有色金属及其合金.ppt

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1、有色金属及其合金现在学习的是第1页，共28页v重点要求：重点要求：熟悉常用熟悉常用Al、Cu合金的牌号、合金的牌号、成份、热处理工艺、组织、及其应用。成份、热处理工艺、组织、及其应用。v一般了解一般了解轴承合金轴承合金。现在学习的是第2页，共28页第一节第一节概述概述1.定义定义:除黑色金属除黑色金属(钢、铁钢、铁)以外的所有以外的所有 金属。金属。2.性能特点性能特点:具有独特的性能。具有独特的性能。3.分类分类重金属重金属(密度密度3.5);Cu、Ni 等。等。轻金属轻金属(密度密度3.5);Al、Mg 等。等。贵重金属贵重金属;Au、Ag、Pt 等。等。稀有金属稀有金属;W、Ti、Ra、

2、Nb 等。等。半金属半金属;Si、Te、B 等。等。现在学习的是第3页，共28页第二节第二节 铝及铝合金铝及铝合金1 1、工业纯铝、工业纯铝工业纯铝牌号工业纯铝牌号 L+L+顺序顺序 L1 L1L7L7熔点熔点660660，密度，密度2.7g/cm2.7g/cm3 3。力学性能力学性能 ：b=80100 Mpa，=3050%，比强度高。比强度高。导电导热性好，耐大气腐蚀。导电导热性好，耐大气腐蚀。塑性好、可冷成型。塑性好、可冷成型。做散热器、器皿、导线、电缆等。做散热器、器皿、导线、电缆等。现在学习的是第4页，共28页2 2铝合金铝合金（1 1）分类和强化）分类和强化分类分类 形变铝合金、铸造

3、铝合金形变铝合金、铸造铝合金强化方法：强化方法：v形变强化形变强化v固溶固溶时效强化时效强化v变质处理。变质处理。现在学习的是第5页，共28页-CuAl2 时效强化时效强化:淬火后合金强度硬度随时间延长而显著升高淬火后合金强度硬度随时间延长而显著升高.时效工艺：时效工艺：固溶处理（水冷淬火）固溶处理（水冷淬火）过饱和固溶体过饱和固溶体 时效过程时效过程 过饱和固溶体分解，析出强化相过饱和固溶体分解，析出强化相 。现在学习的是第6页，共28页时效效果：时效效果：时效温度越高，则速度越快，但时效温度越高，则速度越快，但 强化效果小。强化效果小。自然时效自然时效 在室温经过数天时间停留完成时效。在室

4、温经过数天时间停留完成时效。人工时效人工时效 加热至加热至100200，保温一定时间。，保温一定时间。AL-CuAL-Cu合金自然时效曲线合金自然时效曲线Al-CuAl-Cu合金的人工时效曲线合金的人工时效曲线现在学习的是第7页，共28页1.防锈铝防锈铝 用用“铝铝”和和“防防”二字的汉语拼音第一个二字的汉语拼音第一个字母字母“L”和和“F”加顺序号表示，如五号防锈铝用加顺序号表示，如五号防锈铝用LF5表示。表示。LF21 (3A21)等。等。优良的抗腐蚀性能优良的抗腐蚀性能,因而得名防锈铝合金因而得名防锈铝合金，还具有良好的，还具有良好的塑性与焊接性，适宜压力加工和焊接。机械性能较低塑性与焊

5、接性，适宜压力加工和焊接。机械性能较低，可可用冷加工方法使其强化。用冷加工方法使其强化。切削加工工艺性能差，故适用制作焊接管道、切削加工工艺性能差，故适用制作焊接管道、容器、铆钉以及其它冷变形零件。容器、铆钉以及其它冷变形零件。现在学习的是第8页，共28页2.硬铝硬铝用用“铝铝”和和“硬硬”二字的汉语拼音首字母二字的汉语拼音首字母“L”和和“Y”加顺序号表示，加顺序号表示，如十二号硬铝用如十二号硬铝用LY12表示。表示。LY1（2A01）LY11（2A11）等。）等。铝铝-铜铜-镁系合金应用较早，用途很广。有强烈的时镁系合金应用较早，用途很广。有强烈的时效强化作用，经时效处理后具有很高的硬度、

