第6章 有色金屬及其合金

第六章有色金屬及其合金鋁及鋁合金---鋁、鐵、鈦、鎂四大金屬之首銅及銅合金滑動(dòng)軸承合金

第一節(jié)鋁及鋁合金一.工業(yè)純鋁特點(diǎn):密度小;導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能好;抗大氣腐蝕性好;塑性高、強(qiáng)度低;無(wú)磁性;分類鋁錠：如ZAl99.5：含鋁量99.5%的鑄造純鋁鋁材：1XXX表示，1A30表示99.3%原始純鋁二.鋁合金

1.分類鋁合金的分類：變形鋁合金（不能熱處理強(qiáng)化、能熱處理強(qiáng)化）鑄造鋁合金一)退火1.形變鋁合金的退火:*消除應(yīng)力

*消除加工硬化,

降低硬度,便于冷塑性加工。2.鑄造鋁合金的退火:消除應(yīng)力;

均勻成分;2.熱處理二)形變鋁合金時(shí)效強(qiáng)化1.定義:在固溶處理后的合金隨時(shí)間延續(xù)而發(fā)生進(jìn)一步強(qiáng)化的現(xiàn)象。2.種類自然時(shí)效人工時(shí)效

含4%Cu的鋁合金自然時(shí)效曲線可以冷變形加工含4%Cu的鋁合金在不同溫度下的人工時(shí)效曲線溫度越高效果差，溫度低不進(jìn)行；過(guò)溫過(guò)時(shí)則過(guò)時(shí)效（軟化）時(shí)效硬化的原因：

單相固溶體快冷淬火得到過(guò)飽和固溶體，強(qiáng)硬度無(wú)明顯提高，塑韌性較好，時(shí)效時(shí)，過(guò)飽和固溶體中溶質(zhì)原子偏聚造成晶格嚴(yán)重畸變，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，提高了強(qiáng)度。如果溫度過(guò)高、保溫過(guò)長(zhǎng)則偏聚區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榛衔镂龀?，?qiáng)化現(xiàn)象消失。3.變形鋁合金

1.防銹鋁合金:主要合金元素錳、鎂，提高抗蝕性固溶強(qiáng)化+冷變形強(qiáng)化提高強(qiáng)度。時(shí)效硬化效果弱。抗蝕性、塑性好，可沖可焊，切削性能差。用于油箱、防銹蒙皮、窗框、燈具等。例：5A052XXX2~8:主要合金元素為Cu、Mn、Si、Mg、Mg+Si、Zn、其他元素X:改型情況，A為原始純鋁XX:編號(hào)飛機(jī)翼梁(腹板為硬鋁合金2.硬鋁合金:主要合金元素Cu、Mg。通過(guò)時(shí)效產(chǎn)生偏聚強(qiáng)化相提高強(qiáng)度。缺點(diǎn)：1.耐蝕性不高。2.熱處理溫度區(qū)間小飛機(jī)中等受力件，如螺旋槳葉片例：2A123.超硬鋁合金:主要合金元素：Cu、Mg、Zn。通過(guò)時(shí)效產(chǎn)生偏聚強(qiáng)化相得到最高的硬度和強(qiáng)度。但耐蝕性較差，采用純鋁包鋁。飛機(jī)起落架、大梁。例：7A04飛機(jī)主起落架4.鍛鋁合金

:

少量Mg、Si、Cu

等具有良好的熱塑性,通過(guò)時(shí)效產(chǎn)生偏聚強(qiáng)化相提高強(qiáng)硬度。飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)上高載荷鍛件或者模鍛件。例：2A12,2A50壓氣機(jī)葉片4.鑄造鋁合金代號(hào)：ZLXXX

ZL：鑄鋁X（1~4）：鋁硅、鋁銅、鋁鎂、鋁鋅XX：編號(hào)1.鋁硅系(

ZL101～ZL111):共晶鑄造性能佳--共晶----經(jīng)（鈉鹽）變質(zhì)處理細(xì)化晶粒，并變組織為亞共晶，綜合提高塑性強(qiáng)度----加入強(qiáng)化元素（銅、鎂）可時(shí)效硬化，偏聚CuAl2，Mg2Si強(qiáng)化相活塞(裙部為鋁硅合金)2.鋁銅系

(

ZL201～ZL203):強(qiáng)塑性較好，耐熱不耐蝕，鑄造性能差汽缸頭3.鋁鎂系

(

ZL301、ZL302):強(qiáng)度高，耐蝕不耐熱，鑄造性能差，加工效果好4.鋁

鋅系(

ZL401、ZL402):強(qiáng)度較高、鑄造性好（壓鑄）,耐熱耐蝕差。不必?zé)崽幚?，自然時(shí)效即可大型空壓機(jī)活塞(ZL401)

第二節(jié)銅及銅合金一.工業(yè)純銅（紫銅、電解銅）性能特點(diǎn):密度大;導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能好;抗大氣腐蝕性好;塑性高;強(qiáng)度低;無(wú)磁性;分類工業(yè)純銅T1-T3雜質(zhì)增加，鉛、鉍引起熱脆

