有色金屬及其合金

1、111第六章有色金屬及其合金我們通常把鐵基合金（鋼鐵）稱為黑色金屬，鐵基合金以外的金屬稱為有色金屬。有色金屬及其合金具有鋼鐵材料所沒有的許多特殊的機(jī)械、物理和化學(xué)性能，是現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的金屬材料。它們的種類很多，本章僅簡單介紹較常用的幾種，如鋁、銅等。6.1 鋁及其合金鋁及鋁合金有下列特性：比重小、比強(qiáng)度高純鋁的比重只有2.72g/cm3,故其合金的比重（約2.52.88）也很小，采用各種強(qiáng)化手段后，鋁合金可以達(dá)到與低合金高強(qiáng)鋼相近的強(qiáng)度，因此比強(qiáng)度要比一般高強(qiáng)鋼高得多。有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能鋁的導(dǎo)電性好僅次于銀、銅和金，在室溫時的導(dǎo)電率約為銅的64%。鋁資源豐富，成本較低。鋁及鋁合金有相

2、當(dāng)好的抗大氣腐蝕能力，其磁化率極低，接近于非鐵磁性材料。加工性能良好鋁及鋁合金（退火狀態(tài)）的塑性很好，可以冷成形。切削性能也很好。超高強(qiáng)鋁合金成形后經(jīng)熱處理，可達(dá)到很高的強(qiáng)度。鑄造鋁合金的鑄造性能極好。由于上述優(yōu)點(diǎn)，鋁及鋁合金在電氣工程、航空及宇航工業(yè)、一般機(jī)械和輕工業(yè)中都有廣泛的用途。6.1.1 純鋁純鋁是一種銀白色的金屬，熔點(diǎn)（與其純度有關(guān)，99.996%時）為660.24,具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純鋁中含有Fe、Si、Cu、Zn等雜質(zhì)元素，使性能略微降低。純鋁材料按純度可分為三類。高純鋁純度為99.9399.99%,牌號有L01、L02、L03、L04等四種，編號越大，純度越高

3、。高純鋁主要用于科學(xué)研究及制作電容器等。工業(yè)高純鋁純度為98.8599.9%,牌號有L0、L00等，用于制作鋁箔、包鋁及冶煉鋁合金的原料。工業(yè)純鋁純度為98.099.0%,牌號有L1、L2、L3、L4、L5等五種，編號越大，純度越低。工業(yè)純鋁可制作電線、電纜、器皿及配制合金。工業(yè)純鋁的抗拉強(qiáng)度和硬度很低，分別（鑄態(tài)）為90120MPa,2432HBS,不能作為結(jié)構(gòu)材料使用。但其塑性極高，延伸率6（退火）為3240%,斷面收縮率（退火）為7090%。能通過各種壓力加工制成型材。,6.1.2 鋁合金:鋁中加入合金元素（Si、Cu、Mg、Zn、Mn等）后，就?形成了鋁合金，除了保留純鋁的低密度、良好

4、的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱目性等優(yōu)點(diǎn)外，通過合金化和其他工藝方法，可獲得較高的強(qiáng)度，并保持良好的加工性能。許多鋁合金不僅可通過冷變形提高強(qiáng)度，而且可用熱處理來大幅度地改善性能。因此鋁合金可用于制造承受較大載荷的機(jī)器零件和構(gòu)件。圖6.16.1.2.1 鋁合金的分類根據(jù)鋁合金的成分和工藝特點(diǎn)，可將其分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。其分類方法是根據(jù)二元鋁合金相圖（如圖6.1）而確定的。圖中成分為D'點(diǎn)左邊的鋁合金，加熱到高溫時能形成單相固溶體，具有良好的塑性，適于變形加工，稱為變形鋁合金。成分位于F點(diǎn)左邊的變形鋁合金，在加熱冷卻過中，口固溶體不發(fā)生成分的改變，不能通過熱處理手段來強(qiáng)化，稱為不可熱處理強(qiáng)

5、化的變形鋁合金。成分位于F和D之間的鋁合金，在一定的溫度區(qū)間內(nèi)改變條件，會析出第二相提高強(qiáng)度，稱為可熱處理強(qiáng)化的形變鋁合金。成分位于D點(diǎn)以右的合金，組織里有共晶組織，液態(tài)金屬流動性較好，適于鑄造成形，稱為鑄造鋁合金。6.1.2.2 鋁合金的熱處理特點(diǎn)鋁合金是通過時效處理來改變性能的。下面以Al_Cu合金二元相圖為例來說明（如圖6.2）。將成分位于D-F之間的Al-Cu合金加熱到a相區(qū)，經(jīng)保溫得到單相a固溶體，然后迅速水冷，在室溫就得到了過飽和的a固溶體，它的強(qiáng)度和硬度變化不大，但塑性卻較高，這個過程類似于鋼的淬火，可以稱為鋁合金的淬火處理。過炮和的圖6.2 Al-Cu 合金相圖析出細(xì)小彌散的第

6、二相能有效時效或時效硬化。在室溫豆固溶體是不穩(wěn)定的，有降低溶解度、析出第二相、過渡到穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢。因此在室溫下放置或低溫加熱時，地強(qiáng)化鋁合金，使強(qiáng)度、硬度明顯升高，塑性下降，這種現(xiàn)象稱為下進(jìn)行的時效稱為自然時效，在加熱條件下進(jìn)行的時效稱為人工時效。例如，含4%Cu的Al-Cu合金（如圖6.2）加熱到550c保溫一段時間淬火并在水中快冷時，日相（CuAl2）來不及析出，得到的是過飽和的a固溶體，強(qiáng)度僅為250MPa,在室溫下放置，隨時間延長合金的強(qiáng)度逐漸升高，45天以后，強(qiáng)度可升至400MPa。淬火后開始放置數(shù)小時內(nèi)，合金的強(qiáng)度基本不變化，這段時間稱為孕育期。時效時間超過孕育期后，強(qiáng)度迅速升高

7、。所以一般均在孕育期內(nèi)對鋁合金進(jìn)行挪接、彎曲、矯直、卷邊等冷變形成形。自然時效后的鋁合金，在230250c短時間（幾秒至幾分種）加熱后，快速水冷至室溫時，可以重新變軟。如再在室溫下放置，則又能發(fā)生正常的自然時效。這種現(xiàn)象稱為回歸。一切能時效硬化的合金都有回歸現(xiàn)象。回歸現(xiàn)象在實(shí)際生產(chǎn)中具有重要意義。時效后的鋁合金可在回歸處理后的軟化狀態(tài)進(jìn)行各種冷變形。例如，利用這種現(xiàn)象，可隨時進(jìn)行飛機(jī)的挪接和修理等。6.1.2.3 變形鋁合金根據(jù)化學(xué)成分和性能的不同，變形鋁合金可分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金、鍛鋁合金四類，詳見表6.1。變形鋁合金代號以漢語拼音字首+順序號表示，如LF、LY、LC、LD分