6、强度，故效强化作用，经时效处理后具有很高的硬度、强度，故铝铝-铜铜-镁系合金总称为硬铝合金。镁系合金总称为硬铝合金。这类合金具有优良的加工工艺性能，可以加工成板、棒、这类合金具有优良的加工工艺性能，可以加工成板、棒、管、线、型材及锻件等半成品，广泛应用在航空，汽车和机械管、线、型材及锻件等半成品，广泛应用在航空，汽车和机械中。中。现在学习的是第9页，共28页v3.超硬铝超硬铝用用“铝铝”和和“超超”二字的汉语拼音首字母二字的汉语拼音首字母“L”和和“C”加顺序号表示，加顺序号表示，v如四号超硬铝用如四号超硬铝用LC4（7A04）表示。）表示。LC9（7A09）v铝铝-锌锌-铜系合金是目前室温强

7、度最高的一类铝合金，其铜系合金是目前室温强度最高的一类铝合金，其强度达强度达500700MPa，超过高强度的硬铝，超过高强度的硬铝LY12合金合金(400-430MPa)，故称为超硬铝合金。，故称为超硬铝合金。v应用在航空飞机大梁，起落架等承受重载的零部件。应用在航空飞机大梁，起落架等承受重载的零部件。现在学习的是第10页，共28页v4.锻铝锻铝用用“铝铝”和和“锻锻”二字的汉语拼音二字的汉语拼音首字母首字母“L”和和“D”加顺序号表示，加顺序号表示，v如五号锻铝用如五号锻铝用LD5（2A50）表示。）表示。LD7（2A70）LD10（2A14）。）。v铝铝-镁镁-硅硅-铜系合金具有优良的锻造

8、工艺性能，铜系合金具有优良的锻造工艺性能，主要用作制作外形主要用作制作外形v复杂的锻件复杂的锻件,故称为锻铝合金。故称为锻铝合金。现在学习的是第11页，共28页（二）铸造铝合金（二）铸造铝合金 铸造铝合金的牌号用铸造铝合金的牌号用“铸铝铸铝”二字的汉语拼音第一个大写字二字的汉语拼音第一个大写字母母“ZL”加三位数字表示，加三位数字表示，第一位数表示合金系别：第一位数表示合金系别：（1为铝硅系合金；为铝硅系合金；2为铝铜系合金；为铝铜系合金；3为铝镁系合金；为铝镁系合金；4为铝锌系合金）。为铝锌系合金）。第二、三位数字表示合金的顺序号。第二、三位数字表示合金的顺序号。如如ZL111表示表示11号

9、铝硅系铸造铝合金。号铝硅系铸造铝合金。1.铝铝-硅铸造合金硅铸造合金 ZL101、ZL104、ZL105、ZL107、ZL109优良的铸造性、焊接性、抗蚀性以及足够的机械性能优良的铸造性、焊接性、抗蚀性以及足够的机械性能，但合金的致密度较小，但合金的致密度较小，适宜制造致密度要求不太高的、形状复杂的铸件。适宜制造致密度要求不太高的、形状复杂的铸件。现在学习的是第12页，共28页2.铝铝-铜铸造合金铜铸造合金ZL201 ZL202 ZL203耐热性高，其高温强度随铜含量的增加而提高，而合金的耐热性高，其高温强度随铜含量的增加而提高，而合金的铸缩率和形成裂纹的趋向则减小。但由于铜含量增加，使铸缩率

10、和形成裂纹的趋向则减小。但由于铜含量增加，使合金的脆性增加合金的脆性增加,故铜含量一般不超过故铜含量一般不超过14。3.铝铝-镁铸造合金镁铸造合金 比重最小比重最小(2.55)、耐蚀性最好、强度最高、耐蚀性最好、强度最高(抗拉强度可达抗拉强度可达350MPa)的铸造铝合金。但由于结晶温度范围宽，故流动性差的铸造铝合金。但由于结晶温度范围宽，故流动性差,形成疏松趋向形成疏松趋向大、其铸造性能不如铝大、其铸造性能不如铝-硅合金好。硅合金好。ZL301 ZL302 ZL3034.铝铝-锌铸造合金锌铸造合金有较高的强度，是最便宜的一种铸造铝合金。其主要缺点是抗蚀性差。有较高的强度，是最便宜的一种铸造铝

11、合金。其主要缺点是抗蚀性差。ZL401 ZL402 现在学习的是第13页，共28页合金合金类别类别代号代号主主 要要 化化 学学 成成 分分,%热处理热处理机械性能机械性能CuMgMgMn其它其它b bMPa%HB防锈防锈铝铝LF54.55.50.30.6退火退火2702370LF114.85.50.30.6V 0.020.22702370LF211.01.61302330硬铝硬铝LY12.23.00.20.5固溶处理固溶处理+自然时效自然时效3002470LY113.84.80.40.80.40.842018100LY123.84.91.21.80.30.948011131超硬超硬铝铝LC4

