工程材料之有色金属及其合金

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
用:中速、中等负荷且冲击作用不大的机器轴承, 如船舶辅机的压缩机、起货机、锚机等的轴承 上。
(+) 共晶
软基 体
+SnSb 硬质点
Cu+Pb(为主)
常用的轴承耐磨材料:铅青铜、锡青铜 和铝青铜。
ZQPb30组织:Pb(颗粒)十Cu(基体),形成了软颗粒 +硬基体,如图9-16。
特点:
① 保持住润滑油膜和降低摩擦系数的作用,优良 的耐磨性
基本元素为铝,主加元素有锑和锡两类。
特点:
① 具有比重小、导热性好、疲劳强度高和耐 蚀性好的优点
② 缺点是膨胀系数较大,运转时易与轴咬 合,尤其是起动时危险性更大。
铝基轴承合金主要有:低锡铝合金、高锡铝 合金、铝锑镁合金。
含Sn小于10%,并含有Cu、Mg、Ni及大量 Al的轴承合金。
特点:承载能力强、疲劳强度高和减磨性差
轴瓦是由瓦壳和瓦衬----耐磨合金组成。 图9-11
轴瓦的结构,共有三种形式:
(1) 两半式厚壁轴瓦 图9-12(1)。
轴瓦的厚度:>0.064D(D为轴径),耐磨合金层厚度: ≈0.75~2mm。用:中、低速柴油机的主轴承、曲柄销 轴承及十字头轴承等。
瓦壳材料:低碳钢;耐磨合金:巴氏合金。
(2) 两半式薄壁轴瓦 图9-12(b)
冶炼产品代号:Al-0O、Al-O、Al-l、Al2、Al-3
对应的牌号称为特一号铝、特二号铝、 一号铝、二号铝、三号铝。
加工产品代号:Ll、L2、L3、L4、1,5、 L6、L7,对应的牌号称为一号工业纯铝 、…七号工业纯铝。
铝中加入适量的Cu、Mg、Si、Mn等合 金元素,可获得较高的强度,能用于制 造承受载荷的机械零件。
QSi3-1为含硅3%、含锰1%的铜硅合金 ,常用于制造船舶辅机零件及排水系统 管件。
以铍为主要元素的铜合金称为铍青铜
QBe2常用于制做重要弹簧、高速止回阀 等。
4、白铜
以镍元素为主要合金元素的铜合金称为 白铜
白铜的代号为:“B”+平均含镍量。Bl9: 含镍量19%,其余为铜的白铜。
白铜的代号、成分和机械性能:见表911所示。
轴瓦材料应满足下列要求(在磨损不可避免的情况下 应从轴瓦材料上确保轴的磨损最小):
① 在工作温度下具有足够的强度和硬度以及疲劳强 度,足够的塑性和韧性;
② 具有低的摩擦系数,较高的耐磨性,良好的抗咬 合性、磨合性和亲油性;
③ 具有良好的耐蚀性、导热性和较小的膨胀系数;
④ 良好的工艺性,易于铸造和切削加工。
几种常见特殊黄铜的成分和机械性能如表9-9所 示。
锡元素:在海洋大气、海水中的抗蚀性 大大地提高,同时强度也得以提高, HSn70-1常用于制造冷却器及冷凝器的管 子。
锰元素:强度有较大的提高,同时还提 高其在海水、氯化物及热蒸气中的耐蚀 性。
HMn58-2,用于制造螺旋桨轴的轴套
ZHMn55-3-1,为铸造锰黄铜中加入1% 的Fe,提高机械性能,用于制造螺旋桨 和蒸气泵活塞等。
② 较高的疲劳强度和较大的承载能力,优良的导 热性、能在较高温度(300~320℃)下工作
③ 耐蚀性、磨合性、嵌藏性及抗咬合性比巴氏合金 低。
用:制造高速高压下工作的轴承,如高速大功率柴 油机的主轴承、连杆轴承以及航空发动机的轴 承等。
☆为了改善铅青铜的表面性能,通常在表面上镀覆 一层0.02~0.03mm的锡、铅、铟等,使其成为 三层结构的轴瓦。
包括: 磷锡青铜:ZQSn10-1 锌铅锡青铜:ZQSn6-6-3
为磷锡青铜,即成分中含10 %Sn、l%P、89%Cu ,和显Cu微3P组为织硬是质点+。+Cu3P,固溶体为软基体+相 特点:
① 较高的强度、疲劳强度
② 优良的耐磨性
③ 良好热稳定性。工作温度可超过280℃
④ 大气、淡水中有很好的耐蚀性。
主要用于:中高速重载荷的轴承。
含3.5~5.5%Sb、0.3~0.7%Mg,余为铝的轴承 合金。
室温下的组织:Al十AlSb,铝的软基体+AlSb 硬质点(Mg可提高合金的强度)。特点: 高的疲劳强度和耐磨性、耐蚀性,承载 能力低
