非铁金属及其合金

1. 防锈铝合金



防锈铝合金中主要合金元素是锰和镁。锰提高 抗蚀能力，并起固溶强化作用。镁固溶强化， 同时降低比重。 防锈铝合金锻造退火后是单相固溶体，抗蚀 性能高，塑性好。不能进行时效硬化，属于不 可热处理强化的铝合金，但可冷变形，利用加 工硬化提高强度。 LF21(Al-Mn合金) 抗蚀性和强度比纯铝高, 有良好的塑性和焊接性能, 但因太软而切削加 工性能不良。 用于焊接件、容器、管道，或需 用深延伸、弯曲等方法制造的低载荷零件、制 品以及铆钉等。
黄铜的牌号


普通黄铜：H90、H80、H70、 H68、H62、H59；其中数字是 铜的含量； 特殊黄铜：HSn62-1、HPb59-1、 HMn55-1；前面的数字是铜的含 量，后面的数是第三种元素的含 量，余量是锌；
1.普通黄铜

普通黄铜是铜锌二元合金，其退火组织可 以是单相 α 或双相 α+ β ’, 并分别称为 α 黄铜(或单相黄铜)和双相黄铜。
二、工业纯铝的牌号


分类：工业纯铝分纯铝(99%﹤wAL﹤99.85)和高纯铝 (wAL﹥99.85%)两类。纯铝又分为铸造纯铝和变形铝两 种。 牌号：铸造纯铝的牌号由“Z”和铝的化学元素符号及表 明铝含量的数字组成，如ZAl99.5表示wAl=99.5%的铸 造纯铝；变成铝的牌号用四位字符体系的方法命名，即用 1×××表示，牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量 ×100后小数点后两位数字，第二位的字母表示原始纯铝 的改型情况，如为A，表示原始纯铝，若为其它字母，则 表示为原始纯铝的改型。如变形铝1A30表示 wAl=99.30%的原始纯铝。

超硬铝合金多用于制造受力大的重要构件，例如 飞机大梁、起落架等。
4.锻铝合金

锻铝合金为Al-Mg-Si-Cu或Al-CuMg-Ni-Fe系合金。牌号有LD5、LD7、 LD10等。合金的元素种类多但用量少， 有良好的热塑性、铸造性能和锻造性 能，并有较高的机械性能。 这类合金主要用于承受重载荷的锻件 和模锻件，通常要进行固溶处理和人 工时效。
二、青铜


青铜原指铜锡合金，但工业上都习惯称含 铝、硅、铅、铍、锰等的铜基合金为青铜， 所以青铜实际上包括有锡青铜、铝青铜、 铍青铜，等等。 青铜也可分为压力加工青铜(以青铜加工产 品的形式供应)和铸造青铜两类。
青铜牌号

青铜的编号规则是：“Q＋主加元素符号＋ 主加元素含量（＋其它元素含量）”，“Q” 表示青的汉语拼音字头。如QSn4-3表示成 分为wSn=4%，wZu=3%，其余为铜的 锡青铜。铸造青铜的编号前加“Z”。
1.锡青铜
以锡为主要合金元素的铜基合金称锡青 铜。 在一般铸造状态下, 锡含量低于6%的 锡青铜能获得 α 单相组织。α 相是锡 溶于铜中的固溶体, 具有面心立方晶格， 塑性良好，容易冷、热变形。锡含量大 于6%时, 组织中出现(α +δ )共析体。 δ 相极硬和脆, 不能塑性变形。
锡青铜铸造收缩率很小，可铸造形状复杂的零 件。但铸件易生成分散缩孔，使密度降低，在高 压下容易渗漏。锡青铜在大气、海水、淡水以及 蒸气中的抗蚀性比纯铜和黄铜好，但在盐酸、硫 酸和氨水中的抗蚀性较差。 锡青铜中加入少量铅，可提高耐磨性和切削加 工性能；加入磷可提高弹性极限、疲劳极限及耐 磨性；加入锌可缩小结晶温度范围，改善铸造性 能。
综合知识模块二 铜及其合金
能力知识点1 工业纯铜 能力知识点2 铜合金
能力知识点1 工业纯铜
纯铜的特性



