1、克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社全国高职高专教育规划教材全国高职高专教育规划教材克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料刘祖其刘祖其 主编主编克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社第第7章章 有色金属有色金属v7.1概述概述v7.2铝及铝合金铝及铝合金v7.3铜及其合金铜及其合金v7.4钛及钛合金钛及钛合金v7.5滑动轴承合金滑动轴承合金v7.6镁及镁合金镁及镁合金v7.7锌及锌合金锌及锌合金v7.8粉末冶金材料粉末冶金材料 v7.9 综合练习题综合练习题克
2、拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 工业上使用的金属材料习惯上可分为黑色金属和有色金属(也称非铁金属)两大类。黑色金属主要是指钢、铸铁、铬、锰金属。有色金属又称非铁金属，如铝、铜、锡、铅及其合金等。有色金属还包括有色合金，有色合金是以一种有色金属为基体加入一种或几种其他元素而构成的合金，即除钢铁之外的其他金属及其合金。有色金属材料与黑色金属材料相比产量低、价格高，但由于其具有某些特殊性能，在机械制造、化工、电器、航空、航天、冶金以及国防等领域得到广泛应用。本章主要介绍铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、轴承合金、镁及镁合金等。本章主要介
3、绍有色金属材料的分类、性能和应用等内容。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社7.1概述概述v 有色金属种类繁多，应用较广的是铝、铜、钛及其合金以及滑动轴承合金等。与黑色金属相比，有色金属成本高、冶炼复杂，但有色金属及其合金具有钢铁材料所没有的许多特殊的力学、物理和化学性能,在航空航天、机械交通、石油化工、空间技术、原子能、计算机、电力电器等领域得到了广泛的应用。本章主要介绍铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、滑动轴承合金、镁及镁合金、锌及锌合金。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社克
4、拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社7.2铝及铝合金铝及铝合金v7.2.1工业纯铝工业纯铝v7.2.2铝合金的分类铝合金的分类v7.2.3铝合金的热处理铝合金的热处理v7.2.4铝合金铝合金v7.2.5铸造铝合金铸造铝合金克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v7.2.1工业纯铝工业纯铝v 1、工业纯铝v 工业纯铝蕴量丰富，约占全部金属元素的 1/3，密度为2.7g/cm3，熔点为 660oC。呈银白色，有金属光泽，具有极好的塑性和低的强度（b=80100MPa，=30%50%）。结晶后
5、具有面心立方晶格，无同素异构转变。通过加工硬化可使其强度、硬度提高，但塑性下降。通过合金化铝合金强度可达500600MPa。工业钛合金按其使用状态组织的不同，可分为型钛合金、型钛合金和+型钛合金。其中+型钛合金应用最广。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 2、铝的性能v 铝的导电性、导热性好，仅次于银、金、铜。排在第四位。v 3、抗腐蚀好v 抗大气腐蚀性好，在空气中铝的表面可生成致密的氧化膜，可有效地隔绝铝和氧的接触，生成三氧化二铝，与大气隔绝，阻止表面的进一步氧化，保护了内部金属不被腐蚀。但不能耐酸、碱和盐的腐蚀。铝的磁化率低，接近
6、于非磁性材料，无火花材料。易冷热成形，可铸造各种形状的零件。v工业纯铝：指含铝量为99.0%一99.8%的铝,主要用于熔炼铝合金，制造电线、电缆、电器元件、换热器件，以及制作导热、导电、耐大气腐蚀等制品。不适合制作受力大的机械零件。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v7.2.2 铝合金的分类铝合金的分类v 在纯铝中加入适当量的硅、铜、镁、锌、锰等合金元素即可制成铝合金。铝合金保持了纯铝的基本物化性能。根据成分和生产工艺特点的不同，铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高
7、等教育出版社高等教育出版社v 1、形变铝合金v 由图7-2可知,成分位于D点左边的合金，在加热时能形成单相固溶体组织,使塑性上升，适合于压力加工，称为变形铝合金。形变铝合金又分不能热处理强化和能热处理强化两类:成分低于F的合金，因 固溶体的成分和相结构不随温度而改变，称为不能热处理强化的铝合金；成分在F点与D点之间的铝合金,由于固溶体成分随温度的改变而改变，属于能热处理强化的铝合金。v 2、铸造铝合金v 成分高于D点的合金，由于冷却时具有共晶反应发生,熔点低，流动性好，适于铸造，称为铸造铝合金。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社图7-2
