第八章 有色金属及合金PPT课件
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✓ 双相黄铜一般也不进行热处理，可进行热加工。加工后也 必须去应力退火
❖使用注意事项：脱锌腐蚀和应力腐蚀
✓加砷或镁抑制脱锌腐蚀
✓去应力退火、表面喷丸或表面改性防止应力腐蚀
➢ 特殊黄铜：除锌外，还加入Al、Sn、Mn、Ni等 元素的黄铜。有锰黄铜、铅黄铜、铝黄铜等
❖ 特殊黄铜牌号：HMn58-2, HPb59-1
➢ 应用：电力电子（电缆、电刷、电线）， 防磁机械，换热管，深冷设备
8.3.2铜的合金化及分类
1.铜的合金化：与Al、Mg合金化类似
➢ 固溶强化元素：Zn,Sn,Al,Mn,Ni(固溶度>9.4%) ➢ 显著沉淀元素：Be,Ti,Zr,Cr
问题：指出铜合金的强化方法？
2.铜合金分类：与Al、Mg合金化类似
Al 合金 2．72 占地壳8.2% FCC 660 合金可达450MPa 较大 好 好 好 Cu Mg Si Mn Zn Li 铸造类、变形类 五种
Mg 合金 1．74 2.5% HCP 650 合金350MPa 较小(抗冲击振动性好) 差 差 差 Al Zn Mn Zr 铸造类、变形类 与铝类似
3.主要青铜合金及应用
• 青铜成分：以除Zn、Ni以外的元素为主要合金化元素 • 青铜牌号：QBe2, QSn10-2, QAl19-4
❖ 耐蚀白铜
✓ 主要为简单白铜，B5, B19, B30 ✓ 性能：高化学稳定性，冷热加工性好，抗腐蚀疲劳性好 ✓ 应用：海水及蒸汽环境中的精密仪表零件，高温高压管道
❖ 电工白铜： ✓ 主要性能：高电阻、高热电势、极小的电阻温度系数 ✓ 应用：电阻器、热电偶及其补偿线，加热器等 ✓ 常用材料：B16, BMn3-12(锰铜)，BMn40-1.5(康铜)
1.退火
低温退火 再结晶退火
均匀化退火 2.淬火 （固溶处理）
3.时效
人工时效，自然时效 单级时效，多级时效
问题：说明 各种热处理 方法的温度 对组织结构 的影响和相 应工艺过程 的作用
8.1.4 常用铝合金及其应用
1. 铸造铝合金
➢ 分类：以主
要合金元素
分 ➢ 性能特点及应用
Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Zn
➢ 成型方法：铸造铜合金、变形铜合金
❖ 铸造合金主要指含高锡、高锰、高铅铜合金 ❖ 其他铜合金均为变形铜合金
➢ 化学成分：黄铜、青铜和白铜
❖ 黄铜：以锌为主要合金元素 ❖ 白铜：以镍为主要合金元素 ❖ 青铜：除锌、镍以外的其它元素为主要合金化元素
8.3.3常用铜合金及其特点
1. 黄铜的特性及应用
➢ 以锌为主要合金化元素，包括普通黄铜和特殊黄铜
❖ Al-Si系：铝硅明
变质处理 铸造性能好
ຫໍສະໝຸດ Baidu
❖ Al-Cu系： ❖ Al-Mg系： ❖ Al-Zn系：
高温性能 耐蚀性差 抗冲击、耐腐蚀 耐热性差 尺寸稳定、便宜 性能一般
2. 变形铝合金
➢ 分类：以性能 和使用特点分
防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝
➢ 性能特点及应用
可热处理强化
❖ 防锈铝
Al-Mn合金 Al-Mg合金
❖ 普通黄铜：Cu-Zn二元合金
❖ 普通黄铜牌号：H62, H90
❖ 普通黄铜主要特点：
✓ 色彩美丽 ✓ 单相黄铜机械性能好，易
于冷成形加工 ✓ 对大气、海水很耐蚀 ✓ 可用于防护层、冷凝器、
弹壳
❖ 普通黄铜的热处理
✓ 单相黄铜不能进行热处理强化，但低温形变后必须进行去 应力退火（260~280°C）
8.3铜及铜合金
8.3.1工业纯铜及应用
紫红色，紫铜
纯铜主要 性能与特点
FCC结构 无同素异构
➢ 物理性能
➢ 化学性能 ➢ 力学性能
密度8.9g.cm-2, 熔点1083°C 导电导热性好，仅次于Ag 无磁性，碰撞无火花 常规条件耐蚀
海水,铵盐,碳酸盐,氧化酸不耐蚀
极好的塑性和韧性, 无冷脆 强度较高，室温~200MPa
第八章 有色金属及其合金
• 有色金属：除铁、铬、锰及其合金以外的所有金属 材料称有色金属
有色 金属
轻金属
铝、镁、钛、铍
密度小 比强度高
贵金属
铜、银、金
其他金属
导电、导热、 耐蚀性优秀
