1、1南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics and Astronautics2l在工业生产中，通在工业生产中，通常把铁及其合金称常把铁及其合金称为为黑色金属黑色金属，把其，把其他非铁金属及其合他非铁金属及其合金称为金称为有色金属有色金属。 3l与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料，在国优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料，在国民经济中占有十分重要的地位。民经济中占有十分重要的地位。l例如，例如，铝、镁、钛铝、镁、钛等具有相对密度小，比强度高等具有相对密度小，比强度高
2、的特点，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶的特点，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等行业；等行业；l银、铜、铝银、铜、铝等具有优良导电性和导热性的材料广等具有优良导电性和导热性的材料广泛应用于电器工业和仪表工业；泛应用于电器工业和仪表工业；l铀、钨、钼、镭、钍、铍铀、钨、钼、镭、钍、铍等是原子能工业所必需等是原子能工业所必需的材料，等等。的材料，等等。48-1 铝及铝合金铝及铝合金8-1-1 工业纯铝工业纯铝 p纯铝是一种银白色的轻金属，熔点为纯铝是一种银白色的轻金属，熔点为660，具有，具有面心立方晶格，没有同素异构转变。纯铝的密度小面心立方晶格，没有同素异构转变。纯铝的密度小（只有（
3、只有2.72g/cm3）；导电性好，仅次于银、铜和金；）；导电性好，仅次于银、铜和金；导热性好，比铁几乎大三倍。导热性好，比铁几乎大三倍。p纯铝纯铝化学性质活泼化学性质活泼，在大气中极易与氧作用，在表，在大气中极易与氧作用，在表面形成一层牢固致密的氧化膜，可以阻止进一步氧面形成一层牢固致密的氧化膜，可以阻止进一步氧化，从而使它在大气和淡水中具有良好的抗蚀性。化，从而使它在大气和淡水中具有良好的抗蚀性。 5p纯铝按其纯度分为纯铝按其纯度分为高纯铝高纯铝、工业高纯铝工业高纯铝和和工业工业纯铝纯铝。p纯铝的牌号用纯铝的牌号用“铝铝”字汉语拼音字首字汉语拼音字首“L”和和其其后面的编号后面的编号表示。
4、高纯铝的牌号有表示。高纯铝的牌号有LG1、LG2、LG3、LG4和和LG5，“G”是高字的汉语拼音字是高字的汉语拼音字首，后面的数字越大，纯度越高，它们的含铝首，后面的数字越大，纯度越高，它们的含铝量在量在99.85%99.99%之间。之间。p工业纯铝的牌号有工业纯铝的牌号有L1、L2、L3、L4、L4-1、L5、L5-1、和、和L6。后面的数字表示纯度，数。后面的数字表示纯度，数字越大，纯度越低。字越大，纯度越低。 6l铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性。铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性。l铝合金常加入的元素主要有铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有等，
5、此外还有Cr、Ni、Ti、Zr、稀土、稀土等辅加元素。等辅加元素。 铝合金铝合金型材型材铝铸件铝铸件铝合金丝铝合金丝78-1-2 铝合金的分类铝合金的分类l铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。可将铝合金铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。可将铝合金分为分为变形铝合金变形铝合金和和铸造铝合金铸造铝合金两大类。变形铝合金两大类。变形铝合金又分为又分为可热处理强化可热处理强化和和不可热处理强化不可热处理强化两类。两类。铝合金分类铝合金分类示意图示意图8铸造铝合金铸造铝合金，则是将熔融的合金液直接浇入铸型，则是将熔融的合金液直接浇入铸型中获得成型铸件，要求合金应具有良好的铸造性能，中获得成型铸件，要求合金
6、应具有良好的铸造性能，如流动性好、收缩小、抗热裂性高。如流动性好、收缩小、抗热裂性高。变形铝合金变形铝合金，是指合金经熔化后浇成铸锭，再经，是指合金经熔化后浇成铸锭，再经压力加工（锻造、扎制、挤压等）制成板材、带材、压力加工（锻造、扎制、挤压等）制成板材、带材、棒材、管材、线材以及其它各种型材，要求具有较棒材、管材、线材以及其它各种型材，要求具有较高的塑性和良好的工艺成型性能。高的塑性和良好的工艺成型性能。98-1-3 铝合金的热处理铝合金的热处理 u可热处理强化变形铝合金的可热处理强化变形铝合金的热处理方法热处理方法:固溶处理固溶处理+ +时效。时效。固溶处理固溶处理是指将合金加热到固溶线以