8、 铝合金的一般相图 图7-3 Al-Cu合金相图 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v7.2.3铝合金的热处理铝合金的热处理v 1、固溶处理v 以铝铜合金为例，分析铝铜合金的热处理，将Wcu=4%的铝铜合金加热到单相区某一温度,经保温获得单相固溶体，然后进行水冷，得到单相过饱和固溶体组织。这种淬火热处理称固溶处理。铝铜合金相图如图7-3所示。自然时效曲线如图7-4所示。v 2、淬火后时效处理：v （1）自然时效处理 v在室温下放置足够的时间，伴随着其向稳定状态的转变会出现强度、硬度升高的现象，这种现象称为自然时效强化。固溶热处理后在时效
9、初始阶段(2h)，强度、硬度变化不大,这段时间称为孕育期。超过孕育期后，强度、硬度迅速增高,在515h内强化速度最快，经4-5昼夜后，强度达到最高值。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v （2）人工时效处理 v 为加速时效进行，采用人工时效。由图7-5可知，当时效温度超过150oC，保温一定时间后，合金即开始软化，温度越高或保温时间越长，软化速度越快。图7-4 4%Cu的铝铜合金自然时效曲线 图7-5 4%Cu铝铜合金人工时效曲线 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 3、回归处
10、理v 将自然时效后的铝合金在200250oC短时间加热(2-3min)，然后快速水冷至室温，可使合金的性能重新变软，又回到时效以前的状态。v 4、退火处理v （1）再结晶退火v 为了消除铝合金在冷变形过程中产生的加工硬化现象，再结晶退火温度一般在350450oC之间，适当保温后空冷。v (2）完全退火v 为了使半成品铝合金板材、型材软化，通常加热温度要高于该合金中化合物溶解的温度，保温后缓冷到一定温度。如硬铝合金在250300oC后空冷。v (3）去应力退火v 将零件加热到再结晶温度以下200300oC温度后一定时间后空冷。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教
11、育出版社高等教育出版社v7.2.4铝合金铝合金v 铝是目前工业中应用最广泛的有色金属。由于纯铝的强度低，不宜用来制作承受载荷的结构件,如果向铝中加入适量的硅、铜、镁和锰等合金元素，可制成较高强度的铝合金，若再经冷变形强化或热处理，可进一步提高强度。v 1、形变铝合金v 形变铝合金的组织大部分或全部为单相 a 固溶体，塑性好，加入合金元素量一般小于 5，可以进行冷热状态下的压力加工。v （1）防锈铝合金v 锈铝合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。锰和镁的主要作用是提高抗蚀能力和塑性，强度比纯铝高，塑性优良，不能用热处理强化，只能通过冷变形进行强化。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械
12、工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社（a）冲压零件（b）窗框（c）飞机行李架 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v （2）硬铝v 硬铝有Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mn系两类。是一种应用较广、可以进行时效强化的铝合金。这类铝合金经固溶和时效处理后能获得相当高的强度，抗拉强度可达420Mpa，故称硬铝。硬铝的耐腐蚀性比纯铝差，尤其是耐海洋大气腐蚀的性能较低，所以有些硬铝的板材常在其表面覆盖一层纯铝后使用。v (3)超硬铝v 超硬铝是Al-Cu-Mg-Zn系合金，含有少量的铬和锰，在硬铝基础上再加入锌后，其强度比硬铝更高，抗
13、拉强度为680MPa，硬度为 190HBW，故称超硬铝。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社(a)航空模锻件(b)飞机螺旋桨叶片 图7-7 硬铝实物图 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社飞机的起落架 图7-8 超硬铝实物图 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v (4)锻铝v 锻铝合金的力学性能与硬铝相近，但热塑性与耐蚀性较高，更适宜于
14、锻造，故称锻铝。锻铝分两类：一类是Al-Cu-Mg-Si系合金，常用牌号有LD2、LD5、LD6、LD10等。该合金塑性成形性好，有较高的机械性能，主要用于制造形状复杂的锻件和模锻件，如喷气发动机的压气机叶轮、导风轮及飞机上的接头、框架、支杆等。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社(a)压气机叶轮 (b)汽车拨叉模锻件(c)电力配件模锻件(d)铝锅 图7-9锻铝 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v7.2.5铸造铝合金铸造铝合金v 铸造铝合金是指以铝为基的铸造合金。具有良好的铸造性
