第八章有色金屬及其合金

第一節鋁及其合金第二節銅及其合金第三節軸承及其合金第一節鋁及其合金一、工業純鋁二、鋁合金概述三、鑄造鋁合金一、工業純鋁工業純鋁的特性：（1）鋁很輕，它的比重為2.7，大約是銅的三分之一。鋁經常作為各種輕質結構材料的基本組元。（2）導電性和導熱性較好，僅次于銀、銅和金，居第四位。（3）塑性好（ψ=80%），能通過冷或熱的壓力加工，制成各種型材，如絲、線、棒、管等。這種特性與鋁具有面心立方晶格結構有關。（4）抗大氣腐蝕性能好。因為在鋁的表面能生成一層極致密的氧化鋁薄膜，它能有效地隔絕鋁和氧的接觸，而阻止鋁表面的進一步氧化。（5）強度很低（σb=80～100MN／m2），冷變形加工硬化后強度可提高到σb=150～250MN／m2，但其塑性下降到ψ=50~60%。一、工業純鋁工業純鋁的牌號：

1×××表示：第二位英文字母表示原始鋁的改型情況，A為原始純鋁，其它為原始純鋁的改型；最后兩位數字表示最低鋁百分含量中小數點后面的兩位。1A35表示：鋁含量為99.35%的工業純鋁。

二、鋁合金概述

鋁合金分類：根據鋁合金的成分及生產工藝特點可將鋁合金分為鑄造鋁合金和形變鋁合金兩類。

三、鑄造鋁合金

鑄造鋁合金的牌號及其表示方法：

Z+Al+合金元素化學符號+數字ZAlSi7Mg:平均含硅7%，平均含鎂小于1%的鑄造鋁合金。企業習慣用法：鑄造鋁合金用“ZL”兩個字母和三個數字表示，如ZL102、ZL203、ZL302、ZL401等，后面三位數字中第一位表示類別，1為鋁硅系，2為鋁銅系，3為鋁鎂系，4為鋁鋅系；第二、三位數字為順序號。見表8－4鑄造鋁合金的牌號、成分與用途第二節銅及其合金

一、工業純銅（紫銅）二、銅的合金化三、黃銅四、青銅一、工業純銅（紫銅）

工業純銅的熔點為1083℃，在固態時具有面心立方晶格結構，無同素異構轉變，相對密度是8.9，為鎂的五倍，比普通鋼重15%。它具有玫瑰紅色，表面形成氧化膜后呈紫色，故一般稱為紫銅。紫銅是一種逆磁性物質（其磁化系數為一很小的負數），因此用銅制作的各種儀器和機件不受外來磁場的干擾。例如紫銅可用來制作各種磁學儀器、定向儀器和其它防磁器械。一、工業純銅的性質和用途

純銅具有良好的導電及導熱性，其導電性在各種元素中僅次于銀而居第二位，故純銅的主要用途就是制作電工導體。在力學和工藝性能方面，純銅的特點是具有極好的塑性，可以承受各種形式的冷熱壓力加工，因此，銅制品大多是經過適當形式的壓力加工制成的。一、工業純銅的性質和用途在化學性能方面，銅是比較穩定的金屬。純銅在大氣、水、水蒸汽、熱水中基本上不遭受腐蝕，在含有硫酸和SO2的氣體中或海洋性氣體中銅能生成一層結實的保護膜，腐蝕速度也不太大。但銅在氨、氨鹽以及氧化性的硝酸和濃硫酸中的抗蝕性很差，在海水中會受腐蝕。一、工業純銅的性質和用途

在冷變形過程中，銅有明顯的加工硬化現象，當冷變形程度超過40%時，銅的σb可由變形前的240MN／m2上升到400~500MN／m2而δ則由原來的45%下降至5%。所以在純銅的冷變形過程中必須進行適當的中間退火，以恢復材料的塑性。表8－8純銅加工產品的牌號、

成分及主要用途純銅加工產品的牌號：分類代號+主添加元素+序號分類代號為：T或TU，分別表示純銅和無氧銅。二、銅的合金化提高銅的強度的方法：固溶強化、熱處理強化及過剩相強化三種方法。1.固溶強化：幾種元素在銅中的最大溶解度見表8-9。最常用的固溶強化元素是鋅、錫、鋁、鎳等。二、銅的合金化2.熱處理強化：鈹、硅等元素在銅中的溶解度隨溫度的降低而減小，因此，它們加入銅后可使合金具有時效強化的性能。

3.過剩相強化：當銅中加入元素超過最大溶解度以后，便會出現過剩相。它們多為硬而脆的金屬化合物，數量少時可使強度提高、塑性降低，數量多時會使強度和塑性同時大大降低。三、黃銅（一）黃銅的組織黃銅：含鋅量低于50%，以鋅為主要的合金元素的銅合金稱為黃銅。三、黃銅工業黃銅中的實際含鋅量大多不超過47%，所以工業黃銅的組織只可能是單相α或兩相（a＋β）狀態，如圖8—11，分別稱為α黃銅（或單相黃銅）及（a＋β）黃銅（或兩相黃銅）。三、黃銅（二）鋅對黃銅性能的影響（1）黃銅的強度和延伸率與其中的含鋅量的關系，隨著含鋅量的不同，黃銅的抗拉強度和延伸率變化很大。（2）黃銅的鑄造性能很好。（3）黃銅的抗蝕性較好，與紫銅相近。三、黃銅（三）黃銅的編號及應用黃銅可分為簡單黃銅及復雜黃銅兩類。1.簡單黃銅：只含鋅不含其它合金元素的黃銅稱為簡單黃銅。簡單黃銅的牌號由“H”（”黃”的漢語拼音字頭）起首，后面是表示合金中含銅百分數的兩位數字。例如H80，即表示含銅80%的黃銅。若屬于鑄造簡單黃銅，則再冠以“Z”字，例如ZH62。

三、黃銅2.復雜黃銅：除鋅以外還含有一定數量的其它含金元素的黃銅稱為復雜黃銅或特殊黃銅。復雜黃銅的編號方法是：代號“H”+主加元素符號+銅含量+主加元素含量。見表8－10、8－11一些黃銅加工產品及一些鑄造黃銅的牌號、成分、性能及用途四、青銅青銅的概念：含錫的銅基合金稱為青銅。青銅的種類：包括錫青銅、鋁青銅、鈹青銅及硅青銅。青銅的編號方法是：代號“Q”（“青”的漢語拼音字頭）+主加元素符號+主加元素含量。表8－13一些青銅加工產品的牌號、成分、性能及用途。表8－14一些鑄造青銅的化學成分、性能及用途。第三節軸承合金

軸承是一種重要機械零件。分滾動軸承和滑動軸承。在滑動軸承中，制造軸瓦及其內襯的合金，稱為軸承合金。軸承是支撐著軸進行工作的，當軸在其中轉動的時候，在軸和軸瓦之間必然有強烈的摩擦，因軸是機器上的重要部件，且價格較貴，更換困難，所以在磨損不可避免的情況下應從軸瓦材料上確保軸受到最小的磨損。為了確保軸承對軸的磨損最小，軸瓦材料必須具有以下主要特性：第三節軸承合金（1）在工作溫度下具有足夠的強度和硬度，以便承受軸頸所