有色金屬及其合金

有色金屬及其合金第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月重點要求：熟悉常用Al、Cu合金的牌號、成份、熱處理工藝、組織、及其應(yīng)用。

一般了解

軸承合金。第2頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

第一節(jié)概述1.定義:除黑色金屬(鋼、鐵)以外的所有金屬。

2.性能特點:具有獨特的性能。3.分類重金屬(密度＞3.5);Cu、Ni等。輕金屬(密度＜3.5);Al、Mg等。貴重金屬;Au、Ag、Pt等。稀有金屬;W、Ti、Ra、Nb等。半金屬;Si、Te、B等。第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)鋁及鋁合金1、工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁牌號L+順序

L1～L7熔點660℃，密度2.7g/cm3。力學(xué)性能：σb

=80～100Mpa，δ=30～50%，比強度高。導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，耐大氣腐蝕。塑性好、可冷成型。做散熱器、器皿、導(dǎo)線、電纜等。第4頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2．鋁合金（1）分類和強化分類——形變鋁合金、鑄造鋁合金強化方法：形變強化固溶—時效強化變質(zhì)處理。第5頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月-CuAl2時效強化:

淬火后合金強度硬度隨時間延長而顯著升高.時效工藝：固溶處理（水冷淬火）→過飽和固溶體時效過程——過飽和固溶體分解，析出強化相。第6頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月時效效果：時效溫度越高，則速度越快，但

強化效果小。自然時效——在室溫經(jīng)過數(shù)天時間停留完成時效。人工時效——加熱至100~200℃，保溫一定時間。AL-Cu合金自然時效曲線Al-Cu合金的人工時效曲線第7頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月1.防銹鋁

—用“鋁”和“防”二字的漢語拼音第一個字母“L”和“F”加順序號表示，如五號防銹鋁用LF5表示。LF21(3A21)等。優(yōu)良的抗腐蝕性能,因而得名防銹鋁合金，還具有良好的塑性與焊接性，適宜壓力加工和焊接。機械性能較低，可用冷加工方法使其強化。

切削加工工藝性能差，故適用制作焊接管道、容器、鉚釘以及其它冷變形零件。第8頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.硬鋁—用“鋁”和“硬”二字的漢語拼音首字母“L”和“Y”加順序號表示，如十二號硬鋁用LY12表示。LY1（2A01）LY11（2A11）等。鋁-銅-鎂系合金應(yīng)用較早，用途很廣。有強烈的時效強化作用，經(jīng)時效處理后具有很高的硬度、強度，故鋁-銅-鎂系合金總稱為硬鋁合金。這類合金具有優(yōu)良的加工工藝性能，可以加工成板、棒、管、線、型材及鍛件等半成品，廣泛應(yīng)用在航空，汽車和機械中。

第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月3.超硬鋁—用“鋁”和“超”二字的漢語拼音首字母“L”和“C”加順序號表示，如四號超硬鋁用LC4（7A04）表示。LC9（7A09）鋁-鋅-銅系合金是目前室溫強度最高的一類鋁合金，其強度達500～700MPa，超過高強度的硬鋁LY12合金(400-430MPa)，故稱為超硬鋁合金。應(yīng)用在航空飛機大梁，起落架等承受重載的零部件。第10頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月4.鍛鋁—用“鋁”和“鍛”二字的漢語拼音首字母“L”和“D”加順序號表示，如五號鍛鋁用LD5（2A50）表示。LD7（2A70

）LD10（2A14）。鋁-鎂-硅-銅系合金具有優(yōu)良的鍛造工藝性能，主要用作制作外形復(fù)雜的鍛件,故稱為鍛鋁合金。第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）鑄造鋁合金

鑄造鋁合金的牌號用“鑄鋁”二字的漢語拼音第一個大寫字母“ZL”加三位數(shù)字表示，第一位數(shù)表示合金系別：（1為鋁硅系合金；2為鋁銅系合金；3為鋁鎂系合金；4為鋁鋅系合金）。第二、三位數(shù)字表示合金的順序號。如ZL111表示11號鋁硅系鑄造鋁合金。1.鋁-硅鑄造合金