高熔点材料镍、
例 钨、钽、钼等
稀土金属、原 子能材料
航空航天、 电子、真空、 原子能等高 科技领域或 特殊环境和 要求下应用
8.1 铝及铝合金
8.1.1工业纯铝
➢ 资源丰富，地壳总量8.2%
纯铝主要 性能与特点
➢ 物理性能
银白光泽 密度2.72g.cm-2, 熔点660°C 导电导热性好，仅次于Cu,Ag
FCC结构 无同素异构
➢ 化学性能 优异的化学稳定性
极好的塑性和韧性, 无冷脆 ➢ 力学性能
强度较低，室温~50MPa
❖ 其他合金元素作用：提高硬度、耐磨性、抗蚀性
✓ Al、Sn、Mn、Ni提高抗蚀性和耐磨性 ✓ Mn提高耐热性 ✓ Pb改善切削性能和润滑性
❖ 主要应用：螺旋桨、压紧螺帽、重要耐蚀件
2.白铜
➢ 白铜：以Ni为主加元素。包括简单白铜和特殊白铜。 从用途分为耐蚀白铜和电工白铜
❖ 白铜牌号：B30(简单白铜，含Ni30%)； BFe5-1(特殊白铜，含Ni5%, Fe1%)
➢ 铝合金相图及分类
2. 铝合金的强化方式
• 铝合金的主要强化方 式有五种：
➢ 固溶强化 ➢ 时效（沉淀）强化 ➢ 过剩（第二相）强化 ➢ 形变强化 ➢ 细化组织强化
问题：试说明 如何实现 上述五种 强化过程
8.1.3 铝合金的热处理
• 热处理目的：提高综合性能，稳定合金组织
• 热处理方法：退火、淬火（固溶处理）、时效
➢ 应用：合金组元，化工原料，包覆材料， 电力电子，电磁屏蔽，科学实验
8.1.2 铝合金及其分类
1. 铝的合金化及其特点
➢ 合金化的主 要目的：
改善材料的工艺和使用性能
例：最高强度可达400~700MPa， 耐热性达300°C
➢ 合金化元素
主要元素：Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Li 其它元素：Ni, B, Zr, Cr, Ti, RE
❖ 硬铝 ❖ 超硬铝 ❖ 锻铝
Al-Cu-Mg系 强度可达420MPa Al-Cu-Mg-Zn系 强度可达680MPa Al-Mg-Si-Cu系 合金元素多、量少
强度与硬铝类似
8.2 镁及其合金
密度 资源 结构 熔点 强度 模量 塑性、韧性 耐蚀性(常规条件) 导电、导热性 主要合金化元素 合金分类 强化与热处理
❖使用注意事项：脱锌腐蚀和应力腐蚀
✓加砷或镁抑制脱锌腐蚀
✓去应力退火、表面喷丸或表面改性防止应力腐蚀
➢ 特殊黄铜：除锌外，还加入Al、Sn、Mn、Ni等 元素的黄铜。有锰黄铜、铅黄铜、铝黄铜等
❖ 特殊黄铜牌号：HMn58-2, HPb59-1
➢ 应用：电力电子（电缆、电刷、电线）， 防磁机械，换热管，深冷设备
8.3.2铜的合金化及分类
1.铜的合金化：与Al、Mg合金化类似
➢ 固溶强化元素：Zn,Sn,Al,Mn,Ni(固溶度>9.4%) ➢ 显著沉淀元素：Be,Ti,Zr,Cr
问题：指出铜合金的强化方法？
2.铜合金分类：与Al、Mg合金化类似
Al 合金 2．72 占地壳8.2% FCC 660 合金可达450MPa 较大 好 好 好 Cu Mg Si Mn Zn Li 铸造类、变形类 五种
Mg 合金 1．74 2.5% HCP 650 合金350MPa 较小(抗冲击振动性好) 差 差 差 Al Zn Mn Zr 铸造类、变形类 与铝类似
3.主要青铜合金及应用
• 青铜成分：以除Zn、Ni以外的元素为主要合金化元素 • 青铜牌号：QBe2, QSn10-2, QAl19-4
❖ 耐蚀白铜
✓ 主要为简单白铜，B5, B19, B30 ✓ 性能：高化学稳定性，冷热加工性好，抗腐蚀疲劳性好 ✓ 应用：海水及蒸汽环境中的精密仪表零件，高温高压管道
❖ 电工白铜： ✓ 主要性能：高电阻、高热电势、极小的电阻温度系数 ✓ 应用：电阻器、热电偶及其补偿线，加热器等 ✓ 常用材料：B16, BMn3-12(锰铜)，BMn40-1.5(康铜)
1.退火
低温退火 再结晶退火
均匀化退火 2.淬火 （固溶处理）
3.时效
人工时效，自然时效 单级时效，多级时效
问题：说明 各种热处理 方法的温度 对组织结构 的影响和相 应工艺过程 的作用
8.1.4 常用铝合金及其应用
1. 铸造铝合金
➢ 分类：以主
要合金元素
分 ➢ 性能特点及应用
Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Zn
➢ 成型方法：铸造铜合金、变形铜合金
❖ 铸造合金主要指含高锡、高锰、高铅铜合金 ❖ 其他铜合金均为变形铜合金
➢ 化学成分：黄铜、青铜和白铜
❖ 黄铜：以锌为主要合金元素 ❖ 白铜：以镍为主要合金元素 ❖ 青铜：除锌、镍以外的其它元素为主要合金化元素
8.3.3常用铜合金及其特点
1. 黄铜的特性及应用
➢ 以锌为主要合金化元素，包括普通黄铜和特殊黄铜
❖ Al-Si系：铝硅明
变质处理 铸造性能好
ຫໍສະໝຸດ Baidu
❖ Al-Cu系： ❖ Al-Mg系： ❖ Al-Zn系：
高温性能 耐蚀性差 抗冲击、耐腐蚀 耐热性差 尺寸稳定、便宜 性能一般
2. 变形铝合金
➢ 分类：以性能 和使用特点分
防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝
➢ 性能特点及应用
可热处理强化
❖ 防锈铝
Al-Mn合金 Al-Mg合金
❖ 普通黄铜：Cu-Zn二元合金
❖ 普通黄铜牌号：H62, H90
❖ 普通黄铜主要特点：
✓ 色彩美丽 ✓ 单相黄铜机械性能好，易
于冷成形加工 ✓ 对大气、海水很耐蚀 ✓ 可用于防护层、冷凝器、
弹壳
❖ 普通黄铜的热处理
✓ 单相黄铜不能进行热处理强化，但低温形变后必须进行去 应力退火（260~280°C）
8.3铜及铜合金
8.3.1工业纯铜及应用
紫红色，紫铜
纯铜主要 性能与特点
FCC结构 无同素异构
➢ 物理性能
➢ 化学性能 ➢ 力学性能
密度8.9g.cm-2, 熔点1083°C 导电导热性好，仅次于Ag 无磁性，碰撞无火花 常规条件耐蚀
海水,铵盐,碳酸盐,氧化酸不耐蚀
极好的塑性和韧性, 无冷脆 强度较高，室温~200MPa
第八章 有色金属及其合金
• 有色金属：除铁、铬、锰及其合金以外的所有金属 材料称有色金属
有色 金属
轻金属
铝、镁、钛、铍
密度小 比强度高
贵金属
铜、银、金
其他金属
导电、导热、 耐蚀性优秀
高熔点材料镍、
例 钨、钽、钼等
稀土金属、原 子能材料
航空航天、 电子、真空、 原子能等高 科技领域或 特殊环境和 要求下应用
8.1 铝及铝合金
8.1.1工业纯铝
➢ 资源丰富，地壳总量8.2%
纯铝主要 性能与特点
➢ 物理性能
银白光泽 密度2.72g.cm-2, 熔点660°C 导电导热性好，仅次于Cu,Ag
FCC结构 无同素异构
➢ 化学性能 优异的化学稳定性
极好的塑性和韧性, 无冷脆 ➢ 力学性能
强度较低，室温~50MPa
❖ 其他合金元素作用：提高硬度、耐磨性、抗蚀性
✓ Al、Sn、Mn、Ni提高抗蚀性和耐磨性 ✓ Mn提高耐热性 ✓ Pb改善切削性能和润滑性
❖ 主要应用：螺旋桨、压紧螺帽、重要耐蚀件
2.白铜
➢ 白铜：以Ni为主加元素。包括简单白铜和特殊白铜。 从用途分为耐蚀白铜和电工白铜
❖ 白铜牌号：B30(简单白铜，含Ni30%)； BFe5-1(特殊白铜，含Ni5%, Fe1%)
➢ 铝合金相图及分类
2. 铝合金的强化方式
• 铝合金的主要强化方 式有五种：
➢ 固溶强化 ➢ 时效（沉淀）强化 ➢ 过剩（第二相）强化 ➢ 形变强化 ➢ 细化组织强化
问题：试说明 如何实现 上述五种 强化过程
8.1.3 铝合金的热处理
• 热处理目的：提高综合性能，稳定合金组织
• 热处理方法：退火、淬火（固溶处理）、时效
➢ 应用：合金组元，化工原料，包覆材料， 电力电子，电磁屏蔽，科学实验
8.1.2 铝合金及其分类
1. 铝的合金化及其特点
➢ 合金化的主 要目的：
改善材料的工艺和使用性能
例：最高强度可达400~700MPa， 耐热性达300°C
➢ 合金化元素
主要元素：Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Li 其它元素：Ni, B, Zr, Cr, Ti, RE
❖ 硬铝 ❖ 超硬铝 ❖ 锻铝
Al-Cu-Mg系 强度可达420MPa Al-Cu-Mg-Zn系 强度可达680MPa Al-Mg-Si-Cu系 合金元素多、量少
强度与硬铝类似
8.2 镁及其合金
密度 资源 结构 熔点 强度 模量 塑性、韧性 耐蚀性(常规条件) 导电、导热性 主要合金化元素 合金分类 强化与热处理