12、1.42.01.82.80.20.6Zn 5.07.0固溶处理固溶处理+人工时效人工时效60012150LC62.22.82.53.20.2.5Zn 7.68.66807190锻铝锻铝LD51.82.60.40.80.40.8Si 0.71.242013105LD71.92.51.41.8Ni 11.5Fe 1.01.544013120LD103.94.80.40.80.41.0Si 0.51.248010135（）变形铝合金（）变形铝合金现在学习的是第14页，共28页变形铝合金的应用变形铝合金的应用防锈铝防锈铝 LF LF，不可热处理强化，做油箱、油管、铆钉。，不可热处理强化，做油箱、油管、

13、铆钉。硬铝硬铝 LY LY，做螺旋桨叶片、支柱。，做螺旋桨叶片、支柱。超硬铝超硬铝 LC LC，做飞机大梁、桁架、起落架等。，做飞机大梁、桁架、起落架等。锻铝锻铝 LD LD，做锻件、模锻件。，做锻件、模锻件。现在学习的是第15页，共28页合金合金代号代号主主 要要 化化 学学 成成 分分,%机机 械械 性性 能能SiCuMg铸造铸造方法方法热处理热处理bMPa%HB铝硅铝硅ZL1016.08.00.20.4SBT6230170ZL1021013SBJT2T2143153425050ZL1104.06.05.08.00.20.5JT117090铝铜铝铜ZL2034.05.0JT4210660铝

14、镁铝镁ZL3019.511.5ST4280920铝锌铝锌ZL4026.08.0Zn570.40.7JT1240470铸造方法：铸造方法：SBSB砂型变质；砂型变质；J金属砂；金属砂；S S砂型砂型热处理：热处理：T1T1不淬火，人工时效；不淬火，人工时效；T2T2退火；退火；T4T4淬火淬火+自然时效；自然时效；T6T6淬火淬火+人工时效人工时效（3 3）铸造铝合金）铸造铝合金 现在学习的是第16页，共28页第三节第三节 铜及铜合金铜及铜合金一、铜及铜合金的特点一、铜及铜合金的特点1 1、熔点、熔点10831083，密度，密度8.9g/cm8.9g/cm3 3 。2 2、导电导热性仅次于银。、

15、导电导热性仅次于银。3 3、耐大气、海水腐蚀。、耐大气、海水腐蚀。4 4、切削性好，塑性好，可冷、热成形。、切削性好，塑性好，可冷、热成形。5 5、铸造铜合金的铸造性能好。、铸造铜合金的铸造性能好。现在学习的是第17页，共28页1 1纯铜纯铜 紫铜（紫红色）紫铜（紫红色）工业纯铜工业纯铜 T1-T4 T1-T4，做电导体。，做电导体。力学性能力学性能:b=230-250 MPa=40-50%纯铜管纯铜管强化途径：强化途径：固溶强化固溶强化 650MPa 650MPa时效强化时效强化 1400MPa 1400MPa过剩相强化过剩相强化现在学习的是第18页，共28页1、黄铜黄铜（以（以Zn为主要合

16、金元素的铜合金）为主要合金元素的铜合金）铜合金分黄铜、青铜和白铜三类。铜合金分黄铜、青铜和白铜三类。黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。（1）普通黄铜：）普通黄铜：铜和锌的二元合金铜和锌的二元合金普通黄铜牌号：普通黄铜牌号：H+数字数字 H为黄铜为黄铜 数字表示平均铜质量分数。数字表示平均铜质量分数。如：如：H96,H80,H70,H68,H62、H59等等 H96 冷凝管、热交换器、散热器，计算机插件等。冷凝管、热交换器、散热器，计算机插件等。H80 金色黄铜，金色黄铜，装饰件，薄管。装饰件，薄管。H70 “三七黄铜三七黄铜”弹壳、套管和复杂深冲零件弹壳、套管和复杂深