ZL101、ZL104、ZL105、

ZL107、

ZL109優(yōu)良的鑄造性、焊接性、抗蝕性以及足夠的機械性能，但合金的致密度較小，適宜制造致密度要求不太高的、形狀復(fù)雜的鑄件。第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.鋁-銅鑄造合金ZL201ZL202ZL203耐熱性高，其高溫強度隨銅含量的增加而提高，而合金的鑄縮率和形成裂紋的趨向則減小。但由于銅含量增加，使合金的脆性增加,故銅含量一般不超過14％。3.鋁-鎂鑄造合金

比重最小(2.55)、耐蝕性最好、強度最高(抗拉強度可達350MPa)的鑄造鋁合金。但由于結(jié)晶溫度范圍寬，故流動性差,形成疏松趨向大、其鑄造性能不如鋁-硅合金好。ZL301ZL302ZL3034.鋁-鋅鑄造合金有較高的強度，是最便宜的一種鑄造鋁合金。其主要缺點是抗蝕性差。ZL401ZL402第13頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月合金類別代號主要化學(xué)成分,%熱處理機械性能CuMgMn其它σb

MPa

%HB防銹鋁LF54.5~5.50.3~0.6退火2702370LF114.8~5.50.3~0.6V0.02~0.22702370LF211.0~1.61302330硬鋁LY12.2~3.00.2~0.5固溶處理+自然時效3002470LY113.8~4.80.4~0.80.4~0.842018100LY123.8~4.91.2~1.80.3~0.948011131超硬鋁LC41.4~2.01.8~2.80.2~0.6Zn5.0~7.0固溶處理+人工時效60012150LC62.2~2.82.5~3.20.2~.5Zn7.6~8.66807190鍛鋁LD51.8~2.60.4~0.80.4~0.8Si0.7~1.242013105LD71.9~2.51.4~1.8Ni1~1.5Fe1.0~1.544013120LD103.9~4.80.4~0..80.4~1.0Si0.5~1.248010135（２）變形鋁合金第14頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月變形鋁合金的應(yīng)用防銹鋁——LF，不可熱處理強化，做油箱、油管、鉚釘。硬鋁——LY，做螺旋槳葉片、支柱。超硬鋁——LC，做飛機大梁、桁架、起落架等。鍛鋁——LD，做鍛件、模鍛件。第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月合金代號主

要

化

學(xué)

成

分,%機

械

性

能SiCuMg鑄造方法熱處理bMPa%HB鋁硅ZL1016.0~8.00.2~0.4SBT6230170ZL10210~13SBJT2T2143153425050ZL1104.0~6.05.0~8.00.2~0.5JT1170－90鋁銅ZL2034.0~5.0JT4210660鋁鎂ZL3019.5~11.5ST4280920鋁鋅ZL4026.0~8.0Zn5~70.4~0.7JT1240470鑄造方法：SB——砂型變質(zhì)；J——金屬砂；S——砂型熱處理：T1——不淬火，人工時效；T2——退火；T4——淬火+自然時效；T6——淬火+人工時效（3）鑄造鋁合金

第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)銅及銅合金一、銅及銅合金的特點1、熔點1083℃，密度8.9g/cm3。2、導(dǎo)電導(dǎo)熱性僅次于銀。3、耐大氣、海水腐蝕。4、切削性好，塑性好，可冷、熱成形。5、鑄造銅合金的鑄造性能好。第17頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月1．純銅——紫銅（紫紅色）工業(yè)純銅

——T1-T4，做電導(dǎo)體。

力學(xué)性能:

σb=230-250MPa

δ=40-50%純銅管強化途徑：固溶強化650MPa時效強化1400MPa過剩相強化第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月1、黃銅（以Zn為主要合金元素的銅合金）銅合金分黃銅、青銅和白銅三類。黃銅分普通黃銅和復(fù)雜黃銅兩種。（1）普通黃銅：銅和鋅的二元合金普通黃銅牌號：H+數(shù)字H為黃銅數(shù)字表示平均銅質(zhì)量分數(shù)。如：H96,H80,H70,H68,H62