纯铜为紫红色,常称紫铜。密度8.96g/cm3， 熔点为1083℃，面心立方晶格,无同素异晶 转变。 纯铜导电性、导热性极佳，铜合金的导电、 导热性也很好。 铜及铜合金对大气和水的抗蚀能力很高。 铜是抗磁性物质。
ZL102的铸态显微组织
变质前显微组织
变质后显微组织
硅铝明的性能与应用


硅铝明的主要缺点是铸件致密程度低，强度较低，且不能 热处理强化。为了提高铝硅合金的强度可加入镁、铜以形 成强化相Mg2Si、CuAl2、CuMgAl2等。这样的合金在变 质处理后进行淬火时效，以提高强度，如ZL105、 ZL108等合金。 ZL102铸造性能很好，焊接性能也好，密度小，并有相当 好的抗蚀性和耐热性，但不能时效强化，强度较低，经变 质处理后, σb最高不超过180 MPa。该合金仅适于制造形 状复杂但强度要求不高的铸件，例如仪表、水泵壳体以及 一些承受低载荷的零件。加入镁、铜的铝—硅系合 金还 有较好的耐热性与耐磨性，是制造内燃机活塞的合适材料。

锡青铜的应用
在造船、化工、机械、仪表等工业中 广泛应用，主要制造轴承、轴套等耐 磨零件和弹簧等弹性元件，以及抗蚀、 抗磁零件等。

2.铝青铜

3.超硬铝合金

超硬铝合金为Al-Mg-Zn-Cu系合金, 含有少量的 铬和锰。牌号有LC4、LC6等。锌、铜、镁与铝 形成固溶体和多种复杂的第二相(例如MgZn2、 Al2CuMg、AlMgZnCu等)，合金经固溶处理和 人工时效后，可获得很高的强度和硬度，是强度 最高的一类铝合金。但这类合金的抗蚀性较差， 高温下软化快。用包铝法可提高抗蚀性。
2.硬铝合金

硬铝合金为Al-Cu-Mg系合金, 另含有少量 锰。它们可以进行时效强化，属于可热处 理强化的铝合金 。



① 低合金硬铝 LY1、LY10等, Mg、Cu含量较低, 塑性好, 强度低。 采用固溶处理和自然时效提高强度和硬度，时效速度较慢。主要用于 制作铆钉，常称铆钉硬铝。形加工性能良好，时效后切削加工性能也 较好。主要用于轧材、锻材、冲压件和螺旋浆叶片及大型铆钉等重要 零件。 ②标准硬铝 LY11等，合金元素含量中等，强度和塑性属中等水平。 退火后变强化的铝合金，亦可进行形变强化。合金中的Cu、Mg可形 成强化相及s相; Mn主要提高抗蚀性, 并起一定固溶强化作用, 因其 析出倾向小, 不参与时效过程; 少量钛或硼可细化晶粒, 提高合金强度 ③ 高合金硬铝 LY12、LY6等，合金元素含量较多，强度和硬度较 高，塑性及变形加工性能较差。用于制作航空模锻件和重要的销、轴 等零件。
单相黄铜

wZn＜39%时，室 温组织为单相α 固 溶体， α 相是锌 溶于铜中的固溶体， 塑性好，适宜冷、 热加工。适于制作 冷轧板材、冷拉线 材、管材及形状复 杂的深冲零件。
双相黄铜

