《金屬學(xué)與熱處理》第九章 有色金屬及硬質(zhì)合金

第九章有色金屬及硬質(zhì)合金9.1鋁及鋁合金9.2銅及銅合金9.3鈦及鈦合金9.4滑動軸承合金9.5硬質(zhì)合金9.1鋁及鋁合金

鋁及鋁合金是有色金屬中應(yīng)用最廣的一類金屬材料，其產(chǎn)量僅次于鋼鐵材料，廣泛用于電氣、車輛、化工、航空等部門。鋁及鋁合金的組別表示方法見表9-1。

根據(jù)新國家標(biāo)準(zhǔn)《變形鋁及鋁合金牌號表示方法》中的規(guī)定，我國變形鋁及鋁合金采用國際四位數(shù)字體系牌號和四位字符體系牌號兩種命名方法。按化學(xué)成分已在國際牌號注冊組織注冊命名的鋁及鋁合金，直接采用四位數(shù)字體系牌號;國際牌號注冊組織未命名的，則按四位字符體系牌號命名。兩種牌號命名方法的區(qū)別僅在第二位。牌號中第一位數(shù)字表示鋁及鋁合金的組別，見表9-1;牌號中第二位數(shù)字(國際四位數(shù)字體系)或字母(四位數(shù)字體系，除字母C,I,L,N,Q,P,Z)外表示原始純鋁或鋁合金的改型情況，數(shù)字0或字母A表示原始純鋁和原始合金，如果是1~9或B~Y中的一個(gè)，則表示為改型情況;最后兩位數(shù)字用以標(biāo)識同一組中不同的鋁合金，純鋁則表示鋁的最低百分含量中小數(shù)點(diǎn)后面的兩位。下一頁返回9.1鋁及鋁合金

在新舊牌號命名標(biāo)準(zhǔn)的過渡時(shí)期，國內(nèi)原GB3190-1982中使用的牌號仍可繼續(xù)使用。

一、鋁純鋁是銀白色的金屬，是自然界儲量最豐富的金屬元素。鋁及其合金具有如下優(yōu)良的性能。

.密度為2.72x103kg/m3，僅為鐵的1/3，是一種輕型金屬;.導(dǎo)電性好，僅次于銀、銅;.具有較好的杭大氣腐蝕能力(純銘表面總形成致密的氧化膜);.具有較好的加工工藝性能，它的塑性好，可以冷、熱變形加工，但不能通過熱處理強(qiáng)化，冷變形是其提高強(qiáng)度的唯一方法。鋁中常見的雜質(zhì)是鐵和硅，雜質(zhì)越多，鋁的導(dǎo)電性、耐蝕性及塑性越低。工業(yè)純鋁按雜質(zhì)的含量分為一號鋁、二號鋁……

上一頁下一頁返回9.1鋁及鋁合金純鋁主要用于配制各種鋁合金，代替銅制作電線或電纜，以及制作要求質(zhì)輕、導(dǎo)熱、耐大氣腐蝕而強(qiáng)度不高的器具。

表9-2是工業(yè)純鋁的牌號、化學(xué)成分和用途。二、鋁合金純鋁的強(qiáng)度很低(σb=80~100MPa)，但加入適量的硅、銅、鎂、鋅、錳等合金元素，形成鋁合金，再經(jīng)過冷變形和熱處理后，強(qiáng)度可以明顯提高(σb=500~600MPa)。

1.鋁合金的分類鋁合金按其成分和工藝特點(diǎn)不同可分為:變形鋁合金和鑄造鋁合金。鋁合金一般均具有圖9-1所示的相圖。從相圖中可以看出，若鋁合金中溶質(zhì)B含量低于最大溶解度點(diǎn)D，則在加熱時(shí)形成單相σ固溶體，這類合金的塑性好，適于壓力加工。變形鋁合金中溶質(zhì)B含量在F點(diǎn)以左的合金，冷卻時(shí)其組織不隨溫度變化，故不能用熱處理強(qiáng)化，稱為熱處理不能強(qiáng)化的鋁合金;而溶質(zhì)B含量在F一D點(diǎn)之間的鋁合金，其σ固溶體中溶質(zhì)的含量將隨溫度而變化，這類合金可以通過熱處理強(qiáng)化其性能，故稱為熱處理能強(qiáng)化的鋁合金。上一頁下一頁返回9.1鋁及鋁合金含量位于D點(diǎn)右邊的鋁合金，由于結(jié)晶時(shí)有共晶組織存在，這類合金的凝固溫度低，塑性差，但充型時(shí)流動性好，適于鑄造，故稱為鑄造鋁合金。鑄造鋁合金用于鑄造成型零件的毛坯。