、H59等H96冷凝管、熱交換器、散熱器，計算機插件等。H80金色黃銅，裝飾件，薄管。

H70“三七黃銅”彈殼、套管和復(fù)雜深沖零件

H68

H62

、H59強度較高，作零件，標準件，焊接件，沖壓件（2）復(fù)雜黃銅在普通黃銅基礎(chǔ)上加鋁、鐵、硅、錳、鎳等牌號：H+主加元素符號+銅質(zhì)量分數(shù)+主加元素質(zhì)量分數(shù)1）Pb黃銅HPb60-1切削性能好，耐磨性好鐘表零件。2）Sn黃銅HSn90-1

HSn62-1耐蝕性好，船舶零件。海軍黃銅。第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月3）Al黃銅Hal77-2HAl60-1-1耐蝕性好，強度和硬度高。船舶零件，機械及電機零件。4）Si黃銅HSi80-3耐蝕性好,機械性能好，切削性好，耐磨性好。船舶零件，機械及化工零件其它還有錳黃銅，鐵黃銅，鎳黃銅。主要用于船舶零件（三）青銅（含有Sn.Al.Si.Pb.Be,Mn等的銅基合金）包括：錫青銅，鋁青銅，鈹青銅等分類：壓力加工青銅（以壓力加工產(chǎn)品的形式供應(yīng)）和鑄造青銅

編號方法：①Q(mào)+主加元素符號+主加元素含量+其它元素含量

如：QSn4-3,表示含4%Sn、3%Zn，其余為Cu的錫青銅。②鑄造青銅在編號前加“Z”字

錫青銅

QSn4-3,

QSn6.5-0.1,

耐蝕性優(yōu)于黃銅，鑄造性好，耐磨性好，有彈性用于造船、化工、機械、儀表中的耐磨件，耐蝕件、彈性元件，抗磁件。第20頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.鋁青銅耐蝕性優(yōu)于黃銅和錫青銅

，鑄造性和耐磨性優(yōu)于錫青銅，機械性能好。QAl9-4,QAl7QAl10-3-1.5飛機、船舶用高強度、高耐磨抗蝕零件。QAl9-4船舶及電氣零件，耐磨件QAl7重要的彈簧及彈性元件。3.鈹青銅耐蝕性、耐磨性、彈性、抗磁性、抗疲勞都很好，耐寒，沖擊無火花。QBe2重要的彈簧及彈性元件、耐磨件、高壓高速高溫軸承，防爆工具，鐘表件。

4.硅青銅

耐蝕件、彈簧、渦輪、蝸桿等第21頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)雜白銅編號方法：

Q+主加元素符號+主加元素含量+其它元素含量

如：

BZn15-20船舶零件，潮濕環(huán)境下的機械及化工零件錳白銅BMn3-12彈簧和熱電偶絲（四）白銅（以Ni為主要合金元素的銅合金）普通白銅編號為：B+鎳的平均含量，“B”意指“白銅”

如：B19表示含19%Ni的普通白銅B5、B19、B25船舶零件，機械及化工零件，醫(yī)療器械。第22頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)雜黃銅——改善Cu-Zn合金的耐蝕性、機械性能。組

別代

號主要化學(xué)成分,%機械性能(變形)Cu其它bMPa%HBPb黃銅HPb63-3HPb60-162.0~65.059.0~61.0Pb2.4~3.0Pb0.6~1.060061054－－Sn黃銅HSn90-1HSn62-188.0~91.061.0~63.0Sn0.25~0.75Sn0.7~1.152070054148－Al黃銅HAl77-276.0~79.0Al1.8~2.665012170Si黃銅HSi65-1.5-363.5~66.5Si1.0~2.0Pb2.5~3.56008160Mn黃銅Fe黃銅HMn58-2HFe59-1-157.0~60.057.0~60.0Mn1.0~1.2Fe0.6~1.27007001010175160Ni黃銅HNi65-564.0~67.0Ni5.0~6.57004－第23頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月黃銅制品鑄造黃銅——如ZHSi80-3，含80%Cu。第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）青銅——

Cu-Sn、Cu-Al、Cu-Be系等合金。壓力加工青銅Sn青銅——如QSn4-3，含4%Sn、3%Zn，其余為Cu做軸承、彈簧等。Al青銅——如QAl10-3-1.5，做耐蝕、抗磨的齒輪、軸套等。Be青銅——如QBe2，做彈簧，高速軸承等。鑄造青銅——如Sn青銅，ZCuSn10Zn2。軸瓦、泵體第25頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月四、鈦及鈦合金

在固態(tài)下有