8、別代表防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁。表6.1變形鋁合金主要牌號及用途類別牌號用途類別牌號用途防銹LF5中載零件、娜釘、焊接油箱、油管等超硬LC4主要受力構(gòu)件及高載荷零件，如飛機(jī)大梁，加強(qiáng)框、起落架鋁合金LF11司上鋁合金LC6同上LF21管道、容器、娜釘及輕載零件及制品硬LY1中等強(qiáng)度、工作溫度不超過100C的鈿釘鍛LD5形狀復(fù)雜和中等強(qiáng)度的鍛件及模鍛件鋁合LY11中等強(qiáng)度構(gòu)件和零件、如骨架、螺旋槳葉片獅釘鋁合LD7高溫工作的復(fù)雜鍛件和結(jié)構(gòu)件、內(nèi)燃機(jī)活塞金LY12'高強(qiáng)度的構(gòu)件及150C以下工作的零件，如骨架、梁、鈿釘金LD10高載荷鍛件和模鍛件防銹鋁合金主加合金元素是Mn和Mg,鍛造退

9、火后得到單相固溶體組織，塑性、耐蝕性良好。Mn的主要作用是提高耐蝕能力，還有固溶強(qiáng)化作用。Mg在固溶強(qiáng)化的同時能降低合金的密度，減輕零件的結(jié)構(gòu)重量。防銹鋁合金不能通過熱處理來強(qiáng)化，只能采用冷變形產(chǎn)生加工硬化。常用的防銹鋁合金有LF5、LF21等，廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)，也可用于經(jīng)壓延、焊接加工的耐蝕零件，如管道、油箱、挪釘?shù)?。硬鋁合金主要合金元素是Cu和Mg,并加入少量的Mn構(gòu)成Al-Cu-MgMn多元合金系。Cu和Mg在時效過程中可形成強(qiáng)化相CuAl2（6相）和CuMgAl2（S相），S相可以提高合金的耐熱性。Mn主要是提高耐蝕性，也有一定的固溶強(qiáng)化和增進(jìn)耐熱性的作用，常用的硬鋁合金有LY1、L

10、Y11、LY12、LY13等。低強(qiáng)度硬鋁一Mg和Cu的含量較低，而且Cu/Mg比值較高，強(qiáng)度低，塑性高。采用淬火和自然時效可以強(qiáng)化，時效速度較慢。適于作挪釘，故又稱挪釘硬鋁。有LY1、LY10標(biāo)準(zhǔn)硬鋁一Mg和Cu的含量較高，Cu/Mg比值較高，強(qiáng)度和塑性在硬鋁合金中屬中等水平，故又稱中強(qiáng)度硬鋁。合金淬火和退火后有較高的塑性，可進(jìn)行壓力加工。時效處理后能提高切削加工性能。適于作飛機(jī)螺旋槳葉片、挪釘?shù)龋蠰Y11等。高強(qiáng)度硬鋁一Mg和Cu的含量高，Cu/Mg比值較低，強(qiáng)度和硬度高，塑性低，變形加工能力差，有較好的耐熱性。適于作航空模鍛件和重要的銷軸等，有LY12等。硬鋁合金有兩個特點(diǎn)值得注意：其一

11、耐蝕差，尤其是在海水等環(huán)境中。其二淬火加熱溫度區(qū)間狹窄，如LY11的為505510C,LY12的為495503C。加熱溫度稍低，固溶體中Mg和Cu等溶入量較少，淬火時效處理后強(qiáng)化效果較差；加熱溫度稍高，存在較多低熔點(diǎn)組成物的晶界會熔化。因此，實(shí)際操作時要把淬火加熱溫度嚴(yán)格地控制在工藝范圍內(nèi)。超硬鋁合金是Al-Cu-Mg-Zn系合金。時效過程除了析出日相和S相外，還能析出強(qiáng)化作用更大的MgZn（"相）相和A12Mg3Z%（T相）。經(jīng)時效處理后，可得到鋁合金中的最高強(qiáng)度。超硬鋁合金熱塑性較好，但是耐蝕性較差，也可以通過包鋁的方法加以改善。常用的超硬鋁有LC4、LC6等，主要用作要求質(zhì)量輕

12、受力大的重要構(gòu)件，如飛機(jī)大梁、起落架、隔板等。鍛鋁合金有Al-Cu-MgSi系普通鍛鋁合金及Al-Cu-Mg-Ni-Fe系耐熱鍛鋁合金，共同的特點(diǎn)是熱塑性、耐蝕性較好，經(jīng)鍛造后可制造形狀復(fù)雜的大型鍛件和模鍛件。普通鍛鋁合金包括LD2、LD5、LD6、LD10等，主要強(qiáng)化相為Mg2Si。LD2的抗蝕性接近防銹鋁，LD10的強(qiáng)度與硬鋁相近。普通鍛鋁合金可用于離心壓縮機(jī)葉輪、導(dǎo)風(fēng)輪等。耐熱鍛鋁合金包括LD7、LD8、LD9等，順序號越大，耐熱性越差。主要耐熱強(qiáng)化相為Al9FeNi,適于制作工作在150225c的葉片、葉輪等。6.1.2.4 鑄造鋁合金根據(jù)化學(xué)成分的不同，鑄造鋁合金可分為Al-Si系、

13、Al-Cu系、AlMg系、Al-Zn系四大類，詳見表6.2。表6.2常用鑄造鋁合金牌號及用途類別牌號代號用途ZAlSi7MgZL101形狀復(fù)雜的零件，如飛機(jī)、儀器零件等鋁ZAlSi12ZL102儀表、抽水機(jī)殼體等外型復(fù)雜件ZAlSi9MgZL104形狀復(fù)雜工作溫度為200C以下的零件，如電動機(jī)殼體、汽缸體等硅ZAlSi5Cu1MgZL105形狀復(fù)雜工作溫度為250C以下的零件，如風(fēng)冷發(fā)動機(jī)氣缸頭、機(jī)匣、油泵殼體等合ZL107強(qiáng)度和硬度較高的零件金ZAlSi12Cu1Mg1Ni1ZL109較高溫度下工作的零件，如活塞等ZL110活塞及高溫下工作的零件鋁ZalCu5MnZL201砂型鑄造工作溫度為

14、175300c的零件，如內(nèi)燃機(jī)氣缸頭、活塞等銅合ZalCu10ZL202高溫下工作不受沖擊的零件金ZL203中等載荷、形狀比較簡單的零件鋁ZAlMg10ZL301大氣或海水中工作的零件，承受沖擊載荷、外形不太復(fù)雜的零件，如艦船配件、氨鎂合ZL302用泵體等金ZAlMg5Si1ZL303鋁鋅ZalZn11Si7ZL401結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的汽車、飛機(jī)、儀器儀表零件，也可制造日用品合金ZalZn6MgZL402鑄造鋁合金代號以漢語拼音字母字首（ZL表示“鑄鋁”）+三位數(shù)字表示，第一位數(shù)字1、2、3、4分別代表Al_Si、Al_Cu、Al_Mg、Al_Zn系，后兩位數(shù)字是合金的順序號。如ZL102代表順序