2.鋁合金的熱處理在圖9-1所示的相圖中，將B溶質(zhì)含量在D一F之間的鋁合金加熱到σ相區(qū)，經(jīng)保溫后迅速水冷(這種淬火稱固溶處理)，在室溫下得到過飽和的σ固溶體。這種組織是不穩(wěn)定的，在室溫下放置或低溫加熱時(shí)，有分解出強(qiáng)化相過渡到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向，而使強(qiáng)度和硬度明顯提高，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效。在室溫下進(jìn)行的時(shí)效稱為自然時(shí)效，在加熱條件下進(jìn)行的時(shí)效稱為人工時(shí)效。例如，含銅4%并有少量的鎂、錳元素的鋁合金，經(jīng)固溶處理后獲得過飽和的a固溶體，經(jīng)時(shí)效后，其強(qiáng)度從處理前的180-200MPa提高到400MPa。圖9-2為其自然時(shí)效曲線。

由圖可知，自然時(shí)效在最初一段時(shí)間(2h)內(nèi)，鋁合金的強(qiáng)度變化不大，這段時(shí)間稱為孕育期。在這段時(shí)間內(nèi)，合金的塑性較好，可進(jìn)行冷加工(如鉚接、彎形等)，隨時(shí)間的延長，鋁合金才逐漸強(qiáng)化。上一頁下一頁返回9.1鋁及鋁合金

3.常用的鋁合金

(1)變形鋁合金按其主要性能特點(diǎn)可分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金、鍛鋁合金4類?，F(xiàn)將新舊鋁合金的牌號、力學(xué)性能及用途列于表9-3。

防銹鋁合金屬于不能熱處理強(qiáng)化的鋁合金，常采用冷變形方法強(qiáng)化。主要合金元素有錳、鎂。錳的作用是固溶強(qiáng)化和提高耐蝕性，鎂的作用是固溶強(qiáng)化和降低合金密度。這類鋁合金具有適中的強(qiáng)度、優(yōu)良的塑性和良好的焊接性，并具有很好的抗蝕性，常用于制造油罐、各式容器等。其他3類變形鋁合金都屬于能熱處理強(qiáng)化的鋁合金。其中硬鋁合金屬于Al-Cu-Mg系列，超硬鋁合金屬于Al-Cu-Mg-Zn系列。鋁中加入銅、鎂、鋅是為了得到熱處理強(qiáng)化所必需的溶質(zhì)組元和第二相。經(jīng)固溶、時(shí)效后，這些合金的強(qiáng)度較高，其中超硬鋁合金的強(qiáng)化效果最突出，但耐腐蝕性比純鋁差。鍛鋁合金屬于Al-Mg-Si-Cu系列，合金元素含量少，具有良好的熱塑性，適用于熱壓力加工制造零件，一般在鍛造后再熱處理，有較好的力學(xué)性能，但有晶間腐蝕傾向。上一頁下一頁返回9.1鋁及鋁合金

(2)鑄造鋁合金鑄造鋁合金的種類很多，常用的有鋁硅系、鋁銅系、鋁鎂系和鋁鋅系合金。鋁硅合金是最常用的鑄造鋁合金，俗稱硅鋁明。常用的鋁硅合金含硅量為4.5%~13%。

圖9-3是鋁硅合金相圖。當(dāng)硅含量為11.6%時(shí)，在577℃發(fā)生共晶反應(yīng)生成共晶體(α+β)。這種合金有著優(yōu)良的鑄造性能，是目前工業(yè)上常用的鑄造鋁合金之一，廣泛用來制造形狀復(fù)雜的零件。在鋁硅合金的共晶組織中，硅呈粗大片狀，所以合金的抗拉強(qiáng)度很低，伸長率也不高。為了改善鋁硅合金的力學(xué)性能，可對合金進(jìn)行變質(zhì)處理。通過變質(zhì)處理，硅晶體成為極細(xì)小的粒狀，均勻分布在鋁基體上，從而提高了合金的力學(xué)性能。上一頁下一頁返回9.1鋁及鋁合金

