1、第七章 有色金屬及硬質(zhì)合金,71 銅及銅合金 72 鋁及鋁合金 *73 鈦及鈦合金 74 硬質(zhì)合金,有色金屬黑色金屬以外的金屬，也稱非鐵金屬。 輕金屬有色金屬中密度小于3.5 g/cm3（鋁、鎂、鈹?shù)龋┑摹?重金屬密度大于3.5g/cm3（銅、鎳、鉛等）的。,71 銅及銅合金,一、純銅（Cu） 二、銅合金,銅及銅合金的分類,一、純銅（Cu）,銅絲,呈紫紅色，故又稱為紫銅 ； 密度：8.96 103 kg/m3； 熔點(diǎn)：1083； 導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性僅次于金和銀。,按化學(xué)成分不同：工業(yè)純銅和無(wú)氧銅。 我國(guó)工業(yè)純銅有三個(gè)牌號(hào)： 一號(hào)銅（99.95%Cu），代號(hào)T1 二號(hào)銅（99.90%Cu），代號(hào)T2

2、 三號(hào)銅（99.70%Cu），代號(hào)T3。 無(wú)氧銅含氧量極低，不大于0.003%，其代號(hào)有TU1、TU2，“U”是“無(wú)”字漢語(yǔ)拼音字首。,純銅的牌號(hào)、化學(xué)成分和用途,二、銅合金,為了滿足制作結(jié)構(gòu)件的要求，工業(yè)上廣泛采用在銅中加入合金元素而制成性能得到強(qiáng)化的銅合金，常用的銅合金可分為：,1黃銅 2白銅 3青銅,1黃銅,黃銅是以鋅為主加合金元素的銅合金，具有良好的機(jī)械性能，易加工成形，對(duì)大氣、海水有相當(dāng)好的抗蝕能力。,按所含合金元素的種類可分為普通黃銅和特殊黃銅；按生產(chǎn)方式可分為壓力加工黃銅和鑄造黃銅。,（1）普通黃銅,普通黃銅是CuZn的二元合金。普通黃銅又分為單相黃銅和雙相黃銅： 單相黃銅當(dāng)鋅含

3、量小于39時(shí)，鋅全部溶于銅中形成固溶體。 雙相黃銅當(dāng)鋅含量大于等于39時(shí)，除了有固溶體外，組織中還出現(xiàn)了以化合物CuZn為基體的固溶體。,鋅含量對(duì)黃銅力學(xué)性能的影響,（2）特殊黃銅,在普通黃銅的基礎(chǔ)上加入Sn、Si、Mn、Pb、Al等元素，形成的銅合金。 根據(jù)加入元素不同，分別稱為錫黃銅、硅黃銅、錳黃銅、鉛黃銅和鋁黃銅等。,普通壓力加工黃銅牌號(hào)：H+ 平均含銅量。例如：H62表示含銅62%，其余為Zn的普通黃銅。 特殊壓力加工黃銅牌號(hào)：H + 主加元素符號(hào)（除鋅外）+ 平均含銅量 + 主加元素平均含量。例如：HMn582，表示含銅量為58%、含錳量為2%的特殊黃銅。 鑄造黃銅（包括普通黃銅和特

4、殊黃銅）牌號(hào)：ZCu+主加元素符號(hào)+主加元素含量+其他加入元素的元素符號(hào)及含量組成。例如：ZcuZn38，ZcuZn40Mn2等。,2白銅,白銅是以鎳為主加合金元素的銅合金。具有很好的冷熱加工性能，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，只能用固溶強(qiáng)化和加工硬化來(lái)提高強(qiáng)度。 牌號(hào)：B鎳含量。 三元以上的白銅牌號(hào)：B第二個(gè)主添加元素符號(hào)及除基元素銅外的成份數(shù)字組表示。例如：,B30表示含Ni量為30%的白銅。 BMn312表示含Mn為3%，含Ni為12%的錳白銅。,3青銅,除了黃銅和白銅外，所有的銅基合金都稱為青銅。按主加元素種類的不同，青銅可分為錫青銅、鋁青銅、硅青銅和鈹青銅等。按生產(chǎn)方式也可分為壓力加工青銅和鑄