7、上，保温并淬是指将合金加热到固溶线以上，保温并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。时效时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。度保温，以析出弥散强化相的热处理。 固溶热处理固溶热处理 (Solution treatment)淬火淬火(Quench)时时效处理效处理(Aging treatment)10p室温下进行的时效称室温下进行的时效称自然时效自然时效(Natural aging)；p加热条件下进行的时效称加热条件下进行的时效称人工时效人工时效(Artificial agi
8、ng )。u时效强化效果与时效强化效果与加热温度加热温度和和保温时间保温时间有关。有关。u温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰值温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰值,超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降，称为超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降，称为过过时效时效。u随时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间将随时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间将提前。提前。含含4%Cu铝合铝合金的时效曲线金的时效曲线 11铝合金时效强化与其在时效过程中所产生的铝合金时效强化与其在时效过程中所产生的组织组织有关。有关。以以Al4%Cu合金合金为例：在室温时的平衡组织为为例：在室温
9、时的平衡组织为+CuAl2（CuAl2即为平衡相即为平衡相），加热到固相线以上，），加热到固相线以上，第二相第二相CuAl2完全溶入完全溶入固溶体中，淬火后获得在铝中固溶体中，淬火后获得在铝中的过饱和固溶体，有的过饱和固溶体，有自发分解自发分解的倾向。当给予的倾向。当给予一定温一定温度与时间条件度与时间条件时便要发生分解，包括以下时便要发生分解，包括以下四个阶段：四个阶段： 12第一阶段：第一阶段：在过饱和在过饱和固溶体的某一晶面上产生铜原子偏聚固溶体的某一晶面上产生铜原子偏聚现象，形成铜原子富集区（现象，形成铜原子富集区（GP区区），从而使），从而使固溶体产生严固溶体产生严重的晶格畸变，位错
10、运动受到阻碍，合金强度提高。重的晶格畸变，位错运动受到阻碍，合金强度提高。第二阶段：第二阶段：随时间延长，随时间延长，GP区进一步扩大，并发生有序区进一步扩大，并发生有序化，便形成有序的富铜区，称为化，便形成有序的富铜区，称为GP区区，其成分接近，其成分接近CuAl2（相），成为中间状态，常用相），成为中间状态，常用表示。表示。的析出，进一步加重的析出，进一步加重了了相的晶格畸变，使合金强度进一步提高。相的晶格畸变，使合金强度进一步提高。第三阶段：第三阶段：随着时效过程的进一步发展，铜原子在随着时效过程的进一步发展，铜原子在GP区区继续偏聚。当铜与铝原子之比为继续偏聚。当铜与铝原子之比为1:2
11、时，形成与母相保持共格关时，形成与母相保持共格关系的过渡相系的过渡相。相出现的初期，母相的晶格畸变达到最大，合相出现的初期，母相的晶格畸变达到最大，合金强度达到峰值。金强度达到峰值。第四阶段：第四阶段：时效后期，过渡相时效后期，过渡相从铝基固溶体中完全脱落，从铝基固溶体中完全脱落，形成与基体有明显相界面的独立的稳定相形成与基体有明显相界面的独立的稳定相CuAl2，称为，称为相相。此。此时时相与基体的共格关系完全破坏，共格畸变随之消失，随着相与基体的共格关系完全破坏，共格畸变随之消失，随着相质点聚集长大，合金明显软化，强度、硬度降低。相质点聚集长大，合金明显软化，强度、硬度降低。 13Al4%C
12、u合金时效的基本过程可以概括为：合金时效的基本过程可以概括为：合金淬火合金淬火过饱和过饱和固溶体固溶体形成铜原子富集区（形成铜原子富集区（GP区）区）铜原子富集区有序化（铜原子富集区有序化（GP区）区）形成过渡相形成过渡相析出平衡相析出平衡相（CuAl2）+平衡的平衡的固溶体。固溶体。 148-1-4 铝合金的牌号、性能及用途铝合金的牌号、性能及用途 (1)变形铝合金变形铝合金变形铝及铝合金牌号表示方法变形铝及铝合金牌号表示方法 防锈铝合金：防锈铝合金：LF+序号序号 硬铝合金：硬铝合金： LY +序号序号 超硬铝合金：超硬铝合金：LC +序号序号 锻铝合金：锻铝合金： LD +序号序号铝合金