為了進(jìn)一步提高鋁硅合金的強(qiáng)度，還可加入銅、鎂等元素，通過淬火、時(shí)效的方法提高強(qiáng)度。鑄造鋁合金的代號用“鑄鋁”兩字的漢語拼音字母的字頭“ZL"及后面3位數(shù)字表示。第一位數(shù)字表示鋁合金的類別(1為鋁硅合金，2為鋁銅合金，3為鋁鎂合金，4為鋁鋅合金);后兩位數(shù)字表示合金的順序號。常用鑄造鋁合金的牌號、代號、力學(xué)性能和用途如表9-4所示。上一頁返回9.2銅及銅合金

銅元素在地球中的儲量較少，但銅及其合金卻是人類歷史上使用最早的金屬。

一、純銅純銅呈玫瑰紅色，表面氧化后呈紫色，故又稱為紫銅。純銅具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，強(qiáng)度不高(σb=200~250Mpa)，硬度較低(40~50HBS)，但塑性非常好(δ=45%~50%)，適于冷、熱壓力加工。純銅的密度為8.96x103kg/m3，熔點(diǎn)為1083℃，其導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性僅次于金和銀，是最常用的導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料。純銅的化學(xué)穩(wěn)定性很好，在大氣及海水中有良好的抗蝕性能。銅中常含有0.05%~0.30%的雜質(zhì)(主要是鉛、鉍、氧、硫和磷等)，它們對鋼的力學(xué)性能和工藝性能有很大的影響，尤其是鉛和秘的危害最大。由于銅的強(qiáng)度不高，很少用于制造機(jī)械零件，一般用冷加工方法制造電線、電纜、銅管以及配制銅合金等。銅加工產(chǎn)品按化學(xué)成分不同可分為純銅和無氧銅兩類，表9-5為銅加工產(chǎn)品的牌號、化學(xué)成分和用途。下一頁返回9.2銅及銅合金二、銅合金工業(yè)上廣泛采用的是銅合金。常用的銅合金可分為黃銅、白銅和青銅3類。

1.黃銅黃銅是以鋅為主加元素的銅合金。按照化學(xué)成分的不同黃銅可分為普通黃銅和特殊黃銅。

(1)普通黃銅普通黃銅又分為單相黃銅和雙相黃銅兩類:當(dāng)鋅含量小于39%時(shí)，鋅全部熔于銅中形成α固溶體，即單相黃銅;當(dāng)鋅含量大于等于39%時(shí)除了有α固溶體外，組織中還出現(xiàn)以化合物CuZn為基體的β固溶體，即α+β的雙相黃銅。鋅合量對黃銅力學(xué)性能的影響如圖9-4所示。鋅含量在32%以下時(shí)，隨鋅含量的增加，黃銅的強(qiáng)度和塑性不斷提高，當(dāng)鋅含量達(dá)到30%一32%時(shí)，黃銅的塑性最好。當(dāng)鋅含量超過39%以后，由于出現(xiàn)了β相，強(qiáng)度繼續(xù)升高，但塑性迅速下降。當(dāng)鋅含量大于45%以后，強(qiáng)度也開始急劇下降，在生產(chǎn)中已無實(shí)用價(jià)值。單相黃銅塑性很好，適于冷、熱變形加工。雙相黃銅強(qiáng)度高，熱狀態(tài)下塑性良好，故適于熱變形加工。上一頁下一頁返回9.2銅及銅合金普通黃銅的牌號用“H'，加上數(shù)字表示。其中“H”表示普通黃銅的“黃”字漢語拼音字母的字頭，數(shù)字表示平均含銅量的百分?jǐn)?shù)。

(2)特殊黃銅在普通黃銅中加入其他合金元素所組成的合金，稱為特殊黃銅。特殊黃銅常加入的合金元素有錫、硅、錳、鉛和鋁等，分別稱為錫黃銅、硅黃銅、錳黃銅、鉛黃銅和鋁黃銅等。鉛使黃銅的力學(xué)性能惡化，但卻能改善其切削工藝性能。硅能提高黃銅的強(qiáng)度和硬度，與鉛一起還能提高黃銅的耐磨性。錫提高了黃銅的強(qiáng)度和在海水中的抗蝕性，加人合金元素錫的特殊黃銅又稱海軍黃銅。特殊黃銅的代號由“H+主加元素的元素符號(鋅除外)+銅含量的百分?jǐn)?shù)+主加元素含量的百分?jǐn)?shù)”組成。例如HPb59-1表示銅含量為59%，鉛含量為1%的鉛黃銅。鑄造黃銅具有良好的鑄造性能，其熔點(diǎn)較低，結(jié)晶溫度范圍較小，金屬的流動性好，鑄造的偏析傾向小，組織致密。鑄造黃銅的代號表示方法由“ZCu+主加元素的元素符號+主加元素的含量+其他加入元素的元素符號及含量”組成。例如ZCuZn38,ZCuZn40Mn2等。上一頁下一頁返回9.2銅及銅合金

