第5章 有色金屬

1、制制作作 ：周周宗宗明明第五章 有色金屬本章要求：本章要求： 1 1了解鋁了解鋁合金固溶時(shí)效強(qiáng)化方法，各種合金的分類和合金固溶時(shí)效強(qiáng)化方法，各種合金的分類和編號(hào)方法。編號(hào)方法。 2 2掌握各種（鋁、銅、軸承、硬質(zhì)、粉末）合金的主掌握各種（鋁、銅、軸承、硬質(zhì)、粉末）合金的主要要用途用途。重點(diǎn)分析：重點(diǎn)分析：各種各種（鋁、銅、軸承、硬質(zhì)、粉末）（鋁、銅、軸承、硬質(zhì)、粉末）合金的用途合金的用途。第五章第五章 有色金屬有色金屬制制作作 ：周周宗宗明明第五章 有色金屬 通常稱鋼鐵為黑色金屬，而把其余的金屬統(tǒng)稱通常稱鋼鐵為黑色金屬，而把其余的金屬統(tǒng)稱為有色金屬。為有色金屬。 有色金屬有色金屬 約有八十多種

2、，可分為下列五類：約有八十多種，可分為下列五類： 1 1重有色金屬；重有色金屬； 4 4稀有金屬；稀有金屬； 2 2輕有色金屬；輕有色金屬； 5 5半金屬。半金屬。 3 3貴金屬；貴金屬； 本章介紹機(jī)械制造工業(yè)中廣泛使用的本章介紹機(jī)械制造工業(yè)中廣泛使用的鋁及其合鋁及其合金，銅及其合金，滑動(dòng)軸承合金和硬質(zhì)合金。金，銅及其合金，滑動(dòng)軸承合金和硬質(zhì)合金。 一、鋁一、鋁 及及 鋁鋁 合合 金金 鋁及鋁合金是近百年來(lái)迅速發(fā)展的一種材料，鋁及鋁合金是近百年來(lái)迅速發(fā)展的一種材料，它在世界的產(chǎn)量?jī)H次于鋼，占第二位，而占有色金它在世界的產(chǎn)量?jī)H次于鋼，占第二位，而占有色金屬的首位。應(yīng)用廣泛屬的首位。應(yīng)用廣泛 。制

3、制作作 ：周周宗宗明明第五章 有色金屬1 1、工業(yè)純鋁、工業(yè)純鋁 ( (660660）。）。具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能（僅僅次于銀和銅次于銀和銅）。）。鋁在空氣中極易氧化，生成一層致鋁在空氣中極易氧化，生成一層致密的三氧化二鋁薄膜密的三氧化二鋁薄膜，它能阻止鋁進(jìn)一步氧化它能阻止鋁進(jìn)一步氧化，使使鋁具有良好的抗蝕性能。鋁具有良好的抗蝕性能。33107.2mkg 鋁的塑性高鋁的塑性高（ ）強(qiáng)度強(qiáng)度 、 硬度低硬度低 。 %80%50，MPb50HBS3025 所以可進(jìn)行冷、熱壓力加工。通過(guò)加工硬化，所以可進(jìn)行冷、熱壓力加工。通過(guò)加工硬化，可使其強(qiáng)度提高，但塑性降低?？墒蛊鋸?qiáng)度

4、提高，但塑性降低。 鋁及鋁合金的特點(diǎn)：鋁及鋁合金的特點(diǎn)： 1 1）. .密度小，比強(qiáng)度高密度小，比強(qiáng)度高, 2, 2）. .良好的導(dǎo)電、熱性能。良好的導(dǎo)電、熱性能。 3 3）. .良好的抗蝕性，良好的抗蝕性， 4 4）良好的工藝性）良好的工藝性. .制制作作 ：周周宗宗明明 工業(yè)純鋁中工業(yè)純鋁中W WAlAl=99.7%=99.7%99.899.8% % , ,雜質(zhì)主要是鐵和雜質(zhì)主要是鐵和硅硅。其牌號(hào)按雜質(zhì)含量編制的其牌號(hào)按雜質(zhì)含量編制的。如如10701070、13701370、10501050、10351035、12001200等等，編號(hào)越大雜質(zhì)含量越高編號(hào)越大雜質(zhì)含量越高，純度越低。純度越