15、能，抗腐蚀性能和切削加工性能，可制成各种形状复杂的零件，通过热处理可改善铸件的力学性能。v 铸造铝合金的种类很多，主要有AI-Si系、Al-Cu系、Al-Mg、Al-Zn系合金等。以铝硅系应用最广泛。代号用“ZL”(“铸铝”汉语拼音字首)加三位数字表示，第一位数表示合金类别（1为铝-硅系，2为铝-铜系，3为铝-镁系，4为铝-锌系），第二、三位数字为合金序号。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v1、Al-Si系铸造合金v 铝硅系铸造铝合金有简单硅铝合金和特殊硅铝合金。v （1）简单铝硅合金v 铝硅合金：由铝、硅两种元素组成的铝合金称为简单
16、铝硅合金。广泛用于制造重量轻，形状复杂，耐蚀，但强度要求不高的铸件。如内燃机活塞、气缸体、气缸头、气缸套、风扇叶片、形状复杂的薄壁零件，以及电机壳体、仪表的外壳，油泵壳体等。v （2）特殊硅铝合金v 为提高铝硅合金的强度，除铝硅外再加入铜、镁、锰等其他元素的铝合金称为特殊硅铝合金。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社(a)活塞(b)气缸体(c)气缸头(d)气缸套(e)油泵壳体(f)电机壳体 图7-10 铝硅铸造铝合金 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 2、Al-Cu系铸造铝合金
17、v 铝铜合金：这类合金的Wcu=4%14%。铜在铝中有较大的溶解度，且随温度发生变化，因此这类合金可以通过固溶时效强化提高其强度。加入镍、锰可提高其耐热性，可用于制作高强度或在200300oC条件下不受冲击工作的零件，如内燃机汽缸头、活塞等。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社(a)内燃机汽缸 (b)内燃机汽缸盖(c)方向盘(d)汽车轮 图7-11 铝铜合金铸造件 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社图7-11 铝铜合金铸造件 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械
18、工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 3、Al-Mg系铸造铝合金v 铝镁合金：这类合金特点是强度高、耐蚀性好，密度小(2.55 g/cm3)，具有良好的切削性能；缺点是铸造性能和耐热性能差。主要用于制造外形简单，承受冲击载荷，在腐蚀性介质条件下工作的铸件，如氨用泵体、泵盖及舰船配件等，也可用来代替某些耐酸钢及不锈钢。常用代号有ZL301、ZL303等。铝镁合金实物图如图7-12所示。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社（a）流程泵(b)泵盖(c)摩托车结构(d)零件盖 图7-12 铝镁铸造合金实物图 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术
19、学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 4、Al-Zn系铸造铝合金v 铝锌合金，这类合金的主要特点是铸造性能好，有良好的固溶时效强化能力，在铸态下有较高的机械强度，缺点是密度大，耐蚀性、耐热性差。工作温度低于200oC，是最便宜的一种铸造铝合金。主要用于制造结构形状复杂、受力小的医疗器械、仪表零件、飞机零件等。常用代号有ZL401、ZL402等。铝锌合金实物图如图7-13所示。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社图7-13 复杂铝锌合金铸件实物图 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育
20、出版社高等教育出版社 铝和铝合金铝和铝合金 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社铝合金型材铝合金型材铝铸件铝铸件克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社vGB 3190-82中的旧牌号仍中的旧牌号仍可继续使用，可继续使用，表示方法为表示方法为: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+序号序号铝合金制品铝合金制品克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社
21、高等教育出版社卫星天线（卫星天线（LF2）克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社美美F-117隐身战斗机隐身战斗机(所用材料大部分是所用材料大部分是铝合金铝合金)高比强铝合金机翼高比强铝合金机翼克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v加入其他合金元素的铝硅铸造合金称复杂(或特殊)硅铝明。vAl-SiAl-Si系铸造铝合金的铸造性能好，具系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶片、发动机活塞