15、號為2的AlSi系鑄造合金。Al_Si系鑄造鋁合金Al_Si系鑄造鋁合金通稱硅鋁明，根據(jù)合金元素的種類和組元和特殊硅鋁明（ Al _ Si - Mg系、150Q1400用 10 20 30 40 50 60 70 60 9。Sr1000900300700600 a 1 500Si鬲圖 6.3 Al-Si 二3 1200數(shù)目的不同，可分為簡單硅鋁明（Al_Si二元合金）Al-SiCu-Mg系等）。Al-Si二元合金相圖見圖6.3。硅含量為1013%的簡單硅鋁明（ZL102）鑄造后幾乎可全部得到共晶組織，具有良好的流動性、較小的熱裂傾向。二元AlSi共晶組織由a固溶體+粗大的針狀硅晶體組成，鑄件因

16、針狀硅晶體的存在，強(qiáng)度和塑性都很差，脆性較大，不能應(yīng)用。工業(yè)上常通過變質(zhì)處理來改變共晶組織的形態(tài)，在澆注前向820850c的合金液中投人質(zhì)量為合金液23%的變質(zhì)劑（一般為鈉鹽混合物：2/3NaF+1/3NaCl）,十余分鐘后澆注，可使組織明顯細(xì)化，得到樹枝狀的初生a固溶體+細(xì)小均勻的共晶體，強(qiáng)度和塑性得到了顯著的提高。經(jīng)變質(zhì)處理后的ZL102不但鑄造性能良好，還具有良好的耐熱、抗蝕和焊接性。但是強(qiáng)度較低，而且不能通過淬火時效強(qiáng)化。ZL102多用作形狀復(fù)雜受力不大的零件，如儀表、水泵殼體等。為了提高強(qiáng)度，拓寬硅鋁明的用途，在Al-Si二元合金基礎(chǔ)上加入銅、鎂、鋅等合金元素，就得到了特殊硅鋁明。合

17、金元素加入除了形成CuAl2（8相）、MgzSi（P相）、CuMgAl2（S相）等強(qiáng)化相以外，還能進(jìn)行淬火時效強(qiáng)化，明顯提高強(qiáng)度，常用特殊硅鋁明有ZL101、ZL104等，可用作飛機(jī)儀表零件、氣缸體等。Al-Cu系鑄造鋁合金Al-Cu合金的強(qiáng)度和耐熱性都比較好，但是組織中共晶體較少，鑄造性能較差，熱裂、疏松的傾向較大，耐蝕性也較差。常用的AlCu鑄造合金有ZL201、ZL202、ZL203等，可用作內(nèi)燃機(jī)氣缸頭、活塞、增壓器的導(dǎo)風(fēng)輪等。Al-Mg系鑄造鋁合金Al-Mg合金有較高的強(qiáng)度，良好的耐蝕性和機(jī)加工性，密度很?。?.55g/cm3,比純鋁還輕），但是鑄造性、耐熱性較差，可進(jìn)行時效處理，

18、常用的Al-Mg合金有ZL301、ZL302等，可用作為腐蝕和沖擊條件下服役的零件，如船舶零件，氨用泵體等。Al-Zn系鑄造鋁合金Al-Zn合金鑄造性能優(yōu)良，價格低廉。鑄態(tài)下有“自行淬火”現(xiàn)象，鋅原子被固溶在過飽和固溶體中。經(jīng)變質(zhì)和時效處理后，有較高的強(qiáng)度，但是耐蝕性較差，熱裂傾向較大。常用Al-Zn合金有ZL401、ZL402等，可用于機(jī)動車輛發(fā)動機(jī)零件及形狀復(fù)雜的儀表零件。6.2 銅及其合金銅及銅合金有下列特性：優(yōu)異的物理、化學(xué)性能純銅導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性極佳，銅合金的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性也很好。銅及銅合金對大氣和水的抗蝕能力很高。銅是抗磁性物質(zhì)。良好的加工性能銅及其某些合金塑性很好；容易冷、熱成形；鑄

19、造銅合金有很好的鑄造性能。某些特殊機(jī)械性能例如優(yōu)良的減磨性和耐磨性（如青銅及部分黃銅），高的彈性極限和疲勞極限（如被青銅等）。色澤美觀。銅及銅合金在電氣工業(yè)、儀表工業(yè)、造船工業(yè)及機(jī)械制造工業(yè)部門中獲得了廣泛的應(yīng)用。但銅的儲量較小，價格較貴，屬于應(yīng)節(jié)約使用的材料，只有在特殊需要的情況下，例如要求有特殊的磁性、耐蝕性、加工性能、機(jī)械性能以及特殊的外觀等條件下，才考慮使用。6.2.1 純銅純銅呈玫瑰紅色，因其表面在空氣中氧化形成一層紫紅色的氧化物而常稱紫銅，密度8.94g/cm3,熔點(diǎn)為1083C,具有面心立方晶格，沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純銅是人類最早使用的金屬，也是迄今為止得到最廣泛應(yīng)用的金屬材料之一

20、。純銅強(qiáng)度較低，在各種冷熱加工條件下有很好的變形能力，不能通過熱處理強(qiáng)化，但是能通過冷變形加工硬化。微量雜質(zhì)Bi、Pb、S等會與Cu形成低熔點(diǎn)共晶組織導(dǎo)致“熱脆”，如形成熔點(diǎn)為270c的（Cu+Bi）和熔點(diǎn)為326c的（Cu+Pb）共晶體，并且分布在晶界上，在正常的熱加工溫度820860c下，晶界早期熔化，發(fā)生晶間斷裂。硫和氧則易與銅形成脆性化合物Cu2s和Cu?。，冷加工時破裂斷開，導(dǎo)致“冷脆”。工業(yè)純銅中銅的含量為99.599.95%,其牌號以“銅”的漢語拼音字首“T"+順序號表示，如T1、T2、T3、T4,順序數(shù)字越大，純度越低，見表6.3。表6.3工業(yè)純銅的牌號、成分及用途牌

21、號代號純度（%）雜質(zhì)（）雜質(zhì)總量（%）用途BiPb一號銅T199.950.0020.0050.05導(dǎo)電材料和配制高純度合金二號銅T299.900.0020.0050.1導(dǎo)電材料，制作電線、電纜等三號銅T399.700.0020.010.3銅材、電氣開關(guān)、墊圈、娜釘、油管等四號銅T499.500.0030.050.5銅材、電氣開關(guān)、墊圈、娜釘、油管等6.2.2銅的合金化和銅合金的分類及編號6.2.2.1 銅的合金化純銅的強(qiáng)度較低，不能直接用作為結(jié)構(gòu)材料，雖然可以通過加工硬化提高其強(qiáng)度和硬度，但是塑性會急劇下降，延伸率僅為變形前（5定50%）的4%左右。而且，導(dǎo)電性也大為降低。因此，為了保持其高塑