当 wZn=39～45%时，室温下的组织 为α+ β ’。在实际生产条件下，当wZn ＞32%时，即出现α+ β ’组织。β ’ 相是以电子化合物CuZu为基的固溶体， 在室温下较硬脆，但加热到456℃以上时， 却有良好的塑性，故含有β ’相的黄铜 适宜热压力加工。广泛用来制作电器上 要求导电、耐蚀及适当强度的结构件， 如螺栓、螺母、垫圈、弹簧及机器中的 轴套等，有商业黄铜之称。
非铁金属及其合金
一 铝及铝合金
能力知识点1 工业纯铝 能力知识点2 铝合金的分类及强化
能力知识点3 常用铝合金
能力知识点1 工业纯铝 一、工业纯铝的性能与用途





密度较小，约为2.72g/cm3 ；面心立方晶格；无同素异 晶转变； 导电、导热性好，仅次于银、金、铜。 极强的抗大气腐蚀能力，在空气中铝的表面生成致密的氧 化膜，保护了内部金属不被腐蚀——钝化现象。但铝不能 耐酸、碱、盐的腐蚀； 非磁性、无火花材料； 强度低，塑性好，比强度高；可通过冷变动强化提高强度、 硬度； 主要用于制造电缆电线的线芯和导电零件、耐蚀器皿和生 活器皿，以及配制铝合金和做铝合金的包覆层
1.铸造铝硅合金
变质处理



仅含硅元素的铝硅合金（如ZL102）通常称硅铝明。铸造 后几乎全部得到共晶体组织(α +Si), 具有优良的铸造性 能(熔点低、流动性好、收缩小)。 在一般情况下，ZL102的共晶体由粗针状硅晶体和α 固 溶体构成, 强度和塑性都较差。 浇铸前向合金液中加入占 合金重量2%～3%的变质剂(常用钠盐混合物: 2/3NaF+1/3NaCl)以细化合金组织, 显著提高合金的强 度及塑性。这种处理方法即是变质处理。 经变质处理后的组织是细小均匀的共晶体加初生 α 固溶 体,获得亚共晶组织是由于加入钠盐后，铸造冷却较快时 共晶点右移的缘故。


铝黄铜 HAl60-1-1 铝提高黄铜的强度和硬度 (但使塑性降低)，改善在大气中的抗蚀性。制作 海船零件及其它机器的耐蚀零件。铝黄铜中加入 适量的镍、锰、铁后，还可得到高强度、高耐蚀 性的复杂黄铜，制造大型蜗杆、海船螺旋浆等重 要零件。 硅黄铜 HSi65-1.5-3 硅显著提高黄铜的机械性 能、耐磨性和耐蚀性。硅黄铜具有良好的铸造性 能，并能进行焊接和切削加工，主要用于制造船 舶及化工机械零件。
普通黄铜的应用



H90 （ H80）有优良的耐蚀性、导热性和冷变 形能力，并呈金黄色，有金色黄铜之称。常用于 镀层、艺术装饰品、奖章、散热器等。 H70（H68）俗称三七黄铜，有优良的冷热塑性 变形能力，适宜用冷冲压制造形状复杂而要求耐 蚀的管、套类零件，如弹壳、波纹管等，故又有 弹壳黄铜之称。 双相黄铜 H62、H59 可进行热变形，通常 热轧成棒材、板材。可铸造。
能力知识点2 铝合金的分类及强化 一、铝合金的分类
1.变形铝合金
能热处理强化的 不能热处理强化的
2.铸造铝合金 （能用热处理强化 ）
二、铝合金的时效强化



固溶处理：将成分位于D～F点之间的合金，加热到α 相区，经保温获得单相α 固溶体后迅速水冷，可在室 温下获得过饱和的α 固溶体，这种处理方式称为固溶 处理。 时效强化：固溶处理后得到的组织是不稳定的，有分 解出强化相过渡到稳定状态的倾向。在室温下放置或 低温加热时，强度和硬度会明显升高。这种现象称为 时效强化。在室温下进行的称自然时效；在加热条件 下进行的称人工时效。 时效条件： 合金能在高温形成均匀的固溶体，并且固 溶体中溶质的溶解度必须随温度的降低而显著降低。