13、波纹管铝合金波纹管铝合金制品铝合金制品15常用变形铝合金常用变形铝合金a. 防锈铝合金防锈铝合金u主要主要是是Al-Mn和和Al-Mg系合金。系合金。uMn和和Mg的主要作用是提高的主要作用是提高抗蚀抗蚀能力和能力和塑性塑性，并起，并起固溶强化固溶强化作用。作用。u防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。u不能进行热处理强化，常利用不能进行热处理强化，常利用加工硬化加工硬化提高强度。提高强度。 卫星天线卫星天线（LF2）16汽化器汽化器(热交换管为热交换管为LF2
14、1)u常用的常用的Al-Mn系合金有系合金有 LF21（ 3A21 ），其抗蚀性，其抗蚀性和强度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆和强度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要弯曲、冲压加工的零件。钉等需要弯曲、冲压加工的零件。u常用的常用的Al-Mg系合金有系合金有 LF5（ 5A05 ），其密度比，其密度比纯纯铝小，强度比铝小，强度比Al-Mn合金高，合金高，在航空工业中得到广泛应用，在航空工业中得到广泛应用，如制造管道、铆钉及承受中如制造管道、铆钉及承受中等载荷的零件。等载荷的零件。17b. 硬铝合金硬铝合金l主要主要是是Al-Cu-Mg系合金，并含少量系合金，并含少量Mn。l
15、可进行时效强化，也可进行变形强化。可进行时效强化，也可进行变形强化。l强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。l常用硬铝合金常用硬铝合金LY11 (2A11)、 LY12 (2A12) ，用于制，用于制造冲压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁。造冲压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁。飞机翼梁飞机翼梁( (腹板腹板为硬铝合金为硬铝合金) )机翼各翼面位置图机翼各翼面位置图18c. 超硬铝合金超硬铝合金l属属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量系合金，并含有少量Cr和和Mn。l时效强化效果超过硬铝合金时效强化效果超过硬铝合金 。l强度最高；耐热性、
16、耐蚀性差。强度最高；耐热性、耐蚀性差。 飞机主起落架飞机主起落架l常用合金有常用合金有 LC4 (7A04 )、LC9 (7A09 )等，主要用于工作温度较等，主要用于工作温度较低、受力较大的结构件，如飞机低、受力较大的结构件，如飞机的大梁、起落架等。的大梁、起落架等。19d. 锻铝合金锻铝合金pAl-Mg-Cu-Si系合金：系合金： 可锻性好，力学性能高，可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模用于形状复杂的锻件和模锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。pAl-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金系耐热锻铝合金：常用牌号常用牌号有有LD7（ 2A
17、70 ）、LD8 （ 2A80 ）、LD9 （ 2A90 ）等等 。用于制造。用于制造150225下工作的零件，下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。如压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。压气机叶片压气机叶片20美美F-117隐身战斗机隐身战斗机（所用材料大部分是铝合金）（所用材料大部分是铝合金）高比强铝合金机翼高比强铝合金机翼21(2)铸造铝合金铸造铝合金 lAl-Si系：代号为系：代号为ZL1+两位数字顺序号两位数字顺序号lAl-Cu系：代号为系：代号为ZL2+两位数字顺序号两位数字顺序号lAl-Mg系：代号为系：代号为ZL3+两位数字顺序号两位数字顺序号lAl-Zn系：系： 代号为代号