22、性等特性，對Cu實(shí)行合金化是提高其強(qiáng)度的有效途徑。根據(jù)合金元素的結(jié)構(gòu)、性能、特點(diǎn)以及它們與Cu原子的相互作用情況，Cu的合金化可通過以下形式達(dá)到強(qiáng)化的目的。固溶強(qiáng)化Cu與近20種元素有一定的互溶能力，可形成二元合金Cu-Meo從合金元素的儲量、價格、溶解度及對合金性能的影響等諸方面因素考慮，在銅中的固溶度為10%左右的Zn、Al、Sn、Mn、Ni等適合作為產(chǎn)生固溶強(qiáng)化效應(yīng)的合金元素，可將銅的強(qiáng)度由240MPa提高至U650MPa。時效強(qiáng)化Be、Si、Al、Ni等元素在Cu中的固溶度隨溫度下降會急劇減小，它們形成的銅合金可進(jìn)行淬火時效強(qiáng)化。Be含量為2%的Cu合金經(jīng)淬火時效處理后，強(qiáng)度可高達(dá)14

23、00MPa。過剩相強(qiáng)化Cu中的合金元素超過極限溶解度以后，會析出過剩相，使合金的強(qiáng)度提高。過剩相多為脆性化合物，數(shù)量較少時，對塑性影響不太大；數(shù)量較多時，會使強(qiáng)度和塑性同時急劇降低。6.2.2.2 銅合金的分類及編號根據(jù)合金元素的不同，銅合金可分為黃銅、青銅、白銅三大類。黃銅的分類與編號黃銅是以Zn為主加元素的銅合金，黃銅具有較高的強(qiáng)度和塑性，良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和鑄造工藝性能，耐蝕性與純銅相近。黃銅價格低廉，色澤明亮美麗。按化學(xué)成分可分為普通黃銅及特殊黃銅（或復(fù)雜黃銅）；按生產(chǎn)方式可分為壓力加工黃銅及鑄造黃銅。普通黃銅的牌號以“黃”的漢語拼音字首“H”+數(shù)字表示，數(shù)字表示銅的含量，如H62表

24、示含Cu量為62%,其余為Zn的普通黃銅。特殊黃銅的代號表示形式是“H+第一合金元素符號可同含量-第一合金元素含量+第二合金元素含量”，數(shù)字之間用“-”分開，如HAl59_3_2,表示含Cu59%,含Al3%,含Ni2%,余量為Zn的特殊黃銅。鑄造黃銅的牌號則以“鑄”字漢語拼音字首“Z”+銅鋅元素符號"ZCuZn”表示，具體為“ZCuZn+鋅含量+第二合金元素符號+第二合金元素含量"，如ZCuZn40Pb2表示含Zn40%,含Pb2%,余量為Cu的鑄造黃銅。常用普通黃銅、特殊黃銅、鑄造黃銅的牌號及用途見表6.4、表6.5、表6.6。表6.4普通黃銅牌號及用途牌號用途H96冷

25、凝管、散熱器及導(dǎo)電零件等H90獎?wù)?、供水及排水管等H80薄壁管、造紙網(wǎng)、波紋管、裝飾品、建筑用品等H70彈殼、造紙、機(jī)械及電氣零件H68形狀復(fù)雜的冷、深沖壓件、散熱器外殼及導(dǎo)管等H62、H59機(jī)械、電氣零件，娜釘、螺冒、墊圈、散熱器及焊接件、沖壓件表6.5特殊黃銅牌號及用途類別牌號用途鉛黃銅HPb63-3鐘表、汽車、拖拉機(jī)及一般機(jī)器零件HPb59-1適于熱沖壓及切削加工零件，如銷子、螺釘、墊圈等鋁黃銅Hal77-2海船冷凝器管及耐蝕零件Hal60-1-1齒輪、蝸輪、軸及耐蝕零件Hal59-3-2船舶、電機(jī)、化工機(jī)械等常溫下工作的高強(qiáng)度耐蝕零件硅黃銅Hsi80-3耐磨錫青銅的代用材料，船舶及化工

26、機(jī)械零件鎰黃銅HMn58-2船舶零件及軸承等耐磨零件鐵黃銅Hfe59-1-1摩擦及海水腐蝕下工作的零件錫黃銅HSn90-1汽車、拖拉機(jī)彈性套管HSn62-1船舶零件銀黃銅Hni65-5壓力計管、船舶用冷凝管、電機(jī)零件表6.6鑄造黃銅牌號及用途類別牌號用途硅黃銅ZcuZn16Si4接觸海水工作的配件以及水泵、葉輪和在空氣、淡水、油、燃料以及工作壓力在4.5Mpa,工作溫度在225C以下蒸汽中工作的零件鉛黃銅ZCuZn40Pb2一般用途的耐磨、耐蝕零件，如軸套、齒輪等鋁黃銅ZcuZn25Al6Fe3Mn3高強(qiáng)度、耐磨件，如橋梁支承板、螺母、螺桿、滑塊和蝸輪等ZcuZn31Al2壓力鑄造件，如電機(jī)、

27、儀表等以及造船和機(jī)械制造中的耐蝕零件鎰黃銅ZcuZn40Mn3Fe1耐海水腐蝕零件，以及300c以下工作的管件，船舶用螺旋槳等大型鑄件ZcuZn40Mn2在空氣、淡水、海水、蒸汽（300C）和各種液體、燃料中工作的零件青銅的分類及編號青銅是以除Zn和Ni以外合金元素為主加元素的銅合金。青銅具有良好的耐蝕性、耐磨性、導(dǎo)電性、切削加工性、導(dǎo)熱性能、較小的體積收縮率。按主加合金元素的不同可分為錫青銅、鋁青銅、被青銅等；按生產(chǎn)方式的不同可分為壓力加工青銅、鑄造青銅。壓力加工青銅牌號以“青”字漢語拼音字首“Q”開頭，后面是主加元素符號及含量，其后是其它元素的含量，數(shù)字間以“-”隔開，如QAl10-3-1

28、.5表示主加元素為Al且含F(xiàn)e為3%,含Mn1.5%,余量為Cu的鋁青銅。鑄造青銅表示方法是“ZCu+第一主加元素符號+含量+合金元素+含量+,”如ZCuSn5Pb5Zn5表示主力口元素為Sn且含Sn5%、Pb5%、Zn5%,余量為Cu的鑄造錫青銅。常用青銅的牌號及用途見表6.7。類別代號（或牌號）用途壓力加工錫青銅QSn4-3彈性元件、化工機(jī)械耐磨零件和抗磁零件QSn6.5-0.1精密儀器中的耐磨零件和抗磁元件，彈簧QSn4-4-2.5飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)用軸承和軸套的襯墊鑄造錫青銅ZCuSn10Zn2在中等及較高載荷下工作的重要管配件，閥、泵體等ZCuSn10P1重要的軸瓦、齒輪、連桿和軸套