5、低。 其主要用途是制作電線、電纜和強(qiáng)度要求不高其主要用途是制作電線、電纜和強(qiáng)度要求不高的器皿。的器皿。2 2、常用鋁合金、常用鋁合金 純鋁因強(qiáng)度較低，不宜作結(jié)構(gòu)零件的材料。在純鋁因強(qiáng)度較低，不宜作結(jié)構(gòu)零件的材料。在純鋁中加入某種元素則可得鋁合金?？墒蛊淞W(xué)性純鋁中加入某種元素則可得鋁合金?？墒蛊淞W(xué)性能大大提高，而仍能保持密度小、耐蝕性的優(yōu)點(diǎn)。能大大提高，而仍能保持密度小、耐蝕性的優(yōu)點(diǎn)。1 1）鋁合金的分類及熱處理）鋁合金的分類及熱處理 分類：根據(jù)鋁合金成份和生產(chǎn)工藝可分為分類：根據(jù)鋁合金成份和生產(chǎn)工藝可分為變形鋁合金變形鋁合金和和鑄造鋁合金。鑄造鋁合金。 鋁合金的熱處理鋁合金的熱處理 見(jiàn)見(jiàn)P

6、75 P75 圖圖5-15-1第五章 有色金屬制制作作 ：周周宗宗明明第五章 有色金屬2 2）形變鋁合金）形變鋁合金 防銹鋁合金，用防銹鋁合金，用“LF”LF”表表示示 硬鋁合金，用硬鋁合金，用“LY”LY”表表示示 超硬鋁合，超硬鋁合， 用用 “ “LC”LC”表表示示 鍛鋁合金，用鍛鋁合金，用“LD”LD”表表示示 常用變形鋁合金的化學(xué)成份、力學(xué)性能及用途見(jiàn)常用變形鋁合金的化學(xué)成份、力學(xué)性能及用途見(jiàn)P76 P76 表表5- 1 5- 1 鋁及鋁合金采用鋁及鋁合金采用“四位數(shù)字四位數(shù)字”體系牌號(hào)。如體系牌號(hào)。如11表表示純鋁，純鋁牌號(hào)中第二個(gè)數(shù)表示雜質(zhì)含量的控制情況，最示純鋁，純鋁牌號(hào)中第二

7、個(gè)數(shù)表示雜質(zhì)含量的控制情況，最后兩位數(shù)字表示鋁質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小數(shù)點(diǎn)后的兩位數(shù)。后兩位數(shù)字表示鋁質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小數(shù)點(diǎn)后的兩位數(shù)。10601060就表就表示鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為示鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.60%99.60%的純鋁的純鋁. .3 3）鑄造鋁合金）鑄造鋁合金 鑄造鋁合金因其成份接近共晶組織，塑性較差，鑄造鋁合金因其成份接近共晶組織，塑性較差，一般只用于成形鑄造。一般只用于成形鑄造。 常用鑄造合金的牌號(hào)、化學(xué)成份、鑄造方法、熱處理、常用鑄造合金的牌號(hào)、化學(xué)成份、鑄造方法、熱處理、力學(xué)性能及用途見(jiàn)力學(xué)性能及用途見(jiàn)P77P77表表5 52 2。 制制作作 ：周周宗宗明明第五章 有色金屬 常用鑄造鋁合金按主要合金元素

8、的不同可分為常用鑄造鋁合金按主要合金元素的不同可分為鋁硅系、鋁銅系、鋁鎂系和鋁鋅系等四類。其代號(hào)鋁硅系、鋁銅系、鋁鎂系和鋁鋅系等四類。其代號(hào)用用“ZL”ZL”加三位數(shù)字表示。其中加三位數(shù)字表示。其中“ZL”ZL”表示表示“鑄鑄鋁鋁”，第一位數(shù)字表示合金類別：，第一位數(shù)字表示合金類別：1 1為鋁硅系，為鋁硅系，2 2為為鋁銅系，鋁銅系，3 3為鋁鎂系，為鋁鎂系，4 4為鋁鋅系。第二、三位數(shù)字為鋁鋅系。第二、三位數(shù)字表示合金的順序號(hào)。鑄造鋁合金的牌號(hào)用表示合金的順序號(hào)。鑄造鋁合金的牌號(hào)用“Z+AlZ+Al+ +主要合金元素化學(xué)符號(hào)及質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，如：主要合金元素化學(xué)符號(hào)及質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，如：ZAlS