18、为ZL4+两位数字顺序号两位数字顺序号22Al-Si系铸造铝合金系铸造铝合金又称硅铝明。其中又称硅铝明。其中ZL102（ZAlSi12）是含）是含12%Si的铝的铝硅二元合金，称为简单硅铝明。硅二元合金，称为简单硅铝明。在普通铸造条件下，在普通铸造条件下， 组织几乎全部为组织几乎全部为共晶体共晶体，由粗针状的硅晶体和由粗针状的硅晶体和 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。生产上通常用生产上通常用钠盐钠盐变质剂进行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
19、处理经变质处理 ZL102的铸态组织的铸态组织23加入其他合金元素加入其他合金元素(Cu，Mg)的的铝硅铸造合金称铝硅铸造合金称复杂复杂(或特殊或特殊)硅硅铝明。铝明。内燃机中的活塞内燃机中的活塞，在高速、高，在高速、高温、高压、变负荷下工作，所温、高压、变负荷下工作，所以要求制造活塞的材料必须比以要求制造活塞的材料必须比重小、高耐磨、高的耐蚀性、重小、高耐磨、高的耐蚀性、耐热性，还要求活塞材料的线耐热性，还要求活塞材料的线膨胀系数接近汽缸体的线膨胀膨胀系数接近汽缸体的线膨胀系数。复杂铝硅明基本上能满系数。复杂铝硅明基本上能满足这一要求，它是制造活塞的足这一要求，它是制造活塞的理想材料。理想材
20、料。活塞活塞( (裙部为铝硅合金裙部为铝硅合金) )24Al-Cu系铸造铝合金系铸造铝合金l这类合金的这类合金的耐热性好耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性，强度较高；但密度大，铸造性能、能、耐蚀性能差耐蚀性能差，强度低于，强度低于Al-Si系合金。系合金。l常用代号有常用代号有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。等。l主要用于制造在较高温度下主要用于制造在较高温度下工作的高强零件，如内燃机工作的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。汽缸头、汽车活塞等。汽缸头汽缸头25Al-Mg系铸造铝合金系铸造铝合金这类合金的这类合金的耐蚀性好耐蚀性好，强度高，强度高，密度小密度小
21、；但铸造性能；但铸造性能差，耐热性低。差，耐热性低。常用代号为常用代号为ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等。等。主要用于制造外形简单、主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，如舰介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。船配件、氨用泵体等。鼓风机用密封件鼓风机用密封件(ZL102)及抗及抗空架件空架件(ZL301)26Al-Zn系铸造铝合金系铸造铝合金l这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差化；但密度大，耐蚀性较差。大型空压机活塞大型空压机活塞(Z
22、L401)l常用代号为常用代号为ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等。等。l主要用于制造形状复杂受力较主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机、仪器零件。小的汽车、飞机、仪器零件。278-2-1 工业纯钛工业纯钛 u纯钛密度小（纯钛密度小（4.5g/cm3），熔点高（），熔点高（1667）。）。u在在882.5发生同素异构转变发生同素异构转变 -Ti -Ti。 -Ti 882.51667具有具有体心立方体心立方晶格；晶格； -Ti 882.5以下具有以下具有密排六方密排六方晶格。晶格。u纯钛比强度高，塑性、低温韧性和耐蚀性好。纯钛比强度高，塑性、低温韧性和耐蚀性
23、好。8.2 钛及钛合金钛及钛合金28u工业纯钛的纯度为工业纯钛的纯度为99.5%99.0%，其性能很大程，其性能很大程度上取决于氧的含量。度上取决于氧的含量。u工业纯钛可分为工业纯钛可分为TA1，TA2，TA3等三个牌号，编等三个牌号，编号越大，杂质越多。工业纯钛长期工作温度可达号越大，杂质越多。工业纯钛长期工作温度可达300。29u纯钛用于纯钛用于350以下工作、以下工作、强度要求不高的零件，强度要求不高的零件，如石油化工用热交换器、如石油化工用热交换器、反应器，海水净化装置反应器，海水净化装置及舰船零部件。及舰船零部件。 钛钢复合反应釜钛钢复合反应釜钛管换热器钛管换热器钛制蒸馏塔钛制蒸馏塔