29、等特殊無青錫銅青銅ZCuAl10Fe3重要的耐磨、耐蝕重型鑄件，如軸套、蝸輪等ZCuAl9Mn2形狀簡單的大型鑄件，如襯套、齒輪、軸承QBe2重要儀表的彈簧、齒輪等ZCuPb30高速雙金屬軸瓦、減摩零件等表6.7常用青銅的牌號及用途白銅的分類及編號白銅是以Ni為主加元素的銅合金。白銅具有較高的強(qiáng)度和塑性，可進(jìn)行冷、熱變形加工，具有很好的耐蝕性、電阻率較高。根據(jù)性能和應(yīng)用分為耐蝕用白銅和電工用白銅；按化學(xué)成分和組元數(shù)目可分普通白銅（或簡單白銅）和特殊白銅（或復(fù)雜白銅）。特殊白銅又按加入Zn、Mn、Al等不同合金元素，稱作鋅白銅、鎰白銅和鋁白銅普通白銅的牌號以“白”字漢語拼音字首“B”+數(shù)字表示，

30、數(shù)字彳t表Ni的含量，如B30表示含Ni30%的普通白銅。特殊白銅的代號表示形式是“B+第二合金元素符號+饃的含量+第二合金元素含量”，數(shù)字之間以“-”隔開，如BMn312表示含Ni3%、Mn12%、Cu85%的鎰白銅。常用白銅的牌號及用途見表6.8。類別牌號用途普通白銅B30kB19、B5船舶儀器零件，化工機(jī)械零件鋅白銅BZn15-20潮濕條件下和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中工作的儀表零件鎰白銅BMn3-12主要用途的彈簧BMn40-1.5熱電偶絲表6.8常用白銅的牌號及用途6.2.3黃銅6.2.3.1普通黃銅普通黃銅是銅鋅二元合金。Cu-Zn二元相圖見圖6.4。a相是鋅溶入銅中形成的固溶體，鋅的溶解度隨溫

31、度變化而變化，在456c（溶解度最大為39%Zn）圖6.4 Cu-Zn合金相圖以下降溫，溶解度略有下降。P相是以電子化合物CuZn為基的固溶體，具有體心立方晶格，當(dāng)溫度降至456468c以下時，發(fā)生有序化轉(zhuǎn)變，P相轉(zhuǎn)化為有序固溶體P,相，硬且脆，難以進(jìn)行冷加工變形。¥相是以電子化合物CuZ%為基的固溶體，具有六方晶格，更脆，強(qiáng)度和塑性極差。工業(yè)上使用的黃銅中Zn的含量一般不超過47%,否則因性能太差而無使用價值。僅有«固溶體的黃銅為單相黃銅，有較高的強(qiáng)度和塑性，可進(jìn)行冷、熱變形加工；它還具有良好的鍛造、焊接性能。常用單相黃銅有H68、H70、H90等，H68、H70因較高強(qiáng)

32、度和塑性,常用作子彈和炮彈的殼體，故又稱為彈殼黃銅當(dāng)Zn含量超過32%,就出現(xiàn)了 a+P雙相黃銅。與單相黃銅相比，雙相黃銅塑性下降，強(qiáng)度隨Zn含量提高而升高。當(dāng)Zn含量為45%時強(qiáng)度達(dá)到最大值。a+P雙相黃銅具有良好的熱變形能力，較高的強(qiáng)度和耐蝕性。常用牌號有H59、H62等，可用于散熱器、水管、油管、彈簧等。當(dāng)Zn含量45%以后，組織全部為P'相，強(qiáng)度急劇下降，塑性繼續(xù)降低。6.2.3.2特殊黃銅特殊黃銅是在銅鋅二元合金基礎(chǔ)上加入Pb、Al、Mn等合金元素形成的多元銅合金。合金元素的加入，特殊黃銅的力學(xué)性能、切削加工性能、鑄造性能、耐蝕性能等得到了進(jìn)一步提高，拓寬了應(yīng)用范圍。Al、S

33、n、Si、Mn主要是提高抗蝕性，Pb、Si能改善耐磨性，Ni能降低應(yīng)力腐蝕敏感性，合金元素一般都能提高強(qiáng)度。有鉛黃銅、鋁黃銅、錫黃銅、硅黃銅、鎰黃銅、鐵黃銅、銀黃銅等。1.1.1.3 鑄造黃銅鑄造黃銅含較多的Cu及少量合金元素，如Pb、Si、Al等。它的熔點(diǎn)比純銅低，液固相線間隔小，流動性較好，鑄件致密，偏析較小，具有良好的鑄造成形能力。鑄造黃銅的耐磨性、耐大氣、海水的腐蝕性能也較好，適于用作軸套、腐蝕介質(zhì)下工作的泵體、葉輪等。1.1.1.4 黃銅的脫鋅和季裂黃銅雖然具有良好的耐蝕性，但是在一定的環(huán)境下會發(fā)生脫鋅和季裂現(xiàn)象導(dǎo)致破壞。脫鋅脫鋅是黃銅在鹽液等介質(zhì)存在時發(fā)生電化學(xué)腐蝕，表面失去Zn導(dǎo)

34、致力學(xué)性能下降的現(xiàn)象。Zn的電極電位比銅低，Zn極易在鹽液等介質(zhì)中溶解，表面殘存疏松多孔的海綿銅，其與表層以下的黃銅因電極電位差又構(gòu)成微電池，黃銅成為陽極加速腐蝕，形成了一定深度的脫Zn層，抗蝕性和力學(xué)性能惡化。為防止發(fā)生脫Zn,生產(chǎn)中常使用低Zn銅（<15%）或加入含量為0.020.06%的As。季裂季裂是指經(jīng)過冷變形加工的黃銅（含Zn>20%）制品，由于殘余應(yīng)力的存在，在潮濕的大氣或海水中，尤其是在含氨氣的環(huán)境中，放置一段時間，容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，使黃銅開裂，這種自發(fā)破裂的現(xiàn)象稱應(yīng)力腐蝕開裂或季裂。防止黃銅的季裂，可以進(jìn)行噴丸處理，在表面施加壓應(yīng)力；低溫退火（250300c加熱彳

35、呆溫13h）去除殘存拉應(yīng)力；或加適量Al、Sn、Si、Mn、Ni等元素來顯著降低對應(yīng)力腐蝕的敏感性。1.1.4 青銅工業(yè)生產(chǎn)習(xí)慣上把黃銅、白銅以外的銅合金都稱為青銅。1.1.4.1 錫青銅以Sn為主加元素的銅基合金稱錫青銅。錫青銅的主要特點(diǎn)是耐蝕、耐磨、強(qiáng)度高、彈性好等。如圖6.5為CuSn二元合金相圖局部。圖6.5 Cu-Sn合金相圖Sn在銅中可形成固溶體，也可形成金屬化合物。因此，根據(jù)Sn的含量不同，錫青銅的組織和性能也不同，圖6.6是錫青銅的組織和力學(xué)性能與含Sn量的關(guān)系。由圖可知：含Sn56%時，合金的組織為口單相固溶體，合金的塑性最高，強(qiáng)度也增加；含Sn超過67%后，由于組織中出現(xiàn)硬