9、i12ZAlSi12表示表示W(wǎng) WSiSi=12=12% %的鑄造鋁合金。的鑄造鋁合金。二、二、 銅銅 及及 銅銅 合合 金金銅是人類應(yīng)用最早的金屬銅是人類應(yīng)用最早的金屬 之一。之一。 銅及銅合金有優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。良好的銅及銅合金有優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。良好的耐腐蝕性，高的強(qiáng)度和好的塑性，適用于壓力加工，耐腐蝕性，高的強(qiáng)度和好的塑性，適用于壓力加工，切削加工，及鑄造等方法制造各種產(chǎn)品。一般銅分切削加工，及鑄造等方法制造各種產(chǎn)品。一般銅分為：純銅、黃銅、青銅和白銅四類。為：純銅、黃銅、青銅和白銅四類。 制制作作 ：周周宗宗明明1 1、純銅、純銅 純銅呈玫瑰紅色，表面形成氧化銅膜后，為紫純銅

10、呈玫瑰紅色，表面形成氧化銅膜后，為紫紅色，故俗稱紫銅。由于純銅是用電解方法提煉出紅色，故俗稱紫銅。由于純銅是用電解方法提煉出來(lái)的。故又稱電解銅來(lái)的。故又稱電解銅 。 純銅的性能：熔點(diǎn)為純銅的性能：熔點(diǎn)為10831083,密度為密度為8.98.9g/cg/c, ,無(wú)磁性無(wú)磁性, ,具有很高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和耐腐蝕性，具有很高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和耐腐蝕性，其抗拉強(qiáng)度不高其抗拉強(qiáng)度不高 ，硬度低，但塑，硬度低，但塑性好。容易進(jìn)行熱（或冷）壓力加工。性好。容易進(jìn)行熱（或冷）壓力加工。abMP400200純銅的種類及用途純銅的種類及用途 按化學(xué)成份分為純銅和無(wú)氧銅，銅的性質(zhì)受雜按化學(xué)成份分為純銅和無(wú)氧銅，

11、銅的性質(zhì)受雜質(zhì)的影響很大，所有雜質(zhì)都會(huì)使銅的電導(dǎo)性降低。質(zhì)的影響很大，所有雜質(zhì)都會(huì)使銅的電導(dǎo)性降低。 由于純銅的強(qiáng)度低，不宜作為結(jié)構(gòu)材料使用，由于純銅的強(qiáng)度低，不宜作為結(jié)構(gòu)材料使用，而廣泛用于制造電線、電纜、銅管以及作為冶煉銅而廣泛用于制造電線、電纜、銅管以及作為冶煉銅合金的原料。合金的原料。第五章 有色金屬制制作作 ：周周宗宗明明第五章 有色金屬 銅以符號(hào)銅以符號(hào)“T”T”表示表示 ，如，如T1T1、T2 T2 表示純銅；表示純銅；Tu1Tu1、Tu2 Tu2 表示無(wú)氧銅。數(shù)字越大表示雜質(zhì)含量越表示無(wú)氧銅。數(shù)字越大表示雜質(zhì)含量越高。高。2 2、銅合金的分類、銅合金的分類 1 1）黃銅；）黃銅

12、； 2 2）白銅；）白銅； 3 3）青銅）青銅 銅和鋅的合金稱為黃銅。黃銅有相當(dāng)好的抗腐銅和鋅的合金稱為黃銅。黃銅有相當(dāng)好的抗腐蝕性能，良好的變形能力和機(jī)械特性。密度比純銅蝕性能，良好的變形能力和機(jī)械特性。密度比純銅小，價(jià)格低，應(yīng)用最多的是銅合金。小，價(jià)格低，應(yīng)用最多的是銅合金。 黃銅牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音黃銅牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音“黃黃”的首字母的首字母“H+H+數(shù)字?jǐn)?shù)字表示表示”如如H70H70表示銅的平均含量為表示銅的平均含量為70%70%。其余為鋅。其余為鋅30%30%的含量的單相黃銅；的含量的單相黃銅；HPb59-1HPb59-1表示銅的平均含量表示銅的平均含量為為59%59%，鉛的平均含量為，鉛的