22、等。活塞活塞(为铝硅合金为铝硅合金)汽缸头汽缸头克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社浓硫酸罐车浓硫酸罐车浓硝酸罐车浓硝酸罐车克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v我国第一颗人造地球卫星东方红1号”的外壳，就是全部
23、用铝合金制成的。东方红1号人造卫星克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v若将铝粉、石墨及氧化钛等物质按一定比例混合,涂在火箭、导弹的金属外壳表面,再经高温处理后，可铝及其合金的应用使火箭与导弹“穿”了一层特殊的“外衣”,经能保护火箭与导弹在飞行过程中不会因与空气摩擦而烧毁。俄罗斯KH29空地导弹美国AGM86B巡航导弹中国长征运载火箭美国中程空对空导弹 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社7.3铜及其合金铜及其合金v7.3.1 工业纯铜工业纯铜v7.3.2 黄铜黄铜v7.3.3青铜青
24、铜v7.3.4白铜白铜克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属。具有良好的耐蚀性和导电、导热性能，工业上广泛使用的铜合金是以铜为主要元素，并加入了少量其他元素形成的合金。铜合金比工业纯铜的强度高，具有许多优良的物理、化学性能，通常作为工程结构材料。目前工业上使用的铜及铜合金主要有工业纯铜、黄铜、青铜及白铜等。按生产方法不同分为压力加工铜合金和铸造铜合金。常用的铜合金是黄铜和青铜。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v7.3.1 工业纯铜工业纯铜v
25、纯铜呈紫红色，又称紫铜，其密度为8.9gcm3，熔点为1083；具有面心立方晶格，无同素异晶转变，无磁性。有良好的导电性、导热性、抗大气腐蚀性及抗磁性。广泛用于制造导电材料及防磁器械等。铜合金按化学成分可分为黄铜、青铜、白铜三大类，其中黄铜和青铜应用最广泛。纯铜具有优良的导电性和导热性，耐蚀性，塑性好(=40%50%)，强度较低(b=230250 MPa)，硬度也低(3050HBS)，不能热处理强化，只能通过冷变形强化，但塑性降低。v 工业纯铜的纯度为工业纯铜的纯度为Wcu=99.50%99.95%,纯铜主要纯铜主要用于配制铜合金，制作导电、导热材料及耐蚀器件等。用于配制铜合金，制作导电、导热
26、材料及耐蚀器件等。v 铜合金是在纯铜中加入合金元素后制成的，常用合金铜合金是在纯铜中加入合金元素后制成的，常用合金元素为锌、锡、铝、锰、镍、铁、铍、钛、锆、铬等。元素为锌、锡、铝、锰、镍、铁、铍、钛、锆、铬等。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社 主要用于导电、导热及兼有耐蚀性的器材；作为配制铜合金的原料，因为铜合金具有比纯铜好 的强度及耐蚀性。常用的铜合金主要是黄铜和青铜。纯铜用途纯铜用途克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 铜合金是以铜为主要元素铜合金是以铜为主要元素,加入少量
27、其他元素形成加入少量其他元素形成的合金。铜合金比工业纯铜的强度高的合金。铜合金比工业纯铜的强度高,且具有许多优良且具有许多优良的物理、化学性能的物理、化学性能,常作为工程结构材料。常作为工程结构材料。v铜合金按化学成分不同分铜合金按化学成分不同分v为黄铜、青铜和白铜为黄铜、青铜和白铜;按生产按生产v方法不同分为压力加工铜合金方法不同分为压力加工铜合金v和铸造铜合金。常用的铜合金和铸造铜合金。常用的铜合金v是黄铜和青铜。是黄铜和青铜。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v7.3.2 黄铜黄铜v 黄铜黄铜：是以锌为主要合金元素的铜锌合金称为黄
28、铜。按化学成分和加工方法的不同，黄铜又可分为普通黄铜和特殊黄铜。按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。v 1.普通黄铜普通黄铜 v 普通黄铜普通黄铜：是由铜锌元素组成的铜合金，加入锌可提高合金的强度、硬度和塑性，还可改善铸造性能。普通黄铜色泽美观，具有良好的耐腐蚀性，与纯铜相近，而且加工性能较好。黄铜的组织和力学性能受含锌量的影响关系如图7-14所示。当当zn32%时，合金为锌在铜中的单相时，合金为锌在铜中的单相固溶体组织；固溶体组织；称为称为黄铜黄铜(或单相黄铜或单相黄铜)；当锌含量大于；当锌含量大于32时，组织中出时，组织中出现现 相，合金为：相，合金为：+组织，称为组织，称为+黄铜黄铜(或双相
29、黄铜或双相黄铜)，相是以电子化合物相是以电子化合物CuZn为基的有序固溶体。单相黄铜塑为基的有序固溶体。单相黄铜塑性好，常用牌号有性好，常用牌号有H80、H70、H68，适于制造冷变形零件，适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。双相黄铜热塑性好，强度高，常用牌如弹壳、冷凝器管等。双相黄铜热塑性好，强度高，常用牌号有号有H59、H62，适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、，适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。散热器等。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社图7-14 含锌量与力学性能的关系 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院