36、而脆的6相（以化合物Cu3iSr為基的固溶體），塑性顯著下降，強(qiáng)度繼續(xù)增加，當(dāng)Sn的含量超過20%時，由于大量的6相出現(xiàn)，使合金變脆，合金的強(qiáng)度和塑性均下降。因此，壓力加工錫青銅含Sn一般低于78%,含Sn大于或等于10%的合金適宜鑄造。由于錫青銅表面生成由C"O,2CuCO3Cu（0H）2構(gòu)成的致密薄膜，因此錫青銅在大氣、海水、堿性液和其它無機(jī)鹽類溶液中有極高的耐蝕性，但在酸性溶液中抗蝕性較差。錫青銅的結(jié)晶溫度區(qū)間較大，流動性差，易形成枝狀偏析和分散縮孔，鑄件致密性差。但是錫青銅的線收縮率小，熱裂傾向小，可鑄造形狀復(fù)雜、厚薄不均勻的鑄件，尤其是構(gòu)圖精巧、紋路復(fù)雜的工藝品。為了改善錫

37、青銅的鑄造性能、力學(xué)性能、耐磨性能、彈性性能和切削加工性，常加入Zn、P、Ni等元素形成多元錫青銅。錫青銅可用作軸套、彈簧等抗磨、抗蝕、抗磁零件，廣泛應(yīng)用于化工、機(jī)械、儀表、造船等行業(yè)。1.1.4.2 鋁青銅以Al為主加合金元素的銅基合金稱鋁青銅，是得到最廣泛應(yīng)用的一種青銅。它的成本比較低，一般鋁的含量為8.510.5%。鋁青銅具有良好的力學(xué)性能，耐蝕性和耐磨性，并能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。鋁青銅有良好的鑄造性能，在大氣、海水、碳酸及大多數(shù)有機(jī)酸中具有比黃銅和錫青銅更高的抗蝕性，此外還有沖擊時不發(fā)生火花等特性。宜作機(jī)械、化工、造船及汽車工業(yè)中的軸套、齒輪、蝸輪、管路配件等零件。1.1.4.3 被青銅以

38、Be為主加合金元素的銅基合金稱被青銅。一般被的含量為1.72.5%。皺青銅可以淬火時效處理，有很高的強(qiáng)度、硬度、疲勞極限和彈性極限，而且耐蝕、耐磨、無磁性、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性好，受沖擊無火花等。在工藝方面，它承受冷、熱壓力加工的能力很強(qiáng)，鑄造性能亦好。主要用于制作高級精密的彈性元件，如彈簧、膜片、膜盤等，特殊要求的耐磨零件，如鐘表的齒輪和發(fā)條、壓力表游絲；高速、高溫、高壓下工作的軸承、襯套及礦山、煉油廠用的沖擊不帶火花的工具。皺青銅價格較貴。1.1.5 白銅以Ni為主加合金元素的銅基合金稱白銅。工業(yè)上應(yīng)用的白銅有普通白銅和特殊白銅。普通白銅是Cu-Ni二元合金；特殊白銅是在Cu-Ni合金基礎(chǔ)上加入Z

39、n、Mn、Al等合金元素，分別稱鋅白銅、鎰白銅、鋁白銅等。白銅具有高的耐蝕性、優(yōu)良的冷、熱加工工藝性。因此，廣泛用于制造精密儀器、儀表化工機(jī)械及醫(yī)療器械中的關(guān)鍵零件。6.3 鈦及其合金鈦及鈦合金具有重量輕、比強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕以及良好低溫韌性等優(yōu)點(diǎn)，同時資源豐富，所以有著廣泛應(yīng)用前景。但目前鈦及鈦合金的加工條件復(fù)雜，成本較昂貴，在很大程度上限制了它們的應(yīng)用。6.3.1 純鈦純Ti是灰白色輕金屬，鈦的密度小，為4.54g/cm3,熔點(diǎn)高，約為1668C,熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性差。純Ti塑性好、強(qiáng)度低，容易加工成形，可制成細(xì)絲和薄片。Ti在大氣和海水中有優(yōu)良的耐蝕性，在硫酸、鹽酸、硝酸、氫氧化鈉

40、等介質(zhì)中都很穩(wěn)定。Ti的抗氧化能力優(yōu)于大多數(shù)奧氏體不銹鋼。Ti在固態(tài)下有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：882.5C以下為密排六方晶格，稱a-Ti；882.5C以上直到熔點(diǎn)為體心立方晶格，稱P-Ti。在882.5C時發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變a-Ti-P-Ti,它對強(qiáng)化有很重要的意義。工業(yè)純Ti中含有H、C、O、Fe、Mg等雜質(zhì)元素，少量雜質(zhì)可使鈦的強(qiáng)度和硬度顯著升高，塑性和韌性明顯降低。工業(yè)純鈦按雜質(zhì)含量不同分為TA1、TA2、TA3等三種（見表6.9）,編號越大雜質(zhì)越多，可制作在350c以下工作的、強(qiáng)度要求不高的零件。6.3.2 鈦合金合金元素溶入ct-Ti中，形成a固溶體，溶入P-Ti中形成P固溶體。Al、C、N、

41、O、B等使a-Ti-P-Ti轉(zhuǎn)變溫度升高，稱為穩(wěn)定化元素。Fe、Mo、Mg、Cr、Mn、類別牌號成分用途工業(yè)純鈦TA1Ti（雜質(zhì)極微）在350C以下工作、強(qiáng)度要求不高的零件TA2Ti（雜質(zhì)微）TA3Ti（雜質(zhì)微）“鈦合金TA4Ti-3Al在500c以下工作的零件，導(dǎo)彈燃料罐、超音速飛機(jī)的蝸輪機(jī)匣TA5Ti-4Al-0.005BTA6Ti-5AlB鈦合金TB1Ti-3Al-8Mo-11Cr在350c以卜L乍的零件、壓氣機(jī)葉片、軸、輪盤等重載荷旋轉(zhuǎn)件，飛機(jī)構(gòu)件TB2Ti-5Mo-5V-8Cr-3Ala+p鈦合金TC1Ti-2Al-1.5Mn在400C以下工作的零件，有一定高溫強(qiáng)度的發(fā)動機(jī)零件，低溫

42、用部件TC2Ti-3Al-1.5MnTC3Ti-5Al-4VTC4Ti-6Al-4V表6.9工業(yè)純鈦及部分鈦合金的牌號及用途V等使同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度下降，稱為P穩(wěn)定化元素。Sn、Zr等對轉(zhuǎn)變溫度的影響不明顯，稱為中性元素。根據(jù)使用狀態(tài)的組織，鈦合金可分為三類：a鈦合金、P鈦合金和（口+P）鈦合金。牌號分別以TA、TB、TC加上編號來表示。鈦合金的牌號及用途見表6.9。支鈦合金鈦中加入Al、B等a穩(wěn)定化元素獲得a鈦合金。a鈦合金的室溫強(qiáng)度低于P鈦合金和（豆+P）鈦合金，但高溫（500600C）強(qiáng)度比它們的高，并且組織穩(wěn)定,抗氧化性和抗蠕變性好，焊接性能也很好。a鈦合金不能淬火強(qiáng)化，主要依靠固溶強(qiáng)化

