第五节 常用有色金属一、铝合金二、铜合金三、轴承合金

重点要求：熟悉常用 Al 、 Cu 合金的牌号、成份、热处理工艺、组织、及其应用。   一般了解 轴承合金 。

一、铝合金1 、工业纯铝

工业纯铝牌号 L+顺序 L1～ L7

熔点 660℃，密度 2.7g/cm3 。

力学性能 ： σb = 80～ 100 Mpa， δ= 30～ 50 % ，

比强度高。

导电导热性好，耐大气腐蚀。

塑性好、可冷成型。

做散热器、器皿、导线、电缆等。

2 ．铝合金（ 1）分类和强化分类 ——形变铝合金、铸造铝合金

强化方法：形变强化固溶—时效强化变质处理。

-CuAl2

时效强化 : 淬火后合金强度硬度随时间延长而显著升高 . 时效工艺：

　 固溶处理（水冷淬火）→ 过饱和固溶体　 时效过程 —— 过饱和固溶体分解，析出强化相 。

时效效果：时效温度越高，则速度越快，但 强化效果小。自然时效 —— 在室温经过数天时间停留完成时效。

人工时效 —— 加热至 100~200℃，保温一定时间。

AL-Cu合金自然时效曲线 Al-Cu合金的人工时效曲线

合金类别 代号

主 要 化 学 成 分 , %热处理

机械性能

Cu Mg Mn 其它 σbMPa

% HB

防锈铝

LF5 4.5~5.5 0.3~0.6

退火270 23 70

LF11 4.8~5.5 0.3~0.6 V 0.02~0.2 270 23 70

LF21 1.0~1.6 130 23 30

硬铝

LY1 2.2~3.0 0.2~0.5固溶处理

+自然时效

300 24 70

LY11 3.8~4.8 0.4~0.8 0.4~0.8 420 18 100

LY12 3.8~4.9 1.2~1.8 0.3~0.9 480 11 131

超硬铝

LC4 1.4~2.0 1.8~2.8 0.2~0.6 Zn 5.0~7.0

固溶处理+

人工时效

600 12 150

LC6 2.2~2.8 2.5~3.2 0.2~.5 Zn 7.6~8.6 680 7 190

锻铝LD5 1.8~2.6 0.4~0.8 0.4~0.8 Si 0.7~1.2 420 13 105

LD7 1.9~2.5 1.4~1.8 Ni 1~1.5 Fe 1.0~1.5 440 13 120

LD10 3.9~4.8 0.4~0..8 0.4~1.0 Si 0.5~1.2 480 10 135

（２）变形铝合金

变形铝合金的应用防锈铝 —— LF，不可热处理强化，做油箱、油管、铆钉。

　硬铝 —— LY，做螺旋桨叶片、支柱。

超硬铝 —— LC，做飞机大梁、桁架、起落架等。

　锻铝 —— LD，做锻件、模锻件。

合金 代号主 要 化 学 成 分 , % 机 械 性 能

Si Cu Mg铸造方法

热处理

b

MPa%

HB

铝硅

ZL101 6.0~8.0 0.2~0.4 SB T6 230 1 70

ZL102 10~13SBJ

T2T2

143153

42

5050

ZL110 4.0~6.0 5.0~8.0 0.2~0.5 J T1 170 － 90

铝铜 ZL203 4.0~5.0 J T4 210 6 60

铝镁 ZL301 9.5~11.5 S T4 280 9 20

铝锌 ZL402 6.0~8.0 Zn5~7 0.4~0.7 J T1 240 4 70

铸造方法： SB—— 砂型变质；　 J—— 金属砂；　 S—— 砂型热处理：　 T1—— 不淬火，人工时效；　　 T2—— 退火；　　　　　 T4—— 淬火 + 自然时效；　　　　 T6—— 淬火 + 人工时效

（ 3）铸造铝合金

铸造铝合金的变质处理

变质处理后， ×100 ZL102 的铸态组织，未变质， ×500

Al-Si 合金（硅铝明 10%-13%Si —— ） 铸造性好（熔点低、流动性好、收缩小）。组织 —— 变质前，共晶体（粗针状 Si + α基体 ） + 初晶Si变质后，共晶体（细点状 Si + α基体 ） + 初晶 α