30、机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社铜管铜管铜与黄铜带铜与黄铜带克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社黄铜棒黄铜棒克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v单相黄铜塑性好。单相黄铜塑性好。v常用牌号有常用牌号有H80、H70、H 68。v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。v两相黄铜热塑性好两相黄铜热塑性好,强度高强度高.v常用牌号有常用牌
31、号有H59、H62。v适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社（a）弹壳（b）螺钉（c）水龙头（d）阀门（e）铜管 图7-15 普通黄铜实物图 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社图7-15 普通黄铜实物克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 2、特殊黄铜v 特殊黄铜：是在普通黄铜中加入硅、锡、铝、铅、锰、铁等合金元素所形成的合金称为特殊黄铜,
32、加入合金元素能提高黄铜的强度，锡、铝、锰、硅可提高耐蚀性和减少应力腐蚀破裂的倾向；加入铅能提高黄铜的切削加工性能和耐磨性，但使其力学性能恶化；加入硅可改善铸造性能；加入铁可细化晶粒；加入锡可增加黄铜的强度和在海水中的耐腐蚀能力，锡黄铜有海军黄铜之称。特殊黄铜分为压力加工和铸造用两种。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v加工特殊黄铜的牌号为：加工特殊黄铜的牌号为：vH(黄黄)+主加元素符号主加元素符号(Zn除除外外)+铜平均百分含量铜平均百分含量+主加元主加元素平均百分含量素平均百分含量,如如HPb59-1.v特殊黄铜强度、耐蚀性比普特殊
33、黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。通黄铜好，铸造性能改善。黄铜制品黄铜制品克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社（a）铸造机械（b）轴承保持架（c）艺术品（d）艺术品 图7-16 特殊黄铜实物图 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v7.3.3青铜青铜v 除黄铜和白铜(铜镍合金)以外的其他铜合金统称为青铜。青铜是以锡、铝、铍、锰、铅等为主要元素的铜合金。根据化学成分青铜可分为锡青铜、铝青铜、铍青铜等。锡青铜的耐腐蚀性和耐磨性好，常用于制造泵、齿轮、涡轮及耐磨轴承等；铝青铜具有
34、强度高、耐腐蚀性和铸造性好，用于制造弹性零件及耐腐蚀、耐磨件等。铍青铜不仅强度高、弹性好，而且抗蚀、耐热、耐磨等性能也较好，主要用于制造精密仪器、仪表的弹性元件、耐磨零件等。青青铜零件实物如图7-17所示。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社 青铜是指除黄铜以外的铜合金，包括锡青铜、铝青铜、青铜是指除黄铜以外的铜合金，包括锡青铜、铝青铜、铅青铜、硅青铜、铍青铜等。铅青铜、硅青铜、铍青铜等。(1)锡青铜锡青铜 锡青铜的铸造收缩率小，致密性差，在氨水、盐酸、硫锡青铜的铸造收缩率小，致密性差，在氨水、盐酸、硫 酸中耐腐蚀差，但在大气、海水和无机
35、盐类溶液中有极酸中耐腐蚀差，但在大气、海水和无机盐类溶液中有极 高的耐蚀性。高的耐蚀性。其牌号如其牌号如QSn4-3,表示含锡量表示含锡量4%，含锌量，含锌量3%，余为含铜，余为含铜 量的锡青铜。量的锡青铜。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社 早期的青铜器种类很多，用途广早期的青铜器种类很多，用途广泛，主要种类有酒器、食器、炊器、泛，主要种类有酒器、食器、炊器、兵器、水器、乐器、铜镜、车马饰、兵器、水器、乐器、铜镜、车马饰、带钩、度量器、动物造型等。西周社带钩、度量器、动物造型等。西周社会还对青铜器使用制定严格的等级。会还对青铜器使用制
36、定严格的等级。以礼器来说，就有以礼器来说，就有“天子九鼎，诸侯天子九鼎，诸侯七，大夫五，元士三七，大夫五，元士三”的规定。许多的规定。许多贵族视青铜器为身份的象征。贵族视青铜器为身份的象征。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社（a）配件（b）轴套 图7-17 青铜承套零件实物图 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 1、锡青铜v 锡青铜：以锡为主要添加元素的铜合金称为锡青铜。锡青铜的耐磨性好，对大气、淡水和海水等的抗蚀性比纯铜和黄铜高，无磁性、无冷脆现象，但对酸类和氨水的抗蚀性差。
