第六單元 有色金屬

單元六有色金屬項目一

銅及銅合金項目二

鋁及鋁合金項目三

鈦及鈦合金有色金屬——黑色金屬以外的金屬，也稱非鐵金屬。輕金屬——密度小于3.5g/cm3（鋁、鎂、鈹?shù)龋┑挠猩饘?。重金屬——密度大?.5g/cm3（銅、鎳、鉛等）的有色金屬。導(dǎo)言項目一

銅及銅合金一、純銅（Cu）二、銅合金銅及銅合金的分類一、純銅（Cu）銅絲呈紫紅色，故又稱為紫銅；密度：8.96×103kg/m3；熔點：1083℃；導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性僅次于金和銀。

按化學(xué)成分不同：工業(yè)純銅和無氧銅。我國工業(yè)純銅有三個牌號：一號銅（99.95%Cu），代號T1

二號銅（99.90%Cu），代號T2

三號銅（99.70%Cu），代號T3。無氧銅含氧量極低，不大于0.003%，其代號有TU1、TU2，“U”是“無”字漢語拼音字首。純銅的牌號、化學(xué)成分和用途

二、銅合金

為了滿足制作結(jié)構(gòu)件的要求，工業(yè)上廣泛采用在銅中加入合金元素而制成性能得到強化的銅合金，常用的銅合金可分為：1．黃銅2．白銅3．青銅1．黃銅

黃銅是以鋅為主加合金元素的銅合金，具有良好的機械性能，易加工成形，對大氣、海水有相當(dāng)好的抗蝕能力。

按所含合金元素的種類可分為普通黃銅和特殊黃銅；按生產(chǎn)方式可分為壓力加工黃銅和鑄造黃銅。（1）普通黃銅

普通黃銅是Cu—Zn的二元合金。普通黃銅又分為單相黃銅和雙相黃銅：

單相黃銅——當(dāng)鋅含量小于39％時，鋅全部溶于銅中形成α固溶體。

雙相黃銅——當(dāng)鋅含量大于等于39％時，除了有α固溶體外，組織中還出現(xiàn)了以化合物CuZn為基體的β固溶體。鋅含量對黃銅力學(xué)性能的影響（2）特殊黃銅

在普通黃銅的基礎(chǔ)上加入Sn、Si、Mn、Pb、Al等元素，形成的銅合金。根據(jù)加入元素不同，分別稱為錫黃銅、硅黃銅、錳黃銅、鉛黃銅和鋁黃銅等。

普通壓力加工黃銅牌號：H+平均含銅量。例如：H62表示含銅62%，其余為Zn的普通黃銅。特殊壓力加工黃銅牌號：H+主加元素符號（除鋅外）+平均含銅量+主加元素平均含量。例如：HMn58－2，表示含銅量為58%、含錳量為2%的特殊黃銅。鑄造黃銅（包括普通黃銅和特殊黃銅）牌號：ZCu+主加元素符號+主加元素含量+其他加入元素的元素符號及含量組成。例如：ZcuZn38，ZCuZn40Mn2等。2．白銅

白銅是以鎳為主加合金元素的銅合金。具有很好的冷熱加工性能，不能進行熱處理強化，只能用固溶強化和加工硬化來提高強度。牌號：B＋鎳含量。三元以上的白銅牌號：B＋第二個主添加元素符號及除基元素銅外的成份數(shù)字組表示。例如：B30表示含Ni量為30%的白銅。

BMn3－12表示含Mn為3%，含Ni為12%的錳白銅。3．青銅

除了黃銅和白銅外，所有的銅基合金都稱為青銅。按主加元素種類的不同，青銅可分為錫青銅、鋁青銅、硅青銅和鈹青銅等。按生產(chǎn)方式也可分為壓力加工青銅和鑄造青銅兩類。古代青銅文化