24、308-2-2 钛的合金化钛的合金化纯钛加入合金元素形成钛合金。纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金具有同素异钛合金具有同素异构转变，转变的温度随加入的合金元素的性质和含构转变，转变的温度随加入的合金元素的性质和含量而定。量而定。加入的合金元素通常按其对钛的同素异构转变温度加入的合金元素通常按其对钛的同素异构转变温度的影响分成的影响分成三类三类：扩大扩大相区相区，使，使转变的温度升高的元素称为转变的温度升高的元素称为相稳定元素，如相稳定元素，如Al、O、N、C、B等；等；扩大扩大相区相区，使，使转变的温度降低的元素称为转变的温度降低的元素称为相稳定元素，如相稳定元素，如Mo、V、Cr、Nb、Ta
25、及及稀土稀土；对相变温度影响不大对相变温度影响不大的元素称为中性元素，如的元素称为中性元素，如Zr、Sn等。等。31按退火组织，钛合金可分为：按退火组织，钛合金可分为：l 型钛合金型钛合金、 型钛合金型钛合金和和 + 型钛合金型钛合金三类。三类。l它们的牌号分别用它们的牌号分别用TA、TB、TC加顺序号加顺序号表示表示 。l如如TA5、TB2、TC4等。等。钛合金泵钛合金泵8-2-3 工业用钛合金工业用钛合金32(1) 型钛合金型钛合金l主加元素为主加元素为铝，铝，还有还有锡、硼锡、硼等。等。 l不能热处理强化不能热处理强化，通常在退火状态，通常在退火状态下使用，下使用，组织为单相组织为单相
26、固溶体固溶体。 l强度低于其他两类钛合金，但高温强度低于其他两类钛合金，但高温强度、低温韧性及耐蚀性优越。强度、低温韧性及耐蚀性优越。 钛合金氢泵诱导轮钛合金氢泵诱导轮钛合金氢泵壳体钛合金氢泵壳体33l常用牌号常用牌号有有TA5、TA7等等 l主要用于制造主要用于制造500以下工作的零件，如飞机压气以下工作的零件，如飞机压气机叶片、导弹的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣机叶片、导弹的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及飞船上的高压低温容器等。及飞船上的高压低温容器等。 钛合金卫星框架钛合金卫星框架钛合金液下泵钛合金液下泵34(2) 型钛合金型钛合金l加入的合金元素有加入的合金元素有钼、铬、钼、铬、钒、铝
27、钒、铝等。等。l经淬火加时效处理后，组经淬火加时效处理后，组织为织为 相基体上分布着细小相基体上分布着细小的的 相粒子。相粒子。l合金强度高，但冶炼工艺合金强度高，但冶炼工艺复杂，应用受到限制。复杂，应用受到限制。钛合金管钛合金管钛合金管应用钛合金管应用35l 型钛合金型钛合金有有TB1、TB2两个牌号。实际获得应两个牌号。实际获得应用的仅有用的仅有TB2一种。一种。l主要用于主要用于350以下工作以下工作的结构件和紧固件，如的结构件和紧固件，如飞机压气机叶片、轴、飞机压气机叶片、轴、弹簧、轮盘等弹簧、轮盘等。钛合金棒钛合金棒钛合金眼镜架钛合金眼镜架36(3) + 型钛合金型钛合金l加入的合金
28、元素有加入的合金元素有铝、钒、铝、钒、 钼钼 铬等。铬等。l可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的热强性、耐蚀性和低温韧性。的热强性、耐蚀性和低温韧性。钛合金列管式换热器钛合金列管式换热器37l + 型钛合金以型钛合金以TC4（Ti-6Al-4V）应用最广、用应用最广、用量最大，其经过淬火加时效处理后，组织为量最大，其经过淬火加时效处理后，组织为 + +时效析出的时效析出的针状针状 。+钛合金组织钛合金组织+钛合金组织（电镜）钛合金组织（电镜）38l + 型钛合金型钛合金主要用主要用于制造于制造400以下工以下工作的飞机压气机叶片、作的飞机压气机
29、叶片、火箭发动机外壳、火火箭发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料箭和导弹的液氢燃料箱部件及舰船耐压壳箱部件及舰船耐压壳体等。体等。 飞机发动机叶片、盘飞机发动机叶片、盘涡喷涡喷13A发动机发动机398-2-4 钛及钛合金的热处理钛及钛合金的热处理 主要热处理方式：退火、淬火、时效。主要热处理方式：退火、淬火、时效。(1)退火退火消除应力退火：消除应力退火：目的是消除工业纯钛和钛合金零目的是消除工业纯钛和钛合金零件加工或焊接后的内应力。退火温度一般为件加工或焊接后的内应力。退火温度一般为450650，保温，保温14小时，空冷。小时，空冷。再结晶退火：再结晶退火：目的是消除加工硬化。对于纯钛一目的是消