常用黃銅的牌號、力學(xué)性能和用途如表9-6所示。

2.白銅白銅是以鎳為主加元素的銅合金。普通白銅是銅鎳二元合金;特殊白銅是在銅鎳合金中加入其他元素，如鋅白銅、錳白銅、鐵白銅等。

3.青銅除了黃銅和白銅(銅和鎳的合金)外，其他所有的銅基合金都稱為青銅。按主加元素種類的不同，青銅可分為錫青銅、鋁青銅、釵青銅和硅青銅等。青銅的代號由“Q+主加元素的元素符號及含量+其他加入元素的含量”組成，其中“Q”表示青銅的“青”字漢語拼音字母的字頭。例如QSn4-3表示含錫4%，含鋅3%，其余為銅的錫青銅。QA17表示含鋁7%，其余為銅的鋁青銅。鑄造青銅的牌號表示方法和鑄造黃銅的牌號表示方法相同。

(1)錫青銅錫能溶于銅形成α固溶體，但比鋅在銅中的溶解度小得多(小于14%)。由于錫青銅在生產(chǎn)條件下不易得到平衡狀態(tài)，因此，在鑄造狀態(tài)下，含錫量超過6%時(shí)就可能出現(xiàn)(a+δ)共析體(δ是一個(gè)硬而脆的相)。上一頁下一頁返回9.2銅及銅合金

錫對鑄態(tài)青銅力學(xué)性能的影響如圖9-5所示。由圖可見，鋁含量較小時(shí)，隨著錫含量的增加，青銅的強(qiáng)度和塑性增加，當(dāng)錫含量超過5%~6%時(shí)，因合金中出現(xiàn)δ相而塑性急劇下降，強(qiáng)度仍然高。當(dāng)含錫量大于10%時(shí)，塑性已顯著降低。當(dāng)含錫量大于20%后，大量的δ相使強(qiáng)度顯著降低，合金變得硬而脆，已無使用價(jià)值。故工業(yè)用的錫青銅，其含錫量一般在3%~14%。

錫青銅具有良好的減磨性、抗磁性和低溫韌性，在大氣及海水中的耐蝕性好，故廣泛用于制造耐蝕零件。在錫青銅中加入磷、鋅、鉛等元素，可以改善錫青銅的耐磨性、鑄造性及切削加工性，使其性能更佳。錫青銅在鑄造時(shí)，因體積收縮小，易形成分散細(xì)小的縮孔，可鑄造形狀復(fù)雜的鑄件，但鑄件的致密性差，在高壓下易滲漏，故不適合制造密封性要求高的鑄件。通常含錫量小于8%的錫青銅，具有較好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，適于壓力加工，可用于制造儀表上要求耐腐蝕及耐磨的零件、彈性零件、抗磁零件、機(jī)器中的軸承和軸套等。含錫量大于10%的錫青銅，由于塑性較差，只適用于鑄造形狀復(fù)雜但致密性要求不高的鑄件，如機(jī)床中的滑動軸承、渦輪、齒輪、水管附件等。上一頁下一頁返回9.2銅及銅合金

(2)鋁青銅通常鋁青銅的含鋁量為5%-12%。鋁青銅價(jià)格便宜，色澤美觀，具有比黃銅和錫青銅具有更好的耐蝕性、耐磨性和耐熱性，并具有更好的力學(xué)性能，還可以進(jìn)行淬火和回火以進(jìn)一步強(qiáng)化其性能，常用來鑄造承受重載、耐蝕和耐磨的零件。

(3)鈹青銅常用鈹青銅的含鈹量為1.7%-2.5%。鈹在銅中的溶解度隨溫度的增加而增加，因此，鈹青銅經(jīng)淬火后加以人工時(shí)效可獲得很高的強(qiáng)度、硬度、抗蝕性和抗疲勞性，還具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，是一種綜合性能很好的結(jié)構(gòu)材料。鈹青銅主要用于制造精密儀器、儀表中各種重要用途的彈性元件、耐腐蝕及耐磨零件、航海羅盤零件、防暴工具等。由于鈹青銅價(jià)格昂貴，工藝復(fù)雜，所以其在使用上受到限制。

