2.3 非铁金属(2)课件(共27张PPT)-《金属加工与实训--基础常识》同步教学(高教版第三版)

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非铁金属
铸造铝合金
铸造铝合金
铸造铝合金主要有四类铸造铝合金:Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系。
优点:热处理强化效抗蚀性好,铸造性能好 ,流动性好、耐磨性好,耐热性好等。
缺点:强度和塑性都较差等。
铸造铝合金
也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能,热胀系数小,在铸造铝合金中品种最多,用量最大的合金,含硅量在10%~25%。有时添加0.2%~0.6%镁的硅铝合金,广泛用于结构件,如壳体、缸体、箱体和框架等。
有时添加适量的铜和镁,能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金广泛用于制造活塞等部件。
1. 铝硅系合金
铸造铝合金
含铜4.5%~5.3%合金强化效果最佳,适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。
2. 铝铜合金
密度最小(2.55g/cm3),强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金,含镁12%,强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好,室温下有良好的综合力学性能和可切削性,可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件,也可作装饰材料。
3. 铝镁合金
铸造铝合金
为改善性能常加入硅、镁元素,常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下,该合金有淬火作用,即“自行淬火”。不经热处理就可使用,以变质热处理后,铸件有较高的强度。经稳定化处理后,尺寸稳定,常用于制作模型、型板及设备支架等。
铸造铝合金具有与变形铝合金相同的合金体系,具有与变形铝合金相同的强化机理(除应变强化外),他们主要的差别在于:铸造铝合金中合金化元素硅的最大含量超过多数变形铝合金中的硅含量。铸造铝合金除含有强化元素之外,还必须含有足够量的共晶型元素(通常是硅),以使合金有相当的流动性,易与填充铸造时铸件的收缩缝。目前基本的合金只有以下6类;
①Al-Cu合金 ② Al-Cu-Si合金 ③ Al-Si合金④Al-Mg合金 ⑤Al-Zn-Mg合金⑥Al-Sn合金。
4. 铝锌系合金
铸造铝合金
铸造铝合金
表1 铸造铝合金的牌号及成分
合金牌号 合金代号 主要元素(质量分数)(%)
Si Cu Mg Zn Mn Ti
ZAlSi7Mg ZL101 6.5~7.5 0.25~0.45
ZAlSi7MgA ZL101A 6.5~7.5 0.25~0.45 0.08~0.20
ZAlSi12 ZL102 10.0~13.0
ZAlSi9Mg ZL104 8.0~10.5 0.17~0.35 0.2~0.5
ZAlSi5Cu1Mg ZL105 4.5~5.5 1.0~1.5 0.4~0.6
ZAlSi5Cu1MgA ZL105A 4.5~5.5 1.0~1.5 0.4~0.55
ZAlSi8Cu1Mg ZL106 7.5~8.5 1.0~1.5 0.3~0.5 0.3~0.5 0.10~0.25
铸造铝合金
表1 铸造铝合金的牌号及成分(续)
合金牌号 合金代号 主要元素(质量分数)(%)
Si Cu Mg Zn Mn Ti