13、平均含量為1%1%，其余為鋅的鉛黃銅。，其余為鋅的鉛黃銅。制制作作 ：周周宗宗明明 白銅是指以鎳為主要添元素的銅合金。其代號(hào)白銅是指以鎳為主要添元素的銅合金。其代號(hào)用用“B+B+數(shù)字?jǐn)?shù)字”表示。如表示。如B19B19表示鎳的平均含量為表示鎳的平均含量為19%19%，銅的含量為銅的含量為81%81%；BMn3-12BMn3-12表示平均含鎳量為表示平均含鎳量為3%3%，錳，錳的含量為的含量為12%12%的錳白銅。的錳白銅。青銅是銅與錫的合金。由于青白色而得名。青銅是銅與錫的合金。由于青白色而得名。 錫青銅具有高減磨性，耐腐蝕性，機(jī)械性能以錫青銅具有高減磨性，耐腐蝕性，機(jī)械性能以及鑄造性能。及鑄造

14、性能。 錫青銅分：鑄造錫青銅和壓力加工錫青銅。錫青銅分：鑄造錫青銅和壓力加工錫青銅。 壓力加工青銅的代號(hào)用壓力加工青銅的代號(hào)用“Q+Q+主加元素符號(hào)主加元素符號(hào)+ +數(shù)數(shù)字字”表示，如表示，如QSn10,QSn10,為錫的平均含量為為錫的平均含量為10%10%的錫青的錫青銅。銅。3 3、鑄造銅合金、鑄造銅合金 鑄造銅合金的牌號(hào)表示方法是用鑄造銅合金的牌號(hào)表示方法是用“ZCuZCu+ +主加元主加元素素+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字+ +其它元素符號(hào)及含量其它元素符號(hào)及含量”組成。如組成。如ZCuSn10Zn2ZCuSn10Zn2和和ZCuPb30ZCuPb30等是常用的鑄造青銅合金。等是常用的鑄造青銅合金。第

15、五章 有色金屬制制作作 ：周周宗宗明明第五章 有色金屬三、滑動(dòng)軸承合金三、滑動(dòng)軸承合金 用做滑動(dòng)軸承內(nèi)襯或軸瓦的合金，稱為滑動(dòng)軸用做滑動(dòng)軸承內(nèi)襯或軸瓦的合金，稱為滑動(dòng)軸承合金。承合金。 使用軸承的目的是為了使轉(zhuǎn)軸正常運(yùn)轉(zhuǎn)和盡量使用軸承的目的是為了使轉(zhuǎn)軸正常運(yùn)轉(zhuǎn)和盡量減少磨損，為此，要求軸承合金除成本低廉外，還減少磨損，為此，要求軸承合金除成本低廉外，還應(yīng)具有高的抗壓強(qiáng)度，一定的硬度。足夠的塑性和應(yīng)具有高的抗壓強(qiáng)度，一定的硬度。足夠的塑性和韌性，能支承轉(zhuǎn)軸和防止軸承受沖擊振動(dòng)而開裂，韌性，能支承轉(zhuǎn)軸和防止軸承受沖擊振動(dòng)而開裂，還應(yīng)具有良好的跑合性，小的摩擦系數(shù)，低的熱膨還應(yīng)具有良好的跑合性，小的

16、摩擦系數(shù)，低的熱膨脹系數(shù)。良好的熱導(dǎo)性和耐腐蝕性。脹系數(shù)。良好的熱導(dǎo)性和耐腐蝕性。2 2、軸承合金的理想組織（略）、軸承合金的理想組織（略） 1 1、對(duì)滑動(dòng)軸承合金性能的要求、對(duì)滑動(dòng)軸承合金性能的要求 3 3、常用的滑動(dòng)軸承合金、常用的滑動(dòng)軸承合金 制制作作 ：周周宗宗明明第五章 有色金屬 常用的滑軸承合金有：錫基、鉛基、銅基常用的滑軸承合金有：錫基、鉛基、銅基 和鋁和鋁基等軸承合金?；容S承合金。 此外，還有鐵基軸承合金，即珠光體灰口鑄鐵。此外，還有鐵基軸承合金，即珠光體灰口鑄鐵。 錫基與鉛基軸承合金牌號(hào)的表示方法錫基與鉛基軸承合金牌號(hào)的表示方法“ZChZCh+ +基基體元素（錫或鉛）符號(hào)體