5、造青銅兩類。,壓力加工青銅牌號(hào)：Q主加元素的元素符號(hào)及含量其他加入元素的含量。例如：,QSn43表示含錫量為4，含鋅量為3 %，其余為銅的錫青銅。 QAl7表示含鋁量為7%，其余為銅的鋁青銅。,鑄造青銅的牌號(hào)和鑄造黃銅的牌號(hào)：ZCu+主加元素符號(hào)+主加元素含量+其他加入元素的元素符號(hào)及含量組成。例如： ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl9Mn2。,（1）錫青銅,錫青銅是以錫為主要合金元素的銅合金，是人類歷史上應(yīng)用最早的金屬。,鑄態(tài)錫青銅的力學(xué)性能與含錫量的關(guān)系,（2）鋁青銅,含鋁量為5%12%。,（3）鈹青銅,含鈹量為1.7%2.5%。,（4）硅青銅,72 鋁及鋁合金,鋁是一種具有良好的導(dǎo)電

6、傳熱性及延展性的輕金屬。 鋁中加入少量的銅、鎂、錳等，形成堅(jiān)硬的鋁合金。,一、鋁及鋁合金的性能特點(diǎn) 二、鋁及鋁合金的分類、代號(hào)、牌號(hào)和用途,一、鋁及鋁合金的性能特點(diǎn),1密度小，熔點(diǎn)低，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好，磁化率低 2抗大氣腐蝕性能好 3加工性能好,二、鋁及鋁合金的分類、代號(hào)、牌號(hào)和用途,鋁及鋁合金的分類,1純鋁（Al）,按純度分為高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁。 高純鋁：99.93%99.996%，用于科研， 代號(hào)L01L04。 工業(yè)高純鋁：99.85%99.9%，用于作鋁合金的原料、特殊化學(xué)器械等，代號(hào)L00、L0。 工業(yè)純鋁：98.0%99.0%， 用作管、線、板材和棒材，代號(hào)L1L6。 高純

7、鋁后的編號(hào)數(shù)字越大，純度越高；工業(yè)純鋁代號(hào)后的編號(hào)數(shù)字越大，純度越低。,2鋁合金,根據(jù)成分特點(diǎn)和生產(chǎn)方式不同分：變形鋁合金和鑄造鋁合金。 變形鋁合金根據(jù)性能不同分：防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁。,防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁代號(hào)分別用LF、LY、LC、LD等字母及一組順序號(hào)表示，如LF5、LY1、LC4、LD5。 鑄造鋁合金按加入的主要合金元素的不同，又分為AlSi系、AlCu系、AlMg系和AlZn系合金，其代號(hào)用ZL3個(gè)數(shù)字表示，其中第一位數(shù)字表示合金的類別（1為AlSi系，2為AlCu系，3為AlMg系，4為AlZn系），后兩位為合金的序號(hào)。,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB31901982）規(guī)定：,3鋁合

8、金的強(qiáng)化,在鋁合金的相圖中，將B溶質(zhì)含量在DF之間的變形鋁合金加熱到相區(qū)，經(jīng)保溫后迅速水冷（這種淬火稱固溶處理），在室溫下得到過飽和的固溶體。這種組織是不穩(wěn)定的，在室溫下放置或低溫加熱時(shí)，有分解出強(qiáng)化相過渡到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向，而使強(qiáng)度和硬度明顯提高，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效。 在室溫下進(jìn)行的時(shí)效稱為自然時(shí)效。 在加熱條件下進(jìn)行的時(shí)效稱為人工時(shí)效。,含銅4%的鋁合金的自然時(shí)效曲線,*73 鈦及鈦合金,一、純鈦（Ti） 二、鈦合金,一、純鈦（Ti）,純鈦是一種銀白色具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象的金屬；在882以下為密排六方晶格，稱為鈦（Ti），在882以上為體心立方晶格，稱為鈦（Ti）。 密度?。?.58g/cm3