壓力加工青銅牌號：Q＋主加元素的元素符號及含量＋其他加入元素的含量。例如：QSn4－3表示含錫量為4％，含鋅量為3%，其余為銅的錫青銅。

QAl7表示含鋁量為7%，其余為銅的鋁青銅。

鑄造青銅的牌號和鑄造黃銅的牌號：ZCu+主加元素符號+主加元素含量+其他加入元素的元素符號及含量組成。例如：

ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl9Mn2。（1）錫青銅

錫青銅是以錫為主要合金元素的銅合金，是人類歷史上應(yīng)用最早的金屬。鑄態(tài)錫青銅的力學(xué)性能與含錫量的關(guān)系（2）鋁青銅

含鋁量為5%~12%。（3）鈹青銅

含鈹量為1.7%~2.5%。（4）硅青銅

項目二

鋁及鋁合金鋁是一種具有良好的導(dǎo)電傳熱性及延展性的輕金屬。鋁中加入少量的銅、鎂、錳等，形成堅硬的鋁合金。一、鋁及鋁合金的性能特點二、鋁及鋁合金的分類、代號、牌號和用途鋁及鋁合金的應(yīng)用一、鋁及鋁合金的性能特點1．密度小，熔點低，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好，磁化率低

2．抗大氣腐蝕性能好

3．加工性能好二、鋁及鋁合金的分類、代號、牌號和用途鋁及鋁合金的分類1．純鋁（Al）

按純度分為高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁。

高純鋁：99.93%～99.996%，用于科研，代號L01～L04。

工業(yè)高純鋁：99.85%～99.9%，用于作鋁合金的原料、特殊化學(xué)器械等，代號L00、L0。

工業(yè)純鋁：98.0%～99.0%，用作管、線、板材和棒材，代號L1～L6。高純鋁后的編號數(shù)字越大，純度越高；工業(yè)純鋁代號后的編號數(shù)字越大，純度越低。2．鋁合金

根據(jù)成分特點和生產(chǎn)方式不同分：變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金根據(jù)性能不同分：防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁。

防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁代號分別用LF、LY、LC、LD等字母及一組順序號表示，如LF5、LY1、LC4、LD5。鑄造鋁合金按加入的主要合金元素的不同，又分為Al－Si系、Al－Cu系、Al－Mg系和Al－Zn系合金，其代號用ZL＋3個數(shù)字表示，其中第一位數(shù)字表示合金的類別（1為Al－Si系，2為Al－Cu系，3為Al－Mg系，4為Al－Zn系），后兩位為合金的序號。按國家標(biāo)準(zhǔn)（GB3190－1982）規(guī)定：（GB/T16474一1996)規(guī)定：我國變形鋁及鋁合金采用國際四位數(shù)字體系牌號和四位字符體系牌號兩種命名方法。按化學(xué)成分已在國際牌號注冊組織注冊命名的鋁及鋁合金，直接采用四位數(shù)字體系牌號；國際牌號注冊組織未命名的，則按四位字符體系牌號命名。兩種牌號命名方法的區(qū)別僅在第二位，字符體系牌號第二位為英文大寫字母。目前，我國的鋁合金生產(chǎn)廠家和企業(yè)已普遍采用此標(biāo)準(zhǔn)。3．鋁合金的強化

在鋁合金的相圖中，將B溶質(zhì)含量在D～F之間的變形鋁合金加熱到α相區(qū)，經(jīng)保溫后迅速水冷（這種淬火稱固溶處理），在室溫下得到過飽和的α固溶體。這種組織是不穩(wěn)定的，在室溫下放置或低溫加熱時，有分解出強化相過渡到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向，而使強度和硬度明顯提高，這種現(xiàn)象稱為時效。在室溫下進行的時效稱為自然時效。在加熱條件下進行的時效稱為人工時效。含銅4%的鋁合金的自然時效曲線項目三

鈦及鈦合金一、純鈦（Ti）二、鈦合金一、純鈦（Ti）

純鈦是一種銀白色具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象的金屬；在882℃以下為密排六方晶格，稱為α—鈦（α—Ti），在882℃以上為體心立方晶格，稱為β—鈦（β—Ti）。密度?。?.58g/cm3），熔點高（1677℃），熱膨脹系數(shù)小，塑性好，容易加工成形；在550℃以下有很好的耐蝕性，不易氧化，在海水和蒸汽中的抗蝕能力比鋁合金、不銹鋼和鎳合金好。二、鈦合金（α型、α+β型、β型）1．α－鈦合金

主要合金化元素有Al和Sn。在室溫或較高溫度時均為單相α固溶體組織，不能熱處理強化。常溫下，它的硬度低于其他鈦合金，但高溫（500~600℃）條件下其強度最高，α－鈦合金組織穩(wěn)定，焊接性良好。2．β－鈦合金

β－鈦合金中主要加入銅、鉻、鋁、釩和鐵等促使β相穩(wěn)定的元素，它們在正火或淬火時容易將高溫β相保留到室溫組織，得到較穩(wěn)定的β相組織。