铸造铝合金的应用

二、铜合金

铜及铜合金的特点

熔点 1083℃ ，密度 8.9g/cm3 。

导电导热性仅次于银。

耐大气、海水腐蚀。

切削性好，塑性好，可冷、热成形。

铸造铜合金的铸造性能好。

1 ．纯铜 —— 紫铜（紫红色）

工业纯铜 —— T1-T4 ，做电导体。

力学性能 :

σb = 230-250 MPa

δ= 40-50 %

纯铜管

强化途径：固溶强化 650MPa

时效强化 1400MPa

过剩相强化

2 ．铜合金 (黄铜、青铜、白铜 )（１）黄铜 —— Cu-Zn系合金

普通黄铜 —— Cu-Zn合金

单相黄铜 —— 如 H80，含 80% Cu ，单相 α，塑性好，可冷成型。

双相黄铜 —— 如 H62， α+β ，可热变形。

组织、牌号、性能

代号

化学成分 , % 机械性能

Cu Zn加工状态

b

MPa% HB

H96

95~97 余量 退火 250 35 －

H80 79~81 余量 退火 270 50 －

H68 67~70 余量 退火 300 40 －

H59 57~60 余量 退火变形

300420

255

－103

(a) 单相黄铜　 α

  Cu-Zn 合金的显微组织

(b) 双相黄铜　 α+β’

复杂黄铜 —— 改善 Cu-Zn合金的耐蚀性、机械性能。

组 别 代 号主要化学成分 , % 机械性能 ( 变形 )

Cu 其它 b

MPa%

HB

Pb 黄铜 HPb 63-3HPb 60-1

62.0~65.059.0~61.0

Pb 2.4~3.0Pb 0.6~1.0

600610

54

－－

Sn 黄铜

HSn 90-1HSn 62-1

88.0~91.061.0~63.0

Sn 0.25~0.75Sn 0.7~1.1

520700

54

148－

Al 黄铜 HAl 77-2 76.0~79.0 Al 1.8~2.6 650 12 170

Si 黄铜 HSi 65-1.5-3 63.5~66.5Si 1.0~2.0Pb 2.5~3.5

600 8 160Mn 黄铜Fe 黄

铜HMn 58-2HFe 59-1-1

57.0~60.057.0~60.0

Mn 1.0~1.2Fe 0.6~1.2

700700

1010

175160

Ni 黄铜 HNi 65-5 64.0~67.0 Ni 5.0~6.5 700 4 －

黄铜制品

铸造黄铜 —— 如 ZHSi80-3，含 80% Cu 。

（ 2）青铜 —— Cu-Sn 、 Cu-Al 、 Cu-Be系等合金。压力加工青铜

Sn青铜 —— 如 QSn4-3，含 4%Sn 、 3%Zn，其余为 Cu

　　　　　　　做轴承、弹簧等。

Al青铜 ——如 QAl10-3-1.5，做耐蚀、抗磨的齿轮、

轴套等。

Be青铜 —— 如 QBe2，做弹簧，高速轴承等。

铸造青铜 —— 如 Sn青铜 ， ZCuSn10Zn2 。轴瓦、

泵体

（ 3）白铜 —— Cu-Ni 系合金

如， B19 ，含 19%Ni 的普通白铜，做船

舶仪器零件等。

三、　轴承合金

工作条件

冲击、交变载荷，轴颈压力、摩擦。

性能

　强度、塑韧性好，与轴的磨合能力、减摩性好。

　导热、抗蚀性好。

轴瓦

滑动轴承中的轴瓦及内衬的材料

Sn基轴承合金 ZChSnSb11-6（含 11%Sb， 6%Cu）。α软基体 + 硬质点（白方块是 β-SnSb ＋白针状 η-Cu6Sn5 ）Pb基轴承合金 ZChPbSb16-16-2(α＋ β)共晶软基体 + 硬质点

Cu基轴承合金 —— 做大载荷、高速轴承。

Pb青铜， ZQPb30， Cu硬基体＋ Pb软质点。

Sn青铜， ZQSn10-1，软基体＋硬质点。

ZChSnSb11-6的组织，

×100

重点要求

熟悉常用 Al、 Cu合金的牌号、成份、热处理工艺、组织、及其应用 :

LF5 、 LY11 、 LC4 、 LD5 、 ZL102 、

H80 、 H62 、 QSn6.5-0.1 、 QAl9-4 、 QBe2