17、冲零件 H68 H62、H59 强度较高，作零件，标准件，焊接件，冲压件强度较高，作零件，标准件，焊接件，冲压件（2）复杂黄铜）复杂黄铜在普通黄铜基础上加铝、铁、硅、锰、镍等在普通黄铜基础上加铝、铁、硅、锰、镍等牌号：牌号：H+主加元素符号主加元素符号+铜铜质量分数质量分数+主加元素质量分数主加元素质量分数1）Pb黄铜黄铜 HPb60-1 切削性能好，耐磨性好切削性能好，耐磨性好 钟表零件。钟表零件。2）Sn黄铜黄铜 HSn90-1 HSn62-1 耐蚀性好，船舶零件。海军黄铜。耐蚀性好，船舶零件。海军黄铜。现在学习的是第19页，共28页3）Al黄铜黄铜 Hal 77-2 HAl60-1-1耐

18、蚀性好，强度和硬度高。船舶零件，机械及电机零件。耐蚀性好，强度和硬度高。船舶零件，机械及电机零件。4）Si 黄铜黄铜 HSi80-3 耐蚀性好耐蚀性好,机械性能好，切削性好，耐磨性好。机械性能好，切削性好，耐磨性好。船舶零件，机械及化工零件船舶零件，机械及化工零件其它还有锰黄铜，铁黄铜，镍黄铜。主要用于船舶零件其它还有锰黄铜，铁黄铜，镍黄铜。主要用于船舶零件（三）青铜（三）青铜（含有（含有Sn.Al.Si.Pb.Be,Mn等的铜基合金）等的铜基合金）包括：锡青铜，铝青铜，铍青铜等包括：锡青铜，铝青铜，铍青铜等 分类：分类：压力加工青铜压力加工青铜（以压力加工产品的形式供应）和（以压力加工产品的

19、形式供应）和铸造青铜铸造青铜 编号方法：编号方法：Q+主加元素符号主加元素符号+主加元素含量主加元素含量+其它元素含量其它元素含量 如：如：QSn4-3,表示含表示含4%Sn、3%Zn，其余为，其余为Cu的锡青铜。的锡青铜。铸造青铜在编号前加铸造青铜在编号前加“Z”字字 1.锡青铜锡青铜 QSn4-3,QSn6.5-0.1,耐蚀性优于黄铜，铸造性好，耐磨性好，有弹性耐蚀性优于黄铜，铸造性好，耐磨性好，有弹性 用于造船用于造船、化工、机械、仪表中的耐磨件，耐蚀件、弹性元件，抗磁件。、化工、机械、仪表中的耐磨件，耐蚀件、弹性元件，抗磁件。现在学习的是第20页，共28页2.铝青铜铝青铜耐蚀性优于黄铜

20、耐蚀性优于黄铜和锡青铜和锡青铜，铸造性和耐磨性优于，铸造性和耐磨性优于锡青铜锡青铜，机械性能好。机械性能好。QAl9-4,QAl7QAl10-3-1.5 飞机、船舶用高强度、高耐磨抗蚀零件。飞机、船舶用高强度、高耐磨抗蚀零件。QAl9-4 船舶及电气零件，耐磨件船舶及电气零件，耐磨件 QAl7 重要的弹簧及弹性元件。重要的弹簧及弹性元件。3.铍青铜铍青铜耐蚀性、耐磨性、弹性、抗磁性、抗疲劳都很好，耐寒，冲击无火花。耐蚀性、耐磨性、弹性、抗磁性、抗疲劳都很好，耐寒，冲击无火花。QBe2 重要的弹簧及弹性元件、耐磨件、高压高速高温轴承，防爆工具，钟表件。重要的弹簧及弹性元件、耐磨件、高压高速高温轴

21、承，防爆工具，钟表件。4.硅青铜硅青铜 耐蚀件、弹簧耐蚀件、弹簧 、涡轮、蜗杆等、涡轮、蜗杆等现在学习的是第21页，共28页复杂白铜复杂白铜编号方法：编号方法：Q+主加元素符号主加元素符号+主加元素含量主加元素含量+其它元素含量其它元素含量 如：如：BZn15-20船舶零件，潮湿环境下的机械及化工零件船舶零件，潮湿环境下的机械及化工零件 锰白铜锰白铜BMn3-12 弹簧和热电偶丝弹簧和热电偶丝（四）白铜（以（四）白铜（以Ni为主要合金元素的铜合金）为主要合金元素的铜合金）普通白铜普通白铜编号为：编号为：B+镍的平均含量，镍的平均含量，“B”意指意指“白铜白铜”如：如：B19表示含表示含19%N