硫、氧引起冷脆無(wú)氧銅TU，含氧小于0.003%用途:塑性好，冷變形加工為板、帶、線材，則強(qiáng)度增加、塑性下降?？傮w上講強(qiáng)硬度不高，無(wú)法用作機(jī)械零件。二.銅合金黃銅（H）

:ZnH70含銅70%HPb59-1含銅59%，含鉛1%

白銅

（B）:Ni---耐蝕高電阻耐蝕零件及電阻、電偶

青銅（Q):除黃銅和白銅外的所有銅合金。QSn4-3含錫4%，含鋅3%錫青銅；QBe2含鈹2%鈹青銅加工產(chǎn)品

鑄造產(chǎn)品

（如ZCuZn38，含鋅38%)一.黃銅單相（銅的固溶體）黃銅wzn<39%，塑性比較好，適于冷熱壓力加工雙相（+CuZn固溶體）黃銅39%~45%，室溫較脆，適合熱壓力加工

32%固溶強(qiáng)化效果最好。其后塑性降，強(qiáng)度升，過(guò)45%則無(wú)用。

一般抗蝕性好，但>7%加工應(yīng)力導(dǎo)致蝕裂、脫鋅1)普通黃銅(銅鋅二元

)三、黃銅1、普通黃銅50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB+’bb(Mpa)(%)HB（1）黃銅的力學(xué)性能與含鋅量的關(guān)系黃銅的自裂與脫鋅:蝕裂---應(yīng)力腐蝕:黃銅在塑性變形后產(chǎn)生較大應(yīng)力,在潮濕空氣中或在微量氨的氣份中發(fā)生應(yīng)力腐蝕。鋅量越高,應(yīng)力腐蝕傾向越大。防止措施----去應(yīng)力退火脫鋅---鋅的電極電位遠(yuǎn)低于銅,所以鹽水中黃銅極易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。2)特殊黃銅(specialbrass)牌號(hào):HAl59-3組元:在黃銅中加入Al、Si、Sn、Mn提高耐蝕性;Si提高鑄造性能;Pb提高切削性能金獎(jiǎng)黃銅---H90彈殼黃銅---H70(H68)日用黃銅---H62(H59)法蘭閥閘閥冷凝器管3）黃銅的熱處理:去應(yīng)力退火:在200～300℃左右退火,提高加工硬化后的塑性

和彈性極限；消除應(yīng)力，

防止腐蝕。再結(jié)晶退火:在500～700℃左右退火,

消除加工硬化,恢復(fù)塑性。4）常用黃銅代號(hào)及用途單相黃銅H70,H68,塑性好，冷變形強(qiáng)化，用于散熱器、波紋管、彈殼；兩相黃銅H62,H59，強(qiáng)度高，切削性好特殊黃銅HPb59-1,切削性更好二.青銅普通青銅(錫青銅)特殊青銅(無(wú)錫青銅)1)錫青銅361014壓力加工鑄造成形σbα+δδαδ固溶體析出硬脆δ相、a+δδbwsn<5%冷變形加工5%~7%熱變形加工特點(diǎn)：耐磨、抗磁、低溫韌性好，海水、蒸汽、淡水中耐蝕性強(qiáng)于純銅與黃銅鑄造結(jié)晶溫度寬，流動(dòng)性差，偏析大，分散縮孔;體積收縮率小，尺寸接近鑄型。如ZCuSn10Zn2加工用如QSn4-3(Sn4%，其他元素3%）用于制造耐磨、抗磁、彈性、耐蝕零件2)特殊青銅（無(wú)錫青銅）

----比錫青銅更耐磨、耐蝕，力學(xué)性能更高1.硅青銅:QSi3–12.鉛青銅：

3.鋁青銅:QAl74.鈹青銅:QBe2;時(shí)效硬化效果非常好。彈性極限、屈服、抗拉、疲勞強(qiáng)度高，耐磨、耐蝕、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，焊接性能好。用于制造重要、精密、高溫、高速下工作的零件。第四節(jié)滑動(dòng)軸承合金一.定義:工件體軸軸瓦制造滑動(dòng)軸承軸瓦與內(nèi)襯的耐磨合金比滾動(dòng)軸承承壓大，工作平衡無(wú)聲，制造檢查方便。二.性能要求:1.足夠力學(xué)性能---抗壓強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性。2.高的耐磨性---摩擦系數(shù)低，磨合性好，抗咬合性及蓄油性好。3.耐熱耐蝕---高溫不軟，潤(rùn)滑油不腐蝕。各類型軸瓦三.組織要求:1.在高速中、低載荷情況下,用軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)組織的材料。軟基體被磨成油坑，保證潤(rùn)滑磨合性好；抗沖擊。硬質(zhì)點(diǎn)耐磨并承受載荷。潤(rùn)滑油空間軸硬質(zhì)點(diǎn)軟基體軸瓦錫基與鉛基軸承合金(巴氏合金)2.在高速重載荷情況下,用硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)組織的材料。承壓較高，但磨合性不好潤(rùn)滑油空間軸軟質(zhì)點(diǎn)硬基體軸瓦

鋁基軸承合金:

ZChAlSb4–1

銅基軸承合金:

ZCuPb30ZCuSn10Pb1

三.錫基與鉛基軸承合金(巴氏合金)1.Sn中含少量Sb（銻）Cu元素基