图9-7 单相黄铜的显微组织 图9-8 双相黄铜的显微组织 室温组织为单相α的黄铜又称单相黄铜，强度较低、塑性特别好，适于压力加工，常用代号有H80、H70、H68，其中H70、H68强度较高，大量用作枪弹壳和炮弹筒，故有“弹壳黄铜”之称。α+β'黄铜又称双相黄铜，强度高，塑性差、常用H59、H62用作水管、油管、散热器等。 特殊黄铜：在普通黄铜的基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素，形成特殊黄铜，它们比普通黄铜具有更高的强度、硬度、抗腐蚀性能。 其牌号：H + 主加元素符号 + 平均铜含量 + 主加元素平均含量，如HMn58-2，含58%Cu、2%Mn的特殊黄铜。 无论普通黄铜，还是特殊黄铜，铸造黄铜牌号前加“z”，如：ZH62 、ZHMn58-2、ZcuZn38、ZCuZn40Mn2 注意：虽然黄铜具有优良抗蚀性，但当零件以冷压力加工（挤压、冲压、弯曲等）成形时，由于其中有残余内应力存在，在氨、湿气、海水作用下，极易出现应力腐蚀开裂现象——称为黄铜的“季裂”。为了防止这种现象，冷压力加工后的黄铜零件（如弹壳等）必须进行消除内应力的退火（250～300℃保温1h以上） （二）青铜：原指Cu-Sn合金，其具有高的耐蚀性、较高的导电导热性及良好的切削加工性但。近几十年来，为节省贵重金属锡而用AL、Si、Pb、Be等元素来替代Sn而制得的合金也称之为青铜，故青铜可分为两大类：锡青铜和无锡青铜。 其牌号：Q + 主加元素符号 + 主加元素平均含量（+其他元素的平均含量）。 QAl5含5%Al的Al青铜，同样铸造青铜前加“z” 锡青铜：是以锡为主要合金元素的铜合金，是人类历史上应用最早的铜合金。是Cu-Sn二元合金，锡青铜在大气、海水、淡水及蒸汽中比纯铜和黄铜好，但在盐酸、硫酸及氨水中的抗蚀性较差。 此外，为了改善锡青铜的性能，还加入Zn、Pb、P等元素，Zn的加入提高铸造性能、Pb可提高耐磨性和切削加工性，P可提高弹性极限等。 主要用作耐蚀耐磨、防磁的零件，如仪器上的弹簧簧片、轴承、齿轮等。 1．锡青铜： ①性能： a．机械性能：如图9-10所示: Sn<5-6%时，Sn↑σb↑δ↑； Sn>5-6%时，Sn↑σb↑δ↓↓； Sn>20%时，Sn↑σb↓δ↓； 故工业用锡青铜的含锡量为3-14%。 b．其它性能：极高的耐蚀性、耐磨性；加入P可具有较高的σe。 ②用途：Sn<7-8%，塑性较好，用于压力加工； Sn>10%，塑性较低，但强度较高，适用于铸造； 磷青铜可做弹簧零件。 ③牌号：见表9-7所示。 2．铝青铜：以铝为主添加元素的铜合金，一般含AL=5-11%。其耐蚀性好，强度和硬度比锡青铜高，耐磨性好，用于重要的耐磨耐蚀件。其牌号见表9-7。 3．铍青铜：以铍为主添加元素的铜基合金，一般含AL=1.7-2.5%。其强度和硬度均超过其它铜合金，其牌号和用途见表9-7。 4．白铜： 白铜是以Ni为主要合金元素的合金。Ni和Cu在固态下能完全互溶，所以各类铜镍合金均为α单相固溶体，具有很好的冷热加工性能，不能进行热处理强化，只能用固溶强化和加工硬化来提高强度。 白铜具有高的抗蚀性和优良的冷热加工成形性，精密仪器仪表，化工机械及医疗器械中的关键材料。 以Ni为主添加元素的铜基合金，其牌号B5，Bzn15-20。 第三节 钛及钛合金 1．钛及钛合金性能特点： （1）密度小、熔点高，固态下有同素异构转变，纯钛是纯白色轻金属，密度为4.507g/cm3，介于Al和Fe之间，熔点1668℃，高于铁，在882.5℃发生同素异构转变??Ti???Ti，882.5℃以上为β-Ti（体心立方晶格），882.5℃以下为α-Ti（密排六方晶格），钛合金的密度也较小，也有同素异构转变。 （2）加工性能好，比强度高，低温韧性好。纯钛强度低，塑性好，易于压力加工成型。钛合金的强度很高，σb最高可达1400Mpa，与某些高强度合金钢相近。还具有良好的低温机械性能。 （3）抗腐蚀性能好 钛及钛合金在大气、海水、含氧酸和湿氯气中其表面极易形成致密的氧化 物和氮化物的保护膜，具有优良的抗蚀性。 第四节 轴承合金 轴承合金是指制造滑动轴承中的轴瓦及内衬的合金。 一 性能要求 1．具有足够的抗压强度和硬度；（耐磨） 2．塑性和韧性要好；（抗冲击） 3．与轴之间有良好的磨合能力；（摩擦系数小） 4．有良好的导热性和耐蚀性； 5．有良好的工艺性且价格低廉。 轴承材料通常要满足上述性能的要求都不能是纯金属或单相合金，必须配以软硬不同的多相合金。通常是软基体上均匀分布一定数量和大小的硬质点，或者硬基体上分布一定数量和大小的软质点。 二 组织特点：软基体上分布着硬质点，如图9-11。 三 分类 1．锡基轴承合金：旧牌号ZCHSnSb11-6，新牌号ZSnSb11Cu6，其它牌号和用途见表9-9。 锡基轴承合金是Sn为主并加入少量Sb、Cu等元素的合金，是一种软基体硬质点类型的轴承合金。图9-，Sn-Sb相图，可见，α相是Sb在Sn中的固溶体，为软基体，当Sb含量大于7.5%时合金中出现方块形β’相，为硬质点（Sb Sn化合物），由于β'相轻，易造成偏析，所以在合金中加入Cu，先形成Cu3Sn化合物的针状格架，以防止浇注时β'相上浮，有效地减少偏析。同时Cu3Sn相的硬度比比β'相的高，也起硬质点的作用。 图9- 锡基轴承合金显微组织 （2）铅基轴承合金：铅基轴承合金的基本成分是铅和锑。Pb-Sb合金在室温下的组织是由α和β两个相所组成。α相是锑（Sb）溶于铅中的固溶体，很软，软基体，β相是铅溶于Sb中的固溶体，较硬。 但在实际应用中，通常加入6～16%Sn，因为Sn既能溶于α相中提高合金的强度和硬度，又能形成SnSb硬质点，提高合金的耐磨性。由α相的比重大于β，容易造成比重偏析，所以有时还加入1～2%Cu，防比重偏析，同时有硬的Cu2Sb相形成，还能提高合金的耐磨性。 3．铜基轴承合金：ZcuSn10P1 ZcuPb30 4．铝基轴承合金： 【作业题】1.不同铝合金可通过哪些途径达到强化目的？ 2.何谓硅铝明？它属于哪一类铝合金？为什么硅铝明具有良好的铸造性能？在变质处理前后其组织及性能有何变化？这类铝合金主要用在何处？
工程材料教案-9有色金属及其合金 - 图文