37、锡的质量分数对锡青铜力学性能的影响，当锡的质量分数在6%以下时，锡溶于铜中形成固溶体，合金的强度随着锡的质量分数增加而升高；当锡的质量分数超过6%时,合金组织中出现脆性相，塑性急剧下降，但强度还继续升高；当锡的质量分数小于8%时，具有优良的弹性，较好的塑性和适宜的强度，适用于冷、热压力加工；当锡的质量分数大于10%时,青铜由于塑性差，只适用铸造；当锡的质量分数大于20%时，强度会显著下降。故工业用锡青铜锡的质量分数一般都控制在3%14%之间。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社锡青铜管锡青铜管船用青铜软船用青铜软管快速接头管快速接头阀阀(
38、锡青铜阀锡青铜阀体、阀盖体、阀盖)主要用于耐蚀承载件主要用于耐蚀承载件,如弹簧、如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社(a)艺术品(b)轴套(c)齿轮(d)插座 图7-18 锡青铜实物图 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 2、铝青铜v 铝青铜：是以铝为主要合金元素的铜合金。一般含铝为5%11%，价格便宜，色泽美观。铝青铜的结晶温度范围很窄，铸造时收缩率较大，与锡青铜和黄铜相比，铝青铜的力学性能比锡青铜高，有较高的强度
39、、硬度和耐磨性。铝青铜的耐蚀性高于锡青铜和黄铜，并有较高的耐热性。铝青青铜制品实物如图7-19所示。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社(a)蜗轮(b)齿轮(c)蜗轮蜗杆减速机(d)叶片 图7-19 铝青青铜实物 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社图7-19 铝青青铜实物 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 3、铍青铜v 铍青铜：是以铍为主要合金元素的铜合金。一般含铍为1.6%2.5%，价格高，铍青铜经固溶处理和时效后具有
40、高的强度、硬度和弹性极限。还有良好的耐蚀性、导电性、导热性和耐寒性,同时还有抗磁性和受冲击不产生火花等优点。铍青铜通过淬火和时效，其抗拉强度(db)可达11761470N/mm2，硬度可达350400HBw，v远远超过其他铜合金，甚v至可与高强度钢相媲美。v铍青青铜制品实物如图7-20v所示。铍青铜铍青铜制品制品克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社(a)钟表齿轮(b)航海罗盘(c)耐蚀、耐磨件(d)工具(e)插座 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 4、硅青铜v 硅青铜：是以硅为
41、主要合金元素的铜合金。硅青铜有较高的耐腐蚀性能、力学性能和良好的冷、热压力加工性能。v 主要用来制造耐腐蚀、耐磨零件，艺术品、长距离架空的电话线和输电线等。硅青青铜制品实物如图7-21所示。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社(a)艺术品(b)艺术品(c)艺术品(d)艺术品 图7-21 硅青青铜艺术品实物图 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 5、其它青铜v 除了上述几种青铜外,有色金属还有钛及其合金、镁及其合金、锌及其合金、轴承合金等。这些青铜都比锡青铜具有更高的耐磨性、耐蚀性
42、和机械性能。v 6、铸造铜合金v 铸造铜合金的牌号用“Z”(“铸”字汉语拼音首字母)+合金元素符号+合金元素平均含量的百分数+其他加入元素符号和质量分数组成。例如：ZCuZn31A12表示含锌为31%、含铝为2%，其余为铜含量的铸造特殊黄铜；ZCuZn38表示锌的质量分数为38%的铸造铜合金。常用的铸造黄铜合金有ZCuZn38、ZCuZn25Al6Fe3Mn3等。常用的铸造青铜合金有ZCuSn10Zn2、ZCuPb30等。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社(a)铸件(b)阀体(d)艺术品(c)蜗轮蜗杆(e)艺术品 图7-22 铸造铜实物
43、 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v7.3.4白铜白铜v 白铜是以镍为主加元素的铜镍合金。白铜可分为普通白铜和特殊白铜两类。由于铜、v镍的晶格类型相同，在固态时能无限互溶，所以普通白铜只含铜和镍,其编号为B(白)+镍的平均含量。在普通白铜中加入锌、铝、铁、锰等合金元素时称为特殊白铜,根据主加元素的种类可分为锌白铜、铝白铜、铁白铜、锰白铜四种。v 1、普通白铜v 一般把镍的质量分数小于50%的铜镍合金称为普通白铜。由于铜和镍的晶格类型相同，在固态
