金属材料与热处理 教学课件 作者 李炜新第九章 非铁金属及硬质合金.ppt

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1、第九章非铁金属及硬质合金通常把铁或以铁为主而形成的合金称为铁金属，除铁金属以外的其它金属称为非铁金属。非铁金属的种类很多，按其特点可分为轻金属（铝、镁等）、重金属（铜、铅等）、稀有金属（钨、钼等）、贵金属（金、银、铂）和放射性金属（镭、铀等）。非铁金属广泛地用于机械制造、航空、航海、化工、电器等部门。生产上常用的非铁金属有：铝及铝合金、铜及铜合金、滑动轴承合金等。第一节铝及铝合金铝及铝合金是非铁金属中应用最广的一类金属材料，其产量仅次于钢铁材料，广泛用于电气、车辆、化工、航空等部门。根据新国家标准《变形铝及铝合金牌号表示

2、方法》中的规定，我国铝及变形铝合金牌号采用国际四位数字体系牌号和四位字符体系牌号两种命名方法。化学成分已在国际牌号注册组织中注册命名的铝及铝合金，直接采用四位数字体系牌号；国际牌号注册组织中未命名的，则按四位字符体系牌号命名。两种牌号命名方法的区别仅在第二位。牌号第一位数字表示铝及变形铝合金的组别，见表9–1；牌号第二位数字（国际四位数字体系）或字母（四位字符体系，除字母C、I、L、N、Q、P、Z外）表示原始纯铝或铝合金的改型情况，数字0或字母A表示原始合金，如果是1~9或B~Y中的一个，则表示对原始合金的改型情况；最后

3、两位数字用以标识同一组中不同的铝合金，对于纯铝则表示铝的最低质量分数中小数点后面的两位数。我国非铁金属产品的牌号或代号表示方法比较复杂，目前正逐步向国际标准化组织规定的方法靠拢。在新旧牌号命名方法的过渡时期，国内原国家标准中使用的牌号仍可继续使用。表9–1铝及铝合金的组别表示方法牌号组别1×××纯铝（铝含量大于99.00%）2×××以铜为主要合金元素的铝合金3×××以锰为主要合金元素的铝合金4×××以硅为主要合金元素的铝合金5×××以镁为主要合金元素的铝合金6×××以镁和硅为主要合金元素的铝合金7×××以锌为主要合金元素

4、的铝合金8×××以其他元素为主要合金元素的铝合金9×××备用合金组一、铝铝的质量分数不低于99.00%时为纯铝。纯铝是一种银白色金属，具有面心立方晶格，无同素异构转变，塑性好（δ=50%，ψ=80%），强度低（σb=80~100MPa），适于压力加工。纯铝的熔点为660℃，密度为2.7g/cm3。铝和氧的亲和力较强，容易在其表面形成一层致密的Al2O3薄膜，能有效地防止金属的继续氧化，所以纯铝在大气中具有良好的耐腐蚀性。纯铝的导电性、导热性好，仅次于银、铜、金。室温下铝的导电能力约为铜的62%，但按单位质量的导电能力计算

5、，则为铜的200%。纯铝不能用热处理的方法予以强化，冷变形是提高其强度的唯一手段。经冷变形强化后，纯铝的强度可以提高到150~200MPa，而断面收缩率则下降到50%~60%。根据纯铝的特点，纯铝主要用于配制各种铝合金，代替铜制作电线或电缆，以及制作要求质轻、导热、耐大气腐蚀而强度不高的器具。工业纯铝中的杂质为铁和硅，杂质的质量分数越多，铝的导电性、耐腐蚀性和塑性越低。表9–2工业纯铝的牌号、化学成分及用途牌号化学成分（%）用途举例旧牌号铝杂质总量107099．700．30电容、电子管隔离罩、电缆、导电体、装饰品等L11

6、06099．600．40L2105099．500．50L3103599．350．65L4120099．001．00电缆保护套管、仪表零件、垫片、装饰品等L5二、铝合金的分类及热处理1．铝合金的分类2．铝合金的热处理铝合金的热处理机理与钢不同，当铝合金加热到α相区，经保温获得单相α固溶体后，在水中快速冷却，其强度和硬度并没有明显升高，而塑性却有所改善，这种热处理称为固溶处理。由于固溶处理后获得的过饱和α固溶体是不稳定的，如果在室温下放置一定的时间，这种过饱和α固溶体将逐渐向稳定状态转变，使强度和硬度明显升高，塑性下降。固溶

7、处理后铝合金的力学性能随时间而发生显著变化的现象，称为时效或时效强化。在室温下进行的时效称为自然时效；在加热条件下进行的时效称为人工时效。在自然时效的最初一段时间内，强度变化不大，这段时间称为孕育期。在孕育期内对固溶处理后的铝合金可进行冷加工。铝合金的时效强化过程，实质上是固溶处理后所获得的过饱和固溶体分解并形成强化相的过程，这一过程必须通过原子扩散才能进行，因此，铝合金的时效强化效果与时间及温度有密切关系。如果人工时效时的时间过长（或温度过高），反而会使合金软化，这种现象称为过时效。三、常用变形铝合金变形铝合金按其主要

8、性能特点可分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。一般都由冶金厂加工成各种规格的型材（板、带、管、线等）供应给用户。在原国家标准中规定，变形铝合金的代号用“L+代号+数字”表示，L是“铝”字汉语拼音的字首；代号表示变形铝合金的类别，F代表防锈铝，Y代表硬铝，C代表超硬铝，D代表锻铝；数字表示合金的顺序号。例如，LF21表示2