30、除加工硬化。对于纯钛一般用般用550690温度，而钛合金用温度，而钛合金用750800，保温，保温13小时，空冷。小时，空冷。40(2)淬火、时效处理淬火、时效处理u钛合金钛合金一般不进行一般不进行淬火和时效处理，淬火和时效处理，钛合金和（钛合金和（）钛合金可进行淬火时效处理提高强度、硬度。钛合金可进行淬火时效处理提高强度、硬度。u钛合金的淬火温度一般选在钛合金的淬火温度一般选在两相区的上部范围，淬两相区的上部范围，淬火后部分火后部分保留下来，细小的保留下来，细小的相变成介稳定相变成介稳定相或相或相或相或两者均有（两者均有（决定于决定于稳定化元素的含量稳定化元素的含量），经时效后可），经时效后
31、可获得好的综合机械性能。获得好的综合机械性能。u一般淬火温度为一般淬火温度为760950，保温，保温560分，水中冷却。分，水中冷却。钛合金的时效温度一般在钛合金的时效温度一般在450550之间，时间为几之间，时间为几小时至几十小时。小时至几十小时。418-3-1 铜及铜合金的性能特点铜及铜合金的性能特点l纯铜纯铜呈紫红色，又称呈紫红色，又称紫铜紫铜，面心立方，面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。晶格，无同素异构转变，无磁性。 l纯铜具有优良的导电性和导热性，在纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。性。塑性好。 铜离心铸件
32、铜离心铸件离心铸造铜蜗轮离心铸造铜蜗轮8-3 铜及铜合金铜及铜合金42l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，既提高强度，又保持纯铜特性。，既提高强度，又保持纯铜特性。l铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大类。类。铜管铜管铜冷却器铜冷却器438-3-2 黄铜黄铜l以以锌锌为主要合金元素的铜合金称为为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜。l黄铜按化学成分可分为黄铜按化学成分可分为普通黄铜普通黄铜和和特殊黄铜特殊黄铜。l按工艺可分为按工艺可分为加工黄铜加工黄铜和和铸造黄铜铸造黄铜。 法兰阀法兰阀闸阀闸阀44(1) 普通黄铜
33、普通黄铜p铜与锌的二元合金称为普通黄铜。铜与锌的二元合金称为普通黄铜。p加工普通黄铜的牌号为：加工普通黄铜的牌号为：H（黄）（黄）+ 表示铜平均百分表示铜平均百分含量的数字含量的数字，如，如H68。p从铜锌合金相图可以从铜锌合金相图可以看出黄铜有看出黄铜有 和和 + + 两种组织，分别称两种组织，分别称单单相黄铜相黄铜和和两相黄铜两相黄铜。 45单相黄铜单相黄铜 两相黄铜两相黄铜 46u单相黄铜塑性好。单相黄铜塑性好。u常用牌号有常用牌号有H80、H70、H68。u适于制造冷变形零件，如弹壳、适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。冷凝器管等。l两相黄铜热塑性好，强度高。两相黄铜热塑性好，强度
34、高。l常用牌号有常用牌号有H59、H62。l适于制造受力件，如垫圈、弹簧、适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等导管、散热器等。冷凝器管冷凝器管汽车机油泵衬套汽车机油泵衬套47(2) 特殊黄铜特殊黄铜在普通黄铜的基础上加入在普通黄铜的基础上加入Al、 Fe、Si、Mn、Pb、 Sn、Ni 等元素形成等元素形成特殊黄铜。特殊黄铜。 加工特殊黄铜的牌号为：加工特殊黄铜的牌号为：H（黄）（黄）+主加元素符号（主加元素符号（Zn除外）除外）+铜平均百分含量铜平均百分含量+主加元素平均百分含量主加元素平均百分含量，如，如HPb59-1。 特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，且铸造性能得特殊黄铜强度、
35、耐蚀性比普通黄铜好，且铸造性能得以改善。以改善。 黄铜制品黄铜制品48常用牌号有常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe95-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等。等。主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。桨、轴承、衬套及阀体等。 498-3-3 青铜青铜l除除黄铜黄铜和和白铜白铜外的其他铜合金统称为外的其他铜合金统称为青铜。青铜。 l加工青铜的牌号为加工青铜的牌号为：Q +主加元素符号及其平均百分主加元素符号及其平均百分含量含量+其他元素平均百分含量其他元素平均百分含量
