第7章 有色金属及合金PPT.pptVIP

《机械工程材料与热处理 第2版》 机械工业出版社 张文灼 赵宇辉主编 ISBN 978-7-111-51930-0 《机械工程材料与热处理 第2版》 机械工业出版社 张文灼 赵宇辉主编 ISBN 978-7-111-51930-0 《机械工程材料与热处理 第2版》 机械工业出版社 张文灼 赵宇辉主编 ISBN 978-7-111-51930-0 有色金属及合金 铜及铜合金 纯铜 性质：呈紫红色，又称紫铜，熔点为1083℃，密度8.9g/cm3 面心立方晶格结构 性能特点： （1）良好的导电、导热性，仅次于银居第二位； （2）塑性好，铸造性能好，可冷热压力加工； （3）较高的抗蚀性，如大气、水中不受腐蚀； （4）具有抗磁性； （5）减摩性耐磨性好； （6）色泽美观。 工业纯铜分类： 代号T1、T2、T3、T4，数字越大、杂质含量越高、纯度越低 氧含量小于等于0.003% 无氧铜（TU1,TU2) 铜线抗氢） 应用 纯铜不宜制造受力构件，主要用于制造电线、电缆、电子元件 、散热器和配制合金。纯铜和铜合金的低温力学性能很好， 是制造冷冻设备的主要材料 杂质元素 铋或铅：容易与铜形成低熔点共晶，造成铜的热脆； 铋或锑等：与铜的原子尺寸相差大，容易引起铋或锑在铜 晶界处偏聚，产生强烈的晶界脆化倾向。 氧元素：含氧铜在氢气还原时，易裂纹。 铜合金（加入合金元素） 合金元素的溶解度 当合金元素与铜原子尺寸差别很大时，溶解度一般较小 合金元素的固溶强化效果 （见右图） 溶质元素对铜基固溶体在室温临界分切应力的影响 锑 锡 金 锌 铟 铜合金 铜合金分类： 黄铜（铜锌合金）：普通黄铜 、特殊黄铜 、铸造黄铜 青铜（铜锡合金）：锡青铜 、无锡青铜 白铜（铜镍合金）：结构白铜、电工白铜 黄铜 黄铜 含锌量与铜的性能关系 黄铜 α：Zn在Cu中的置换固溶体，具有很大的溶解度，FCC，塑性好。 β：以电子化合物CuZn为基的固溶体，BCC，塑性好。当温度低于456~468℃以下时，转变为有序固溶体β′，硬而脆。 γ：以电子化合物Cu5Zn8为基的固溶体，复杂立方（γ黄铜结构），塑性较差。当温度低于270℃以下时，转变为有序固溶体γ′，硬而脆。 黄铜的腐蚀与预防 黄铜的腐蚀分为电化学腐蚀（脱锌）和应力腐蚀。 脱锌：是指锌在中性盐溶液中发生选择性水解。可加入微量的砷 （0.02～0.06％）加以防止。 应力腐蚀： 冷变形后的黄铜在张应力、腐蚀介质NH3、SO2和湿空气的联合作用，发生腐蚀。 应力腐蚀的防止：1）去应力退火；2）表面镀锌或镉； 3）在黄铜中加入少量的Si和微量的砷可减小自裂倾向。 锡青铜 Q＋主加元素符号＋主加元素含量（＋其他元素含量） 压力加工锡青铜 锡含量10% CuSn5Pb5Zn5 仪表中的耐磨、耐蚀零件，以及弹性零件 铸造锡青铜 含锡量一般为10%～14% ZCuSn10Zn2 用于制造阀、泵壳、齿轮、蜗轮 除了以锌或镍为主加元素的铜合金外，其余铜合金外观多为棕绿色，通称为青铜 锡青铜 α：Sn在铜中的置换固溶体，有较大溶解度，FCC，塑性好。 β：以电子化合物Cu5Sn为基的固溶体，在586℃发生共析转变β→（α+γ），BCC，塑性好。 γ：以电子化合物Cu31Sn8为基的固溶体，在526℃发生共析转变γ→（α+δ），复杂立方（γ黄铜结构），硬而脆。 δ：在350℃发生共析转变δ→（α+ε），其他同上 ε：以电子化合物Cu3Sn为基的固溶体，HCP，极硬而脆。 锡青铜 当Sn﹤5~6%时，α固溶体，强度和塑性较高；当Sn﹥5~6%时，出现δ相，使塑性降低；当Sn﹥20%时，δ过多，强度和塑性急剧降低。因此，一般加入3~14%Sn，其中，压力加工锡青铜﹤5~7%Sn，铸造锡青铜10~14%Sn 位于栾川县老君山老子文化苑，用360吨锡青铜铸造，像高38米，通高59米，是我国目前最大的老子铜像 无锡青铜 （铝青铜、铅青铜、锰青铜、硅青铜 ） 含铝量 性能 小于5% 强度很低 5%～7% 塑性最好 10%左右 强度最高 应用：制造齿轮、轴套、蜗轮等在复杂条件下工作的高强度抗磨零件以及弹簧和其他高耐蚀性的弹性零件 铝青铜 铝青铜 α：Al在铜中的置换固溶体，溶解度较大，FCC，强度和塑性较高。 β：以电子化合物Cu3Al为基的固溶体，在565℃发生共析转变β→（α+γ2），BCC γ2：以电子化合物Cu32Al19为基的固溶体，硬而脆。 当Al﹤5~7%时，α固溶体，强度、塑性较好；当Al﹥7%时，塑性急剧降低；当Al﹥10%时，出现脆性γ2，强度和塑性都显著降低。 铍青铜 铜合金性能最好的一种铜合金，唯一可固溶强化的