ZAlSi7Cu4 ZL107 6.5~7.5 3.5~4.5
ZAlSi12Cu2Mg1 ZL108 11.0~13.0 1.0~2.0 0.4~1.0 0.3~0.9
ZAlSi12Cu1Mg1Ni1 ZL109 11.0~13.0 0.5~1.5 0.8~1.3
ZAlSi5Cu6Mg ZL110 4.0~6.0 5.0~8.0 0.2~0.5
ZAlSi9Cu2Mg ZL111 8.0~10.0 1.3~1.8 0.4~0.6 0.10~0.35 0.10~0.35
ZAlSi7Mg1A ZL114A 6.5~7.5 0.45~0.60 0.10~0.20
ZAlSi5Zn1Mg ZL115 4.8~6.2 0.4~0.65 1.2~1.8
ZAlSi8MgBe ZL116 6.5~8.5 0.35~0.55 0.10~0.30
ZAlCu5Mn ZL201 4.5~5.3 0.6~1.0 0.15~0.35
铸造铝合金
表1 铸造铝合金的牌号及成分(续)
合金牌号 合金代号 主要元素(质量分数)(%)
Si Cu Mg Zn Mn Ti
ZAlCu5MnA ZL201A 4.8~5.3 0.6~1.0 0.15~0.35
ZAlCu4 ZL203 4.0~5.0
ZAlCu5MnCdA ZL204A 4.6~5.3 0.6~0.9 0.15~0.35
ZAlCu5MnCdVA ZL205A 4.6~5.3 0.3~0.5 0.15~0.35
ZAlRE5Cu3Si2 ZL207 1.6~2.0 3.0~3.4 0.15~0.25 0.9~1.2
铸造铝合金
表1 铸造铝合金的牌号及成分(续)
合金牌号 合金代号 主要元素(质量分数)(%)
Si Cu Mg Zn Mn Ti
ZAlMg10 ZL301 9.5~11.0
ZAlMg5Si1 ZL303 0.8~1.3 4.5~5.5 0.1~0.4
ZAlMg8Zn1 ZL305 7.5~9.0 1.0~1.5 0.1~0.2
ZAlZn11Si7 ZL401 6.0~8.0 0.1~0.3 9.0~13.0
ZAlZn6Mg ZL402 0.5~0.65 5.0~6.5 0.15~0.25
工业纯铜
工业纯铜
含铜量大于99.50%的铜,因呈紫红色,又称赤铜、红铜、紫铜。常含有氧、硫、铅、砷、铋、磷等杂质。具有优良的导电性、导热性、适中的机械性能。可用来配制铜合金和作合金元素。广泛用于电器电工领域作导电、导热材料。
工业纯铜
中国紫铜加工材按成分可分为:普通紫铜(T1、T2、T3、T4)、无氧铜(TU1、TU2和高纯、真空无氧铜)、脱氧铜(TUP、TUMn)、添加少量合金元素的特种铜(砷铜、碲铜、银铜合金)四类。紫铜的电导率和热导率仅次于银,广泛用于制作导电、导热器材。紫铜在大气、海水和某些非氧化性酸(盐酸、稀硫酸)、碱、盐溶液及多种有机酸(醋酸、柠檬酸)中,有良好的耐蚀性,用于化学工业。另外,紫铜有良好的焊接性,可经冷、热塑性加工制成各种半成品和成品。20世纪70年代,紫铜的产量超过了其他各类铜合金的总产量。
常用工业纯铜的牌号、成分及用途见表1。
工业纯铜
表1 纯铜的牌号、化学成分及用途
组别 牌号 化学成分(%)
用途
Cu (不小于) 杂质 杂质总量
Bi Pb
工业纯铜 T1 99.95 0.001 0.003 0.005 作为导电、导热、耐蚀的器具材料,如电线、蒸发器、雷管、储藏器等
T2 99.90 0.001 0.005 0.1
T3 99.70 0.002 0.01 0.3 一般用材,如开关触头、导油管、铆钉等
无氧铜 TU1 99.97 0.001 0.003 0.03 真空电子器件、高和元件导电性的导线
黄铜
黄铜
可锻铸铁俗称玛钢、马铁。
它是由白口铸铁经可锻化退火,使渗碳体分解从而获得团絮状石墨的铸铁。