硬质 点---SnSb 为基 的固 溶体
基本成分:Pb+Sb,同时还含有Sn+Cu
代号、成分和性能 如表9-13所示。
组织结构:在软基体上分布着硬质点,如图所示
特点:
① 较好的抗压强度、耐磨性、嵌藏性,
② 韧性和疲劳强度较低,导热性、耐蚀性较差,工 作温度一般不超过120℃。
总的说来,铅基巴氏合金的性能不如锡基巴氏合金 、可作为锡基巴氏合金的代用材料。
二、铝及铝合金
除纯铝外,铝合金主要包括形变铝合金 和铸造铝合金两大类
1. 工业纯铝 (1) 工业纯铝的性能及用途 工业纯铝的代号和牌号 2. 铝合金 铝合金的分类和代号 铸造铝合金的用途
性能
工业纯铝的比重为2.7,熔点为
660.4℃;有良好的导电性和导热性,导电
性仅次于银、铜、金,居第四位;
青铜
▪ 青铜又分为锡青铜和无锡青铜。
▪ 青铜的编号方法是:“Q”+主加元素符号+ 主加元素含量。例如 QPb30表示含铅 30%、含铜70%的铅青铜。
以锡为主要或基本元素的铜合金称为锡 青铜。
(1) 以Pb、Al、Mn、Si、Be为主要元 素的铜合金称为无锡青铜
以铝为主要合金元素的铜合金称为铝青 铜。
很好,适于冷、热加工) 两相黄铜:含锌量在39~45%时,黄铜的
组织为+(相是以化合物CuZn为基的 固溶体,高温下塑性好,适于热加工, 在温度较低时则很脆,不宜冷加工)
I. 编号:"H"+两位数字(H80,即表示含铜80% 的黄铜),铸造黄铜,再加上"Z"
II. 机械性能:与锌的含量有直接关系。如图9-7所 示。
轴瓦的厚度≈0.02~0.065D(D为轴径);耐磨合金层厚度 ≈0.2~0.7mm;用:中、高速柴油机的轴承上
瓦壳材料:低碳钢;耐磨合金:巴氏合金、铜基轴承合金或 铝基轴承合金等。
(3) 整体式轴瓦 图9-12(c)
铜基轴承合金轴瓦,由钢壳与铅青铜耐磨合金构成;用:筒 状活塞式柴油机连杆小端轴瓦及摇臂轴瓦。
第二节 有色金属及其合金
黑色金属-----钢铁材料 有色金属-----铝、镁、铜、铅、锌等及其合金
一、铜及铜合金
纯铜:紫铜 铜合金:黄铜、青铜、白铜
1、紫铜
1) 紫铜的性能 2) 紫铜的代号及用途 3) 紫铜的热处理
I. 紫铜即工业纯铜,因其具有玫瑰红色,表面形 成氧化膜后呈紫色而名
II. 面心立方晶体结构,无同素异构转变
1. 在船上采用喷灯加热至发红而后水冷, 达到软化的目的。
2、黄铜
黄铜----铜锌合金,根据化学成分的不同,分
为普通黄铜和特殊黄铜。
⑴ 普通黄铜:①成分和组织 ② 编号和用途、性能 ② 腐蚀
⑵ 特殊黄铜① 锡黄铜 ① ① 铝黄铜
锰黄铜
普通黄铜是由铜和锌组成的二元合金
黄铜含锌量一般不超过47% 单相黄铜:锌<39%,形成固溶体(塑性
III. 比重8.96,熔点1083℃;优良的导电性和导 热性,其导电性位居第二(仅次于银) ;逆磁性 物质(磁化系数为很小的负数);很好的耐蚀性
IV. 极好的塑性,机械性能较低(表9-6)
V. 热脆性:含有铅、铋,当进行热加工时(一般为 820~860℃),造成脆性断裂
VI. 冷脆:含有硫、氧,铜在冷加工时易于产生破 裂的现象
铝青铜的机械性能 如图9-9所示
机械性能----高于锡青铜和黄铜,
耐蚀性----在大气、海水及有机酸中比锡 青铜、黄铜高,
耐磨性----优于锡青铜和黄铜
以铅为主要元素的铜合金称~为铅青铜
铅青铜主要用作耐磨材料,QPb30为含 铅30%的铅青铜,用于制做大功率高速 柴油机轴承。
以硅为主要元素的铜合金称为硅青铜
较理想的结构一般为:在软基体上分布着硬质点(约 占13~30%)
或在硬基体上分布着软质点(图9-13)。
巴氏合金 (又称白合金或乌金) :分为锡 基巴氏合合和铅基巴氏合金两种
(1) Sn(为主)+Sb、Cu(少量)
牌号: “ZCh”+基本元素和主元素的符号+主加元素 和辅加元素的百分含量。如:ZChSnSbl1-6: l1%Sb(主加元素), 6%Cu(辅加元素)。
组织结构:软基体上分布着硬质点。如图所示。
特点:
①摩擦系数小,耐磨性好,基体有很好的塑性和韧 性;
②具有良好的导热性、抗蚀性和工艺性。
