如船舶輔機的壓縮機、起貨機、錨機等的軸承上?；境煞郑篜b+Sb，同時還含有Sn+Cu88(+)共晶軟基體+SnSb硬質(zhì)點(+)共晶軟基體+SnSb硬質(zhì)點89Cu+Pb(為主)常用的軸承耐磨材料：鉛青銅、錫青銅和鋁青銅。Cu+Pb(為主)90ZQPb30組織：Pb(顆粒)十Cu(基體)，形成了軟顆粒+硬基體，如圖9-16。特點：①

保持住潤滑油膜和降低摩擦系數(shù)的作用，優(yōu)良的耐磨性②