一、普通黄铜的牌号、性能和用途
普通黄铜的牌号用“H+数字”表示。“H”为“黄”字汉语拼音首字母,“数字”表示平均铜的质量分数的百分数,如H70表示铜的质量分数为70%,锌的质量分数为30%的普通黄铜。普通黄铜色泽美观,具有良好的耐蚀性,加工性能较好。常用的普通黄铜有H90、H80、H70、H62等。
①H90和H80具有优良的耐蚀性、导热性和冷、热压力加工性能,呈金黄色,有金色黄铜的美称,可用于制作装饰材料、镀层、艺术品、奖章、散热器(图1)等。
②H70强度高,塑性好,冷成形性能好,可用深冲压方法制造弹壳(图2)、散热器外壳、垫片、雷管等,有弹壳黄铜之称
一、普通黄铜的牌号、性能和用途
图1 散热器 图2 弹壳
③H62县有较高的强度,热加工性能与切削加工性能较好,有快削黄铜之称。另外,H62还具有焊接性好、耐腐蚀、价格低廉等优点,工业上应用较多,常用于制作散热器、油管、垫片、螺钉、螺母、弹簧等。
二、特殊黄铜的牌号、性能和用途
特殊黄铜的牌号是用“H+主加合金元素符号+平均铜的质量分数+主加合金元素平均质量分数”表示,如HPb59-1表示平均铜的质量分数为59%,平均铅的质量分数为1%的铅黄铜。
加入铅可以改善黄铜的切削加工性;加入硅能提高黄铜的强度和硬度,改善其铸造性能;加入锡能增加黄铜的强度及在海水中的耐蚀性,因此锡黄铜又有海军黄铜之称。例如,HPb59-1用于制作轴、轴套、螺栓、螺钉、螺母等;HA177-2用于制作耐腐蚀件;HSi80-3用于制作船用零件、水管零件等;HSn90-1用于制作弹性件、套管、耐腐蚀零件、耐磨损零件。
青铜
青铜
青铜是指除黄铜和白铜以外的铜合金,如以锡为主加元素的铜合金称为锡青铜,以铝为主加元素的铜合金称为铝青铜。此外,还有铍青铜、硅青铜及锰青铜等。与黄铜、白铜一样,各种青铜中还可加入其他合金元素,以改善其性能。
一、青铜的牌号、性能和用途
青铜是人类历史上应用最早的合金,因铜与锡的合金呈青黑色而得名。加工青铜的牌号用“Q+第一个主加元素的化学符号及数字+具他加入元素符号及数字表示。“Q”是“青”字汉语拼音字首,“数字”依次表示第一个主加元素和其他加入元素的平均质量分数的百分数,如QSn4-3表示平均锡的质量分数为4%、平均锌的质量分数为3%,其余是铜的锡青铜。例如,QSn4-3用于制造弹簧、轴承及抗磁件等,QA19-4用于制造齿轮、轴套及蜗轮等,QBe2用于制造衬套、指南针、电接触器、航海罗盘及钟表件等,QSi3-1用于制造弹簧、齿轮、蜗杆、蜗轮、电话线及输电线等。
白铜
白铜
白铜是指以铜为基体,以镍为主加元素的铜合金。普通白铜是铜镍二元合金;在普通白铜中加入其他元素所形成的铜合金称为特殊白铜,如锌白铜、锰白铜及铁白铜等。
一、普通白铜的牌号、性能和用途
普通白铜的牌号用“B+数字”表示。“B”是“白”字汉语拼音字首,“数字”表示平均镍的质量分数的百分数,如B19表示平均镍的质量分数为19%,平均铜的质量分数为81%的普通白铜。
普通白铜具有优良的塑性、耐蚀性、耐热性和特殊的电性能,因此它是制造精密机械零件、仪表零件冷凝器、蒸馏器、热交换器和电器元件不可缺少的材料。
二、特殊白铜的牌号、性能和用途
特殊白铜的牌号用“B+主加元素符号+数字+数字”表示。“数字”依次表示镍和主加元素平均质量分数的百分数,如BMn3-12表示平均镍的质量分数为3%,平均锰的质量分数为12%的锰白铜。
合金元素的加入是为了改善白铜的力学性能、工艺性能和电热性能以及获得某些特殊性能,如锰白铜(又称康铜)具有较高的电阻率、热电势,较低的电阻温度系数,良好的耐热性和耐蚀性,常用来制造热电偶、变阻器及加热器等。

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