③如疲劳强度随着温度升高而下降,最高工作温度 小于110℃。
用:船用中低速柴油机主轴承、曲柄销轴承和十字 头轴承,船舶中间轴承等。
相软 基体---锑 溶于 锡的 晶格
I. 代号:
T1(99.95%Cu)、
T2(99.90%Cu)、T3(99.7%Cu)、
T4(99.5%Cu)。
II. 用途: 船上主要用作柴油机的润滑油管 、锅炉水管等和密封垫片
I. 紫铜在冷变形后通过再结晶退火,即将 紫铜加热到600~650℃,然后在水中冷 却,一方面去除其表面的灰黑色氧化皮 (CuO),另一方面紫铜得到软化(消除加 工硬化现象)
为了改善和提高普通黄铜的某些性能,如机械 性能、抗蚀性及工艺性,在普通黄铜中加入 Mn、Sn、Si、Pb、Al、Fe等元素而形成的黄 铜,称为特殊黄铜。
特殊黄铜的编号方法是:"H"+主加元素符号+ 铜含量+主加元素含量。例如HSn70-1,表示主 加元素为Sn,含量为1%、含铜70%,余为锌 的锡黄铜,如是铸造的,则在编号前加"Z"。
II. “应力腐蚀破裂”或“季裂”:含锌大于7%(尤 其是含锌量大于20%)的黄铜经冷加工后,在潮 湿的大气及海水中,特别是在有氨的环境中, 容易产生腐蚀致使黄铜破裂的现象。
III. 产生原因:主要是有残余应力存在,有腐蚀性 介质含锌量较高
IV. 消除办法:可进行低温退火,退火温度一般为 260~300℃,时间一般1~3h。
塑性好;通过冷、热加工可制成各种型材;
抗大气腐蚀性能好
强度很低,冷变形加工硬化后强度可达 150~25OMN/m2,塑性降到50~60%
Biblioteka Baidu途:它主要用于制作电缆、电线,以 及具有导热和耐大气腐蚀而对强度要求 不很高的用品。
代号:是以所含杂质(主要是铁和硅)元素 的量编制的,数字越大,纯度则越低。 工业纯铝分为冶炼产品和加工产品两类 。
ZQSnl0-1常用作高速、高载荷柴油机轴承,并常 制成整体衬套式轴承。
为锌铅锡青铜、成分为6%Sn、6%Zn、3%Pb及 85%Cu。
特点:
① 良好的耐磨性
② 良好的铸造性,切削加工性
③ 有较高的强度和疲劳强度
④ 在空气、淡水中有良好的耐蚀性,工作温度达 280℃。
锌铅锡青铜常用于制造中高载荷、中速柴油机的轴 承及减速器、起重机和机床的轴承
在船上应用较广泛的铸造铝合金主要为铝硅系 列铸造铝合金。
如 ZL102,称为普通硅铝明。具有优良的铸造 性、焊接性、相当好的抗蚀性、耐热性。但缺 点是铸件致密度较小,强度不高。主要用于制 造承受低载荷和形状复杂但强度不高的铸件, 如手柄、罩壳、手轮等
ZL108,2L110称为特殊硅铝明,主要用于制 造船用中高速柴油机、汽车和拖拉机或汽油机 的活塞,或工作温度在250C以下的零件。
铝合金的分类、代号及性能特点见表9-12所示 。
三、轴承合金
轴承:滚动轴承、滑动轴承 1. 轴瓦的结构及对轴承材料的要求 2. 巴氏合金:⑴锡基巴氏合金⑵ 铅基巴氏合金 3. 铜基轴承合金:⑴铅青铜 (2)锡青铜 4. 铝基轴承合金:(1)低锡铝合金 (2)铝锌镁合金
(3)高锡铝合金
在滑动轴承中,制造轴瓦及内衬的合金 称为轴承合金
III. 锌的含量达 30%时,黄铜的塑性最大;
IV. 含锌量达到 45%时,黄铜的强度最大
V. 铸造性能:优良
VI. 耐蚀性:在大气、尤其是有机氟化物(氟利昂 12-CF2Cl2)中
VII. 应用:用于制作冷凝管、水泵零件、散热片等 ,如表9-8所示。
I. 普通黄铜的抗蚀性较好,与紫铜差不多。对大 气、海水、以及氨以外的碱性溶液的耐蚀性很 高,但在氨、氨盐和酸类介质中的耐蚀性较差 ,特别是对硫酸、盐酸的抗蚀很差
铝元素:强度和硬度提高,改善黄铜的 耐蚀性
用于制造船舶上冷凝器管子等耐蚀零件
如在铝黄铜中加入适量的镍、锰、铁可 获得高强高、高耐蚀性的铝锰铁黄铜, 可用于制造军舰的螺旋桨等。
3、青铜
▪ 铜合金中除黄铜(Cu-Zn)和白铜(Cu-Ni)以 外的合金均称作青铜
(1) 锡青铜:锡青铜的成分和性能 无锡青铜:①铝青铜 ②铅青铜③硅青铜 ④铍
相关文档
最新文档