9、） ，熔點(diǎn)高（1677），熱膨脹系數(shù)小，塑性好，容易加工成形；在550以下有很好的耐蝕性，不易氧化，在海水和蒸汽中的抗蝕能力比鋁合金、不銹鋼和鎳合金好。,二、鈦合金（型、+型、型）,1鈦合金,主要合金化元素有Al和Sn。在室溫或較高溫度時(shí)均為單相固溶體組織，不能熱處理強(qiáng)化。常溫下，它的硬度低于其他鈦合金，但高溫（500600）條件下其強(qiáng)度最高，鈦合金組織穩(wěn)定，焊接性良好。,2鈦合金,鈦合金中主要加入銅、鉻、鋁、釩和鐵等促使相穩(wěn)定的元素，它們?cè)谡鸹虼慊饡r(shí)容易將高溫相保留到室溫組織，得到較穩(wěn)定的相組織。 具有良好的塑性，在540以下具有較高的強(qiáng)度，但其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，合金密度大，故在生產(chǎn)中用途不廣

10、。,3+鈦合金,除含有鉻、鑰、釩等相穩(wěn)定元素外，還含有錫、鋁等相穩(wěn)定元素。在冷卻到一定溫度時(shí)發(fā)生相轉(zhuǎn)變，室溫下為+兩相組織。 +鈦合金的強(qiáng)度、耐熱性和塑性都比較好，并可以熱處理強(qiáng)化，應(yīng)用范圍較廣。,74 硬質(zhì)合金,一、硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn) 二、常用的硬質(zhì)合金,硬質(zhì)合金是指將一種或多種難熔金屬硬碳化物和黏結(jié)劑金屬，通過粉末冶金工藝生產(chǎn)的一類合金材料。即將高硬度、難熔的碳化鎢（WC）、碳化鈦（TiC）、碳化鉭（TaC）等和鈷（Co）、鎳（Ni）等黏結(jié)劑金屬，經(jīng)制粉、配料（按一定比例混合）、壓制成形，再通過高溫?zé)Y(jié)制成。,一、硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn),1硬度高、紅硬性高、耐磨性好的硬質(zhì)合金，在室溫下的硬度可

11、達(dá)8693 HRA，在9001000溫度下仍然有較高的硬度，故硬質(zhì)合金刀具在使用時(shí)，其切削速度、耐磨性及壽命均比高速鋼顯著提高。 2抗壓強(qiáng)度比高速鋼高，但抗彎強(qiáng)度只有高速鋼的1/31/2，韌性差，約為淬火鋼的30%50%。,二、常用的硬質(zhì)合金,1鎢鈷類硬質(zhì)合金（K類硬質(zhì)合金）,主要成分為碳化鎢及鈷。其牌號(hào)用YG數(shù)字表示，數(shù)字表示含鈷量的百分?jǐn)?shù)。例如YG8表示鎢鈷類硬質(zhì)合金，含鈷量為8%。,2鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金（P類硬質(zhì)合金）,主要成分為碳化鎢、碳化鈦及鈷。其牌號(hào)用YT數(shù)字表示，數(shù)字表示碳化鈦的百分?jǐn)?shù)。例如YT5表示鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金，含碳化鈦5。 硬質(zhì)合金中，碳化物含量越多，鈷含量越少，則合金的硬度、熱硬性及耐磨性越高，合金的強(qiáng)度和韌性越低。含鈷量相同時(shí)，YT類硬質(zhì)合金由于碳化鈦的加入，合金具有較高的硬度及耐磨性，同時(shí)，合金的表