44、时能无限互溶，形成单相固溶体组织。普通白铜的强度高、塑性好,抗蚀性好,电阻率较高。v 2、特殊白铜v特殊白铜是在普通白铜中加入锌、铝、铁、锰等元素而组成的合金。分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜等。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社白铜件白铜件康铜热偶康铜热偶白铜型材白铜型材克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社(a)冷凝器(b)蒸馏器(c)工艺品 图7-23 特殊白铜实物 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社香港女王伍毫香港女王伍毫
45、(白铜白铜)白铜暖手壶白铜暖手壶光绪元宝五文黄铜样币光绪元宝五文黄铜样币克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社7.4钛及钛合金钛及钛合金v7.4.1纯钛纯钛v7.4.2钛合金钛合金克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v7.4.17.4.1纯钛纯钛v 纯钛是银白色金属，密度小(4.5g/cmm3),熔点高(1668)。纯钛的强度低(b=290MPa,100HBw)、比强度高、塑性好(=40%、=60%)、低温韧性和耐蚀性好。纯钛在硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化纳及海水中均有优良的稳定性，在质量
46、分数为85%的醋酸条件下耐蚀性优于不锈钢。抗海水的腐蚀能力非常突出。切削加工性能与不锈钢接近。纯钛的性能受杂质影响很大，少量杂质即可显著提高其强度。v 钛结晶后有同素异构转变，在882.5发生同素异构转变，也就是说在882.5以下由体心立方晶格-Ti钛转变为密排六方晶格-Ti钛，在882.5oC以上是体心立方晶格-Ti钛。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社美美F-22战机约战机约36%重量的零件用钛合金制造重量的零件用钛合金制造克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v7.4.2钛合金
47、钛合金v 钛合金几乎都含有铝：是以钛为基础加入适量其他元素组成的合金。按组织状态的不同,钛合金可分为型钛合金、型钛合金和+型钛合金3类。它们的牌号分别用TA、TB、TC加顺序号表示。如TA5、TB2、TC4等。其中TA0TA3为工业纯钛。钛合金具有重量轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀以及良好的低温韧性等性能特点。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v1、型钛合金 v 钛合金：主加元素为铝，还有锡、硼、锆等，加入铝可提高钛合金的同素异晶转变温度、强度、比强度，在室温和工作温度下获得单相组织,故称钛合金。钛合金的室温强度不如钛合金和+钛合金，但在
48、高温(500600oC)时的强度却优于合金和+合金。钛合金成形性能较差，不能热处理强化，一般在退火状态下使用，克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 型钛合金型钛合金v主加元素为铝，还有主加元素为铝，还有锡、硼等。锡、硼等。v不能热处理强化，通不能热处理强化，通常在退火状态下使用常在退火状态下使用,组织为单相固溶体.v强度低于另两类钛合强度低于另两类钛合金，但高温强度、低金，但高温强度、低温韧性及耐蚀性优越温韧性及耐蚀性优越.钛合金氢泵钛合金氢泵诱导轮诱导轮钛合金氢泵壳体钛合金氢泵壳体克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机
49、械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 纯钛主要用于 350以下工作、强度要求不高的零件，如石油化工用热交换器、反应器，海水净化装置及舰船零部件。钛钢复合反应釜钛钢复合反应釜钛制蒸馏塔钛制蒸馏塔钛管换热器钛管换热器克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 2、型钛合金v 钛合金：加入的合金元素有铬、钼、锰、铁、钒等相稳定元素，这类合金的组织为固溶体，故称钛合金。钛合金具有良好塑性，可进行冷变形加工，经淬火时效后，合金强度提高，焊接性好，容易冲压成型，但冶炼工艺复杂。v 克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教
50、育出版社高等教育出版社钛合金泵钛合金泵克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v型钛合金v加入的合金元素有钼、铬、钒、铝等。v经淬火加时效处理后，组织为相基体上分布着细小的相粒子。v这类合金强度高，但冶炼工艺复杂，难于焊接,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克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v型钛合金有TB2、TB3、TB4三个牌号。v主要用于350以下工作的结构件和紧固件,如飞机压气机叶片、轴、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钛离心泵钛离心泵