36、l如如QSn4-3（含（含4%Sn、3%Zn )。l常用青铜有常用青铜有锡青铜、铝青铜、锡青铜、铝青铜、 铍青铜、硅青铜、铅青铜铍青铜、硅青铜、铅青铜等等。 青铜制品青铜制品50(1)锡青铜锡青铜l以锡为主加元素的铜合金，以锡为主加元素的铜合金， 锡含量一般为锡含量一般为314%。 l锡青铜铸造流动性差，铸件锡青铜铸造流动性差，铸件 密度低，易渗漏，体积收缩率在有色金属中最小密度低，易渗漏，体积收缩率在有色金属中最小 。l锡青铜具有良好的锡青铜具有良好的耐蚀性耐蚀性，在大气、海水及无机盐溶，在大气、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸和氨液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸
37、、盐酸和氨水中的耐蚀性较差。水中的耐蚀性较差。 51l常用牌号常用牌号QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1。l主要用于耐蚀承载件，如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗主要用于耐蚀承载件，如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等轮、垫圈等。 方螺母方螺母船用青铜软船用青铜软管快速接头管快速接头阀阀( (锡青铜阀锡青铜阀体、阀盖体、阀盖) )52(2)铝青铜铝青铜l以铝为主加元素的铜合以铝为主加元素的铜合 金，铝含量为金，铝含量为511%。l强度、硬度、耐磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和强度、硬度、耐磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。
38、 l常用牌号有常用牌号有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。等。l主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。大型水力发电设备中的抗磨环大型水力发电设备中的抗磨环53(3)铍青铜铍青铜l以铍为主加元素的铜合金以铍为主加元素的铜合金,铍含量为铍含量为1.72.5%。l具有高的强度、具有高的强度、弹性极限弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工性能，但价格较贵。导电性、导热性、冷热加工性能，但价格较贵。l常用
39、牌号有常用牌号有QBe2、QBe1.7、QBe1.9等等 。l用于重要的用于重要的弹性件弹性件、耐磨件，如精、耐磨件，如精 密弹簧、膜片，高速、高压轴承及密弹簧、膜片，高速、高压轴承及 防爆工具、航海罗盘等重要机件。防爆工具、航海罗盘等重要机件。铍青铜制品铍青铜制品548-3-4 白铜白铜n以以镍镍为主要合金元素的铜合金称为主要合金元素的铜合金称 白铜，白铜，分分普通白铜普通白铜和和特殊白铜特殊白铜。普通白铜普通白铜是是Cu-Ni二元合金，具有较高的耐蚀性和抗二元合金，具有较高的耐蚀性和抗腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。普通白铜普通白铜牌号：牌号：B+镍的平
40、均百分含量镍的平均百分含量。常用牌号常用牌号B5、B19。用于在蒸汽和海水环境下工作的。用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械精密机械,仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器,蒸馏器蒸馏器,热交换器。热交换器。 白铜件白铜件55特殊白铜特殊白铜是在普通白铜基础上添加是在普通白铜基础上添加Zn、Mn、Al等元等元素形成的，分别称素形成的，分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜等。锌白铜、锰白铜、铝白铜等。耐蚀性、强度和塑性高，成本低。耐蚀性、强度和塑性高，成本低。常用牌号常用牌号BMn40-1.5（康铜）（康铜）、BMn43-0.5（考铜）（考铜）。l用于制造精密机械、仪表零件及用于制造精密机械、仪表零件及 医疗器械医疗器械等。等。康铜热偶康铜热偶白铜型材白铜型材