43、，熱處理只進(jìn)行退火（變形后的消除應(yīng)力退火或消除加工硬化的再結(jié)晶退火）。a鈦合金的典型的牌號是TA7,成分為Ti-5Al-2.5Sno其使用溫度不超過500C,主要用于制造導(dǎo)彈的燃料罐、超音速飛機(jī)的渦輪機(jī)匣等。P鈦合金鈦中加入Mo、Cr、V等P穩(wěn)定化元素得到P鈦合金。P鈦合金有較高的強(qiáng)度、優(yōu)良的沖壓性能，并可通過淬火和時效進(jìn)行強(qiáng)化。在時效狀態(tài)下，合金的組織為P相和彌散分布的細(xì)小a相粒子。P鈦合金的典型牌號為TB1,成分為Ti-3Al-13V-11Cr,一般在350c以下使用，適于制造壓氣機(jī)葉片、軸、輪盤等重載的回轉(zhuǎn)件，以及飛機(jī)構(gòu)件等。（a+P）鈦合金鈦中通常加入P穩(wěn)定化元素、大多數(shù)還加入a穩(wěn)定化

44、元素所得到的（a+P）鈦合金，塑性很好，容易鍛造、壓延和沖壓，并可通過淬火和時效進(jìn)行強(qiáng)化。熱處理后強(qiáng)度可提高50100%。TC4是典型的（a+P）鈦合金，成分為Ti-6Al-4V,經(jīng)淬火及時效處理后，顯微組織為塊狀a+P+針狀久。其中針狀口是時效過程中從B相中析出的。由于強(qiáng)度高，塑性好，在400c時組織穩(wěn)定，蠕變強(qiáng)度較高，低溫時有良好的韌性，并有良好的抗海水應(yīng)力腐蝕及抗熱鹽應(yīng)力腐蝕的能力，所以適于制造在400c以下長期工作的零件，要求一定高溫強(qiáng)度的發(fā)動機(jī)零件，以及在低溫下使用的火箭、導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件等。6.3.3 鈦及鈦合金的熱處理退火消除應(yīng)力退火目的是消除工業(yè)純鈦和鈦合金零件機(jī)加工或焊接

45、后的內(nèi)應(yīng)力。退火溫度一般為450650C,保溫14h,空冷。再結(jié)晶退火目的是消除加工硬化。純鈦一般采用550690c溫度，鈦合金用750800c溫度，保溫13h,空冷。淬火和時效目的是提高鈦合金的強(qiáng)度和硬度。a鈦合金和含P穩(wěn)定化元素較少的（久+P）鈦合金，自P相區(qū)淬火時，發(fā)生無擴(kuò)散型的馬氏體轉(zhuǎn)變P-a«為馬氏體，是P穩(wěn)定化元素在a-Ti中的過飽和固溶體，具有密排六方晶格，硬度較低，塑性好，是一種不平衡組織，加熱時效時分解成a相和P相的混合物，強(qiáng)度和硬度有所提高。P鈦合金和含P穩(wěn)定化元素較多的（久+P）鈦合金淬火時，P相轉(zhuǎn)變成介穩(wěn)定的P相，加熱時效后，介穩(wěn)定P相析出彌散的a相，使合金的

46、強(qiáng)度和硬度提高。a鈦合金一般不進(jìn)行淬火和時效處理，P鈦合金和（a+P）鈦合金可進(jìn)行淬火時效處理，提高強(qiáng)度和硬度。鈦合金的淬火溫度一般選在Ct+P兩相區(qū)的上部范圍，淬火后部分口保留下來，細(xì)小的P相轉(zhuǎn)變成介穩(wěn)定P相或口相或兩種均有（決定于P穩(wěn)定化元素的含量），經(jīng)時效后獲得好的綜合機(jī)械性能。假若加熱到P單相區(qū)，P晶粒極易長大，則熱處理后的韌性很低。一般淬火溫度為760950C,保溫560分鐘，水中冷卻。鈦合金的時效溫度一般在450550C之間，時間為幾小時至幾十小時。鈦合金熱處理加熱時應(yīng)防止污染和氧化，并嚴(yán)防過熱。P晶粒長大后，無法用熱處理方法挽救。6.4 鎂及其合金鎂是地殼中第三種最豐富的金屬元素

47、，儲量占地殼的2.5%,僅次于鋁和鐵。鎂及鎂合金比強(qiáng)度高、耐沖擊、具有優(yōu)良的可切削加工性，并對堿、汽油及礦物油具有化學(xué)穩(wěn)定性，因而可用作輸油管道。作為結(jié)構(gòu)材料已越來越發(fā)揮重要的作用。6.4.1 純鎂純鎂為銀白色，其密度為1.74g/cm3,熔點(diǎn)為650±lC,沸點(diǎn)為1100±10C。純鎂的電極電位很低，因此抗蝕性較差，在潮濕大氣、淡水、海水及絕大多數(shù)酸、鹽溶液中易受腐蝕。鎂具有密排六方晶格，室溫和低溫塑性較低，容易脆斷，但高溫塑性較好，可進(jìn)行各種形式的熱變形加工。6.4.2 鎂合金純鎂的力學(xué)性能較低，實(shí)際應(yīng)用時，一般在純鎂中加入一些合金元素，制成鎂合金。鎂的合金化原理與鋁相

48、似，主要通過加人合金元素，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化、時效強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化及過剩相強(qiáng)化作用，以提高合金的力學(xué)性能、抗腐蝕性能和耐熱性能。鎂合金中常加入的合金元素有Al、Zn、Mn、Zr及稀土元素等。目前工業(yè)中應(yīng)用的鎂合金主要集中于MgAlZn、MgZnZr和MgReZr等幾個合金系，其中前兩個合金系是發(fā)展高強(qiáng)鎂合金的基礎(chǔ)。6.4.3 工業(yè)常用鎂合金國產(chǎn)鎂合金牌號由相應(yīng)漢語拼音字頭和合金順序號表示，表6.10為鎂合金的牌號、性能及用途。鑄造鎂合金鑄造鎂合金表6.10鎂合金的牌號及用途包括高強(qiáng)鑄造鎂合金（如ZM5、牌號抗拉強(qiáng)度（Mpa）伸長率用途ZM1和ZM2）和耐熱鑄造鎂ZM12355飛機(jī)輪轂、支架等抗沖擊件合

49、金（如ZM3等）兩類。ZM21852.5200C以下工作的發(fā)動機(jī)零件等ZM5是應(yīng)用最廣泛的合金ZM31181.5高溫高壓下工作的發(fā)動機(jī)匣等之一，具特點(diǎn)是強(qiáng)度較高，塑ZM52255機(jī)艙隔框、增壓機(jī)匣等高載荷零件性良好，易于鑄造，適于生產(chǎn)MB12108形狀簡單受力不大的耐蝕零件各類鑄件。ZM5的淬火加熱溫MB225020飛機(jī)蒙皮、壁板及耐蝕零件度一般選擇415420C,米用MB82607形狀復(fù)雜的鍛件和模鍛件熱水冷卻。冷水淬火易引起晶MB153359室溫下承受大載荷的零件，如機(jī)翼等間開裂。變形鎂合金該合金有MgMn系、MgAlZn系和MgZnZr系。MgMn系合金包括MB1和MB8二種，它們不能熱

