1、热处理原理、工艺及设备热处理原理、工艺及设备有色合金热处理组织观察有色合金热处理组织观察一、实验目的一、实验目的1. 观察和分析有色合金的显微组织。观察和分析有色合金的显微组织。2. 了解有色合金的成分和显微组织对性能的影了解有色合金的成分和显微组织对性能的影响。响。l在工业生产中，通常把在工业生产中，通常把铁及其合金称为铁及其合金称为黑色金黑色金属属，把其他非铁金属及，把其他非铁金属及其合金称为其合金称为有色金属有色金属。 二、实验内容二、实验内容 有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有许多优良的特性，如特殊的电如特殊的电、磁、热性能，耐磁、热性能，耐蚀性能及高的比蚀性能及高的比强
2、度强度(强度与密度强度与密度之比之比)等，等，已成为现代工业中不可缺少的金属材料.AlFe各种材料在先进汽车中占的重量百分比各种材料在先进汽车中占的重量百分比1 1 铝及铝合金铝及铝合金 一、铝及铝合金性能特点一、铝及铝合金性能特点 纯铝具有银白色金属光泽，密纯铝具有银白色金属光泽，密度小度小(2.72 )，熔点低，熔点低(660.4), 导电、导热性能优良。导电、导热性能优良。 耐大气腐蚀，易于加工成形耐大气腐蚀，易于加工成形 。 具有面心立方晶格，无同素异具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。构转变，无磁性。铝合金制造的机翼铝合金制造的机翼 可将铝合金分可将铝合金分为为变形铝合金变形铝
3、合金和和铸造铝合金铸造铝合金两大类。两大类。 变形铝合金又变形铝合金又分为分为可热处理可热处理强化强化和和不可热不可热处理强化处理强化两类两类.铝合金分类示意图铝合金分类示意图二、铝合金的分类二、铝合金的分类l铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。 铸造铝合金铸造铝合金 包括：包括：Al- Si系、系、Al-Cu系、系、Al-Mg系、系、Al-Zn系系 Al-Si系铸造铝合金系铸造铝合金 l又称硅铝明。其中又称硅铝明。其中ZL102(ZAlSi12)是含是含12%Si的铝硅二元合的铝硅二元合金，称为简单硅铝明金，称为简单硅铝明. 57712.7% 在普通铸造条件下
4、，在普通铸造条件下， ZL102组织几乎全部为共晶体，由组织几乎全部为共晶体，由粗针状的硅晶体和粗针状的硅晶体和 固溶体组成，强度和塑性都较差。固溶体组成，强度和塑性都较差。 生产上通常用钠盐变质剂进行生产上通常用钠盐变质剂进行变质处理变质处理，得到细小均匀，得到细小均匀的共晶体加一次的共晶体加一次 固溶体组织，以提高性能。固溶体组织，以提高性能。未变质处理未变质处理 经变质处理经变质处理 ZL102的铸态组织的铸态组织2 2 铜及铜合金铜及铜合金 铜及铜合金性能特点铜及铜合金性能特点 纯铜呈紫红色，故又称紫铜，纯铜呈紫红色，故又称紫铜，具有面心立方晶格，无同素异具有面心立方晶格，无同素异构转
5、变，无磁性。构转变，无磁性。 纯铜具有优良的导电性和导热纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、淡水和冷凝水中性，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。有良好的耐蚀性。塑性好。 热轧铜合金热轧铜合金 铜合金常加元素为铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又保持了纯铜特性等，既提高了强度，又保持了纯铜特性. 铜合金分为铜合金分为黄铜、青铜、白铜黄铜、青铜、白铜三大类。三大类。铜管铜管铜与黄铜带铜与黄铜带（1）黄铜）黄铜 以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。a. 单相黄铜（单相黄铜（Zn39%） 塑性好
6、。塑性好。 常用牌号有常用牌号有H80、H70、H 68。 适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。b. 双相黄铜（双相黄铜（39%Zn45%） 热塑性好热塑性好, 强度高强度高. 常用牌号有常用牌号有H59、H62。 适于制造受力件，如垫圈适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。弹簧、导管、散热器等。黄铜的显微组织黄铜的显微组织 单相黄铜单相黄铜 两相黄铜两相黄铜 (2) 青铜青铜 除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。 常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅
7、青铜等。青铜等。 磷青铜：磷青铜：2%-8%Sn，0.1-0.4% p。Cu基有序的固溶体基有序的固溶体（白）（白）+富锡相（黑）。富锡相（黑）。3 3 轴承合金轴承合金 制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承合金。承合金。滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑 作用的重要部件，由轴承体作用的重要部件，由轴承体和轴瓦两部分组成。和轴瓦两部分组成。l与滚动轴承相比滑动轴承具与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大，工作平稳，有承载面积大，工作平稳，无噪音及拆装方便等优点。无噪音及拆装方便等优点。 1、锡基轴承合金、
8、锡基轴承合金 是以锡为主并加入少是以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成量锑、铜等元素组成的合金，熔点较低，的合金，熔点较低，是软基体硬质点组织是软基体硬质点组织类型的轴承合金。类型的轴承合金。工业上常用的是锡基工业上常用的是锡基、铅基轴承合金铅基轴承合金, 又称又称巴氏合金巴氏合金。l典型牌号为典型牌号为ZSnSb11Cu6。l(其组织为其组织为 基体基体+ +白亮块状白亮块状SnSb+SnSb+星状星状CuCu3 3SnSn)ZSnSb11Cu6合金的显微组织合金的显微组织 锡基轴承合金具有较锡基轴承合金具有较高的耐磨性、导热性、高的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性，摩耐蚀性和嵌藏性，摩擦系数和
9、热膨胀系数擦系数和热膨胀系数小，但疲劳强度较低，小，但疲劳强度较低，工作温度不超过工作温度不超过 150 ，价格高。，价格高。巴氏合金轴瓦巴氏合金轴瓦l广泛用于重型动力机械，如气轮机、涡轮机和内燃广泛用于重型动力机械，如气轮机、涡轮机和内燃机等大型机器的高速轴瓦。机等大型机器的高速轴瓦。 2、铅基轴承合金、铅基轴承合金 是以铅为主加入少是以铅为主加入少量锑、锡、铜等元量锑、锡、铜等元素的合金，也是软素的合金，也是软基体硬质点型轴承基体硬质点型轴承合金。合金。 典型牌号为典型牌号为ZPbSb16Sn16Cu2。ZPbSb16Sn16Cu2合金的显微组织合金的显微组织( + )共晶基体共晶基体+方块状方块状SnSb+针状针状Cu3Sn 铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金，但其成本低，高温强度好，有自如锡基轴承合金，但其成本低，高温强度好，有自润滑性。润滑性。l常用于低速常用于低速、低载条件下低载条件下工作的设备工作的设备,如汽车、拖如汽车、拖拉机曲轴的拉机曲轴的轴承等。轴承等。 内燃机轴瓦内燃机轴瓦三、实验要求三、实验要求1. 对每个试样进行观察，并将各试样显微组织用示意图画出；2. 比较变质与未变质的硅铝明显微组织特征；3. 比较单相黄铜与双相黄铜的成分、组织及性能特点；4. 比较不同巴氏合金的显微组织与力学性能。