17、元素（錫或鉛）符號(hào)+ +主加元素（銻）符號(hào)主加元素（銻）符號(hào)+ +主加主加元素含量元素含量+ +輔加元素含量輔加元素含量”其中其中Z Z、ChCh是是“鑄鑄”、“承承”兩字的漢語(yǔ)拼音字首。表示鑄造軸承合金的兩字的漢語(yǔ)拼音字首。表示鑄造軸承合金的意思。如意思。如ZChSnSb11-6ZChSnSb11-6表示平均含銻量為表示平均含銻量為11%11%，含銅，含銅量為量為6%6%，其余是錫的鑄造錫基軸承合金。，其余是錫的鑄造錫基軸承合金。四、粉末治金與硬質(zhì)合金四、粉末治金與硬質(zhì)合金 粉末治金材料及其制品是由幾種金屬粉末或金粉末治金材料及其制品是由幾種金屬粉末或金屬與非金屬粉末混和壓制成型，并經(jīng)過(guò)燒結(jié)

18、而成的。屬與非金屬粉末混和壓制成型，并經(jīng)過(guò)燒結(jié)而成的。它既是一種不熔煉，不鑄造的特殊制取金屬材料的它既是一種不熔煉，不鑄造的特殊制取金屬材料的治金方法，又是一種制造零件的加工方法。治金方法，又是一種制造零件的加工方法。 制制作作 ：周周宗宗明明1 1、粉末治金工藝過(guò)程簡(jiǎn)介、粉末治金工藝過(guò)程簡(jiǎn)介制粉制粉 混和混和 成形成形 燒結(jié)燒結(jié) 后處理。后處理。2 2、粉末治金的特點(diǎn)與應(yīng)用、粉末治金的特點(diǎn)與應(yīng)用 1 1）粉末治金法能生產(chǎn)多種具有特殊性能的金）粉末治金法能生產(chǎn)多種具有特殊性能的金屬材料。屬材料。 如：如： A A、難熔材料難熔材料 熔點(diǎn)熔點(diǎn)18001800。 B B、多組元材料多組元材料 摩擦

19、材料，磁性材料，電工觸頭材料。摩擦材料，磁性材料，電工觸頭材料。 C C、多孔材料多孔材料 過(guò)濾材料過(guò)濾材料 發(fā)汗材料發(fā)汗材料 。 2 2）用粉末治金法制造機(jī)器零件是一種少切削、）用粉末治金法制造機(jī)器零件是一種少切削、無(wú)切削的新工藝。無(wú)切削的新工藝。第五章 有色金屬制制作作 ：周周宗宗明明第五章 有色金屬 3 3）應(yīng)用粉末治金法也有缺點(diǎn)）應(yīng)用粉末治金法也有缺點(diǎn)，如制造原始粉末如制造原始粉末的成本高的成本高；壓制時(shí)所需單位壓力很高壓制時(shí)所需單位壓力很高，因而制品尺因而制品尺寸受到限制寸受到限制；壓模成本高壓模成本高，僅大量生產(chǎn)才有利僅大量生產(chǎn)才有利；粉粉末的流動(dòng)性差末的流動(dòng)性差，不易制成形狀復(fù)雜的零件不易制成形狀復(fù)雜的零件；燒結(jié)后燒結(jié)后零件的韌性較差等零件的韌性較差等。但隨著科技發(fā)展粉末治金材料但隨著科技發(fā)展粉末治金材料的韌性可以大大提高。的韌性可以大大提高。3 3、硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金 通常用高速鋼制造的刀具通常用高速鋼制造的刀具，在在600600650650以上以上工作時(shí)工作時(shí)，因硬度降低因