50、處理強(qiáng)化，這些合金工藝性能好，抗蝕性高，適于制作飛機(jī)蒙皮、模鍛件和要求耐蝕的管件。MB2屬M(fèi)gAlZn系，不能熱處理強(qiáng)化，塑性較好，適于加工成各種板、棒和鍛件等半成品。MB15屬M(fèi)g_Zn_Zr系，可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，具有較高的強(qiáng)度，能制造形態(tài)復(fù)雜的大型鍛件。MB15合金耐蝕性良好，無應(yīng)力腐蝕破裂傾向。6.4.4 鎂合金的熱處理鎂合金的熱處理方式與鋁合金基本相同，但由于組織結(jié)構(gòu)上的差別，與鋁合金相比，呈現(xiàn)以下幾個特點(diǎn)：鎂合金的組織一般比較粗大，且常達(dá)不到平衡態(tài)，因此淬火加熱溫度較低；合金元素在鎂中的擴(kuò)散速度較慢，需要的淬火加熱時間較長；鑄造鎂合金及加工前未經(jīng)退火的變形鎂合金易產(chǎn)生不平衡組織，淬火

51、加熱速度不宜過快，一般采用分級加熱的方式；自然時效條件下，過飽和固溶體析出沉淀相的速度極慢，故鎂合金需用人工時效處理；鎂合金的氧化傾向大，加熱爐內(nèi)需保持一定的中性氣氛，普通電爐一般通人SO2氣體或在爐中放置一定數(shù)量的硫鐵礦石碎塊，并要密封。鎂合金常用的熱處理工藝有鑄造或鍛造后的直接人工時效、退火、淬火不時效及淬火加人工時效等，具體工藝規(guī)范根據(jù)合金成分特點(diǎn)及性能需求確定。6.5 軸承合金軸承根據(jù)工作條件不同可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。是汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床及其它機(jī)器中的重要部件。軸承合金是制造滑動軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的材料。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，軸瓦和軸發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，并承受軸頸傳給的周期性載荷。因此軸承合

52、金應(yīng)具有以下性能：足夠的強(qiáng)度和硬度，以承受軸頸較大的單位壓力。足夠的塑性和韌性，高的疲勞強(qiáng)度，以承受軸頸的周期性載荷，并抵抗沖擊和振動。良好的磨合能力，使其與軸能較快地緊密配合。高的耐磨性，與軸的摩擦系數(shù)小，并能保留潤滑油，減輕磨損。良好的耐蝕性、導(dǎo)熱性、較小的膨脹系數(shù)，防止摩擦升溫而發(fā)生咬合。軸瓦材料不能選用高硬度的金屬，以免軸頸受到磨損；也不能選用軟的金屬，防止承載能力過低。因此軸承合金應(yīng)既軟又硬，組織特點(diǎn)是，在軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)，或者在硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)。若軸承合金的組織是軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)，則運(yùn)轉(zhuǎn)時軟基體受磨損而凹陷，硬質(zhì)點(diǎn)將凸出于基體上，使軸和軸瓦的接觸面積減小，而凹坑能儲存潤滑油，

53、降低軸和軸瓦之間的摩擦系數(shù)，減少軸和軸承的磨損。另外，軟基體能承受沖擊和震動，使軸和軸瓦能很好的結(jié)合，并能起嵌藏外來小硬物的作用，保證軸頸不被擦傷（見圖6.7）。圖6.7軟基體軸與軸瓦配合示意圖軸承合金的組織是硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)時，也可達(dá)到上述同樣目的。6.5.1 滑動軸承合金的分類及牌號常用的軸承合金按主要成分可分為錫基、鉛基、鋁基、銅基等數(shù)種，前兩種稱為巴氏合金，軸承合金一般在鑄態(tài)下工作，其牌號以“鑄”字漢語拼音字首“Z”開頭，表示方法為“Z+基本元素符號+主加元素符號+主加元素含量+輔加元素符號+輔加元素含量，”。例如，ZSnSb!2Pb10Cu4,即表示含Sb12%、含Pb10%和Cu

54、4%的錫基軸承合金。6.5.2 常用滑動軸承合金6.5.2.1 錫基軸承合金（錫基巴氏合金）錫基軸承合金是以錫為基礎(chǔ)合金，輔加Sb、Cu、Pb等元素而形成的一種軟基體硬質(zhì)點(diǎn)類型的軸承合金。最常用的牌號是ZSnSb!1Cu6。7QQ6XTSn 2D 4。6080Sb.%硬質(zhì)點(diǎn)呈白方塊狀，Cu6Sn5呈白其組織可用Sn-Sb合金相圖來分析（見圖6.8）°a相是Sb溶解于Sn中的固溶體，為軟基體。p'相是以化合物SnSb為基的固溶體，為硬質(zhì)點(diǎn)。即硬質(zhì)點(diǎn)P'相均勻分布在口相軟基體上。鑄造時，由于P'相較輕，易發(fā)生嚴(yán)重的比重偏析，所以加入Cu,生成CIS%,呈樹枝狀分布

55、，阻止P'相上浮，有效地減輕比重偏析。ClS%的硬度比P'相高，也起硬質(zhì)點(diǎn)作用，進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)度和耐磨性ZSnSb11Cu6的顯微組織為a+P+CIS%。其中a相軟基體呈黑色，P'圖6.8Sn-Sb合金相圖針狀或星狀。錫基軸承合金的摩擦系數(shù)和膨脹系數(shù)小，塑性和導(dǎo)熱性好，適于制作最重要的軸承，如汽輪機(jī)、發(fā)動機(jī)和壓氣機(jī)等大型機(jī)器的高速軸瓦。但錫基軸承合金的疲勞強(qiáng)度較低，許用溫度也較低（不高于150C）。常用錫基軸承合金的牌號及用途見表6.11。表6.11常用錫基軸承合金的牌號及用途牌號用途ZSnSb12Pb10Cu4一般機(jī)械的主軸軸承，但不適于高溫工作ZSnSb11Cu62000馬力以上的高速蒸汽機(jī)，500馬力的蝸輪壓縮機(jī)用的軸承ZSnSb8Cu4一般大機(jī)器軸承及軸襯，重載、高速汽車發(fā)動機(jī)、薄壁雙金屬軸承ZSnSb4Cu4蝸輪內(nèi)燃機(jī)高速軸承及軸襯6.5.2.2鉛基軸承合全（鉛基巴氏合金）鉛基軸承合金是以Pb為基礎(chǔ)合金，輔加Sb、Cu、Sn等元素而形成的一種軟基體