22、i的普通白铜的普通白铜 B5、B19、B25船舶零件，机械及化工零件，医疗器械。船舶零件，机械及化工零件，医疗器械。现在学习的是第22页，共28页复杂黄铜复杂黄铜 改善改善Cu-Zn合金的耐蚀性、机械性能。合金的耐蚀性、机械性能。组组 别别代代 号号主要化学成分主要化学成分,%,%机械性能机械性能(变形变形)Cu其它其它bMPa%HBPb黄铜黄铜HPb 63-3HPb 60-162.065.059.061.0Pb 2.43.0Pb 0.61.060061054SnSn黄铜黄铜HSn 90-1HSn 62-188.091.061.063.0Sn 0.250.75Sn 0.71.152070054

23、148Al黄铜黄铜HAl 77-276.079.0Al 1.82.665012170SiSi黄铜黄铜HSi 65-1.5-363.566.5Si 1.02.0Pb 2.53.56008160Mn黄铜黄铜FeFe黄铜黄铜HMn 58-2HFe 59-1-157.060.057.060.0Mn 1.01.2Fe 0.61.27007001010175160NiNi黄铜黄铜HNi 65-564.067.0Ni 5.06.57004现在学习的是第23页，共28页黄铜制品黄铜制品铸造黄铜铸造黄铜 如如 ZHSi80-3 ZHSi80-3，含，含80%Cu 80%Cu。现在学习的是第24页，共28页（2

24、2）青铜）青铜 Cu-Sn Cu-Sn、Cu-AlCu-Al、Cu-BeCu-Be系等合金。系等合金。压力加工青铜压力加工青铜SnSn青铜青铜 如如 QSn4-3 QSn4-3，含，含4%Sn 4%Sn、3%Zn3%Zn，其余为，其余为 Cu Cu做轴承、弹簧等。做轴承、弹簧等。AlAl青铜青铜 如如 QAl10-3-1.5 QAl10-3-1.5，做耐蚀、抗磨的齿轮、，做耐蚀、抗磨的齿轮、轴套等。轴套等。BeBe青铜青铜 如如 QBe2 QBe2，做弹簧，高速轴承等。，做弹簧，高速轴承等。铸造青铜铸造青铜 如如SnSn青铜青铜 ，ZCuSn10Zn2 ZCuSn10Zn2。轴瓦、。轴瓦、泵体

25、泵体现在学习的是第25页，共28页四、四、钛及钛合金钛及钛合金 在固态下有同素异构转变：在固态下有同素异构转变：882.5以下为以下为钛，是密排六方晶格，钛，是密排六方晶格，882.5以上为以上为钛，是钛，是体心立方晶格。体心立方晶格。工业纯钛的纯度为工业纯钛的纯度为99.5%-99.0%，其性能很大程度上取决于氧的含量，其性能很大程度上取决于氧的含量工业纯钛工业纯钛可分为可分为TA1，TA2，TA3等三个牌号，编号越大，杂质越多。等三个牌号，编号越大，杂质越多。钛合金分钛合金分钛合金、钛合金、钛合金、钛合金、+钛合金钛合金钛合金有钛合金有TA4，TA5，TA6500以下工作零件，导弹燃料罐。

26、以下工作零件，导弹燃料罐。钛合金钛合金TB2350以下工作零件以下工作零件+钛合金钛合金TC1，TC2，TC3，TC4400以下工作零件以下工作零件现在学习的是第26页，共28页五、轴承合金五、轴承合金工作条件工作条件 冲击、交变载荷，轴颈压力、摩擦。冲击、交变载荷，轴颈压力、摩擦。性能性能 强度、塑韧性好，与轴的磨合能力、减强度、塑韧性好，与轴的磨合能力、减摩性好。摩性好。导热、抗蚀性好。导热、抗蚀性好。轴瓦轴瓦滑动轴承中的轴瓦及内衬的材料滑动轴承中的轴瓦及内衬的材料现在学习的是第27页，共28页SnSn基轴承合金基轴承合金ZChSnSb11-6（含11%Sb，6%Cu）。软基体软基体+硬质点（硬质点（白方块是白方块是-SnSb 白针状白针状-Cu6Sn5）PbPb基轴承合金基轴承合金ZChPbSb16-16-2()共晶软基体共晶软基体+硬质点硬质点 Cu基轴承合金基轴承合金 做大载荷、高速轴承。做大载荷、高速轴承。Pb青铜，青铜，ZQPb30，CuCu硬基体硬基体PbPb软质点。软质点。Sn青铜，青铜，ZQSn10-1，软基体硬质点。，软基体硬质点。ZChSnSb11-6的组织，的组织，100现在学习的是第28页，共28页