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1、89第九章 有色金属及其合金non ferrous alloy本章仅作一般要求9-0本章概述 1有色金属 非铁金属材料 2 黑色金属 钢铁（及 Mn、Cr ） 3 有色金属分类： 轻金属：Al、Mg、Na、Ca 等， 重金属：Cd、Pb、Cu 、Zn、Cr 、Hg、Mn 、Bi、Sb、Sn 等， 贵金属：Au、Ag、Pt 等 半金属：Se、Te、As、B、Si 等 稀有金属：W、Mo、Ta、Nb、Zr、V 等 稀土金属（Y, Ce 等）和 放射性金属（Ra, U 等）。9-1 铝及其合金一、纯铝 1. 物理性能 比重小，2.7g/cm3 ；导电导热性仅次于 Ag，Cu，Au 。非磁性（磁化率极
2、低）。 2. 化学性能 极好的抗大气腐蚀能力（Al 2O3 的“钝化”作用）。 3. 力学性能 强度低， b = 50MPa ；塑性好，可冷变形成型及强化。 4. 加工性能 切削性能、锻造性能好。 5. 牌号 1A。 90二、铝合金的分类 1. 形变铝合金 防锈铝 3A、5A； 硬铝 2A；超硬铝 7A ；锻铝 2A、2B 。 2. 铸造铝合金 ZL1 ZL4 Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn 合金。 三、铝合金的强化方法 1. 固溶强化 Cu, Mg, Zn, Si, Mn 等溶于 Al，形成固溶体。 2. 细晶强化（变质处理）、第二相强化、冷变形强化、时效强化。 四、铝合金的
3、热处理 时效强化 1. 时效强（硬）化 淬火后的铝合金强硬度随时间延长而显著升高的现象。 2. 时效工艺 时效温度高，时效速度快，但强化效果小。 .自然时效 在室温长时间停留，如，数天。 人工时效 加热至 100-200，保温一定时间。 3. Al-Cu合金的时效过程 过饱和固溶体 分解，析出强化相 CuAl2 。 固溶处理（水冷淬火） 不稳定的过饱和 GP 区 Cu 原子富集，晶格略变，强度提高； GP 区（” ） Cu 原子有序化，强度最高； 形成过渡相 晶格略变程度下降，开始软化； 稳定相 （CuAl 2 ) 过时效，强度下降。 五、形变铝合金 其牌号、成分、性能及用途1. 防锈铝（Al
4、- Mn、 Mg）3A、5A。不能热处理强化，做油箱、油管、铆钉等。 2. 硬铝（Al-Cu-Mg）2A，可热处理强化，做螺旋桨叶片、支柱等。 3. 超硬铝（Al-Zn-Mg-Cu）7A，可热处理强化，做飞机大梁、起落架等。 4. 锻铝（Al-Mg-Si）2A、2B，可热处理强化，做锻件、模锻件等。 912A12淬火正常组织 2A12 淬火过烧组织六、铸造铝合金 牌号、成分、性能及用途Al-Si 系合金（硅铝明） 铸造性好、线收缩系数小、热裂倾向小。 变质处理 浇注前加变质剂。变质后力学性能显著提高。 变质前组织（左图，100） 共晶体（粗针状 Si + 基体 ）+ 初晶 Si 变质后组织（右
5、图，400） 共晶体（细点状 Si + 基体 ）+ 初晶 相 ZL102 变质前组织 ZL102 变质后组织ZL201 变质前组织 ZL201 变质前后组织9-2 铜及其合金92一、纯铜 紫铜（紫红色），具有面心立方晶格。 1. 物理性能 d = 8.9 g/cm3 ，Tm = 1083 ；导电导热性好；抗磁性。 2. 化学性能 抗大气腐蚀。 3. 力学性能 b = 200250MPa； = 4050 % =70%； 4045HB。 4. 加工性能 切削性能、锻造性能好。（冷变形加工后 b = 400500Mpa、400500HB） 5. 牌号 工业纯铜 T1 T4 ；磷脱氧铜 TP1，TP2
6、；无氧铜 TU1，TU2。 二、黄铜 Cu-Zn 系合金，牌号、成分、性能及用途， 1. 普通黄铜 力学性能好，易加工成形，耐大气、海水腐蚀。 单相黄铜 如 H90，含铜 90% ，单相 固溶体。（见下图） 双相黄铜 如 H62， + （CuZn）。（见下图） 铸造黄铜 如 ZCuZn38，含 Zn量 38%，铸造性能好。 2. 特殊黄铜 在普通黄铜基础上，加入 Al、Mn、Si、Pb 等元素的黄铜。 93三、青铜 主加元素为 Sn、Al、Be、Pb 等的铜基合金。青铜是指除黄铜、白铜以外的所有铜合金，一般将铜锡合金称为锡青铜，其他则称为“特殊青铜”。锡青铜组织可分为 及 + 两类， 是锡在铜
7、中的固溶体，塑性好，适于冷加工。 是复杂立方晶格的 Cu31Sn8化合物，硬而脆（见下图）ZQSn10-1组织 200 ZQSn10-1 组织 5001.压力加工青铜 铍青铜 如 QBe2，是优良的弹性材料。 锡青铜 如 QSn4-3，含 4%Sn 、3%Zn，其余为 Cu的锡青铜。 2. 铸造青铜 如锡青铜 ZCuSn10Zn2 。 四、白铜 Cu-Ni 系合金，如，B19 表示含 19%Ni 的普通白铜。9-3 钛及其合金钛合金特性 强度、塑性、比强度高，耐蚀、耐热、耐低温。 一、纯钛 1. 物理性能 银白色，Tm =1680，d = 4.54 g/cm3 。 2. 同素异构转变 882时
8、，密排六方 -Ti -Ti（体心立方）。 3. 牌号 工业纯钛 TA1TA3二、钛合金 分为 、 和（ + ）型钛合金，见表 8-11（P227）。 三、钛及钛合金的热处理 941. 退火 650850（去加工硬化）；450650（去内应力）。 2. 淬火 + 时效处理 型钛合金不能进行热处理强化 9-4 轴承合金一、轴承合金概述 制造滑动轴承中的轴瓦及内衬的合金。 1. 工作条件 冲击、交变载荷，轴颈压力、摩擦。 2. 性能要求 足够的强、硬度，塑性和韧性好，与轴有良好磨合能力、减摩性好。 有良好的导热性、抗蚀性和工艺性。 3. 组织要求 软基体 + 硬质点；或： 硬基体 + 软质点 二、常
9、见轴承合金 1. 锡基轴承合金（锡基巴氏合金） 如 ZChSnSb11-6，软基体 + 硬质点 摩擦系数、膨胀系数小，导热性、塑性和耐蚀性好；但疲劳强度较差，工作温度低（150）。 2. 铅基轴承合金（铅基巴氏合金） 如 ZChPbSb16-16-2，软基体 + 硬质点 。 其硬度、强度、韧性和耐蚀性、导热性比锡基轴承合金低，工作温度小于 120。 本章习题 1. 说出下列材料常用的强化方法：H70；45 钢；HT350；LY12 。2. 指出下列材料牌号或代号的含义：H59； ZCuSn10Pb5； QBe2； ZChSnSb11-6； 2A12； 7A04； 2A14 。3. 试述下列零件进行时效处理的作用：a. 形状复杂的大型铸件在 500600进行时效处理；b. 铝合金件淬火后于 140进行时效处理；