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(4)硅青銅硅青銅具有很高的力學(xué)性能和耐蝕性能，并具有良好的鑄造性能和冷、熱變形加工性能，常用來制造耐蝕和耐磨零件。鑄造錫青銅結(jié)晶溫度間隔大，流動性較差，不易形成集中性縮孔，容易形成分散性的微縮孔，是有色金屬中鑄造收縮率最小的合金，適于鑄造對外形及尺寸要求較高的鑄件及形狀復(fù)雜、壁厚較大的零件。常用的鑄造錫青銅有:ZCuSn10Zn1,ZCuPb30等。常用青銅的牌號、力學(xué)性能和用途如表9-7所示。上一頁返回9.3鈦及鈦合金

鈦及鈦合金是20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的一種新型結(jié)構(gòu)材料。鈦在地殼中的儲量極為豐富，僅次于鋁、鐵、鎂，居第四位。它的主要特點(diǎn)是密度小而強(qiáng)度高，其強(qiáng)度比目前任何其他金屬材料都高，并且高溫和低溫性能都很好，耐腐蝕性與鉻鎳不銹鋼相當(dāng)。廣泛應(yīng)用于航天、化工、造船和國防工業(yè)生產(chǎn)中，并逐漸應(yīng)用于日常工業(yè)制品上，是重要的新型材料。

一、鈦純鈦是銀白色的金屬，密度小(4.58x103kg/m3)，熔點(diǎn)高(1677℃)，熱膨脹系數(shù)小。鈦塑性好，強(qiáng)度低，容易加工成型，可制成細(xì)絲、薄片;在550℃以下有很好的抗腐蝕性，不易氧化，在海水和水蒸氣中的抗腐蝕能力比鋁合金、不銹鋼和鎳合金還高。鈦具有同素異構(gòu)現(xiàn)象，在882℃以下為密排六方晶格，稱為α一鈦(α一Ti);在882℃以上為體心立方晶格，稱為β一鈦(β一Ti)。工業(yè)純鈦的牌號有TA1,TA2,TA3這3種，順序號越大，雜質(zhì)含量越高，強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越差。工業(yè)純鈦的牌號、力學(xué)性能和用途如表9-8所示。下一頁返回9.3鈦及鈦合金

二、鈦合金為了提高鈦的強(qiáng)度和耐熱性能，常加人鋁、錫、銅、鉻、鉬、釩等合金元素形成鈦合金。常用的鈦合金有以下3類。

1.α一鈦合金它的主要合金元素有鋁和錫。由于此類合金的α一鈦向β一鈦轉(zhuǎn)變溫度較高，因而在室溫或較高溫度時(shí)，均為單相α固溶體組織，不能熱處理強(qiáng)化。常溫下，它的硬度低于其他鈦合金，但高溫(500℃~600℃)條件下其強(qiáng)度最高，α一鈦合金組織穩(wěn)定，焊接性良好。

2.β一鈦合金銅、鉻、鉬、釩和鐵等都是β相的穩(wěn)定元素，在正火或淬火時(shí)容易將高溫刀相保留到室溫組織，得到較穩(wěn)定的β相組織。這類合金具有良好的塑性，在540℃以下具有較高的強(qiáng)度，但其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，合金密度大，故在生產(chǎn)中用途不廣。

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3.(a+β)一鈦合金這類合金除含有鉻、鉬、釩等β相穩(wěn)定元素外，還含有錫、鋁等α相穩(wěn)定元素。在冷卻到一定溫度時(shí)，發(fā)生β→α相轉(zhuǎn)變，室溫下為(α+β)兩相組織。

(α+β)一鈦合金的強(qiáng)度、耐熱性和塑性都比較好，并可以熱處理強(qiáng)化，應(yīng)用范圍較廣。應(yīng)用最廣的是鈦鋁釩合金，它具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性。在400℃時(shí)，組織穩(wěn)定，強(qiáng)度較高，抗海水腐蝕能力強(qiáng)。鈦合金的牌號用“T+合金類別代號+順序號”表示，T是“鈦”字漢語拼音的字首，合金類別代號分別用A,B,C來表示α型、β型、(α+β)型鈦合金。例如，TA5表示5號α型鈦合金;TC10表示10號(α+β)型鈦合金。常用鈦合金的牌號、力學(xué)性能和用途如表9-9所示。上一頁返回9.4滑動軸承合金

滑動軸承合金是用于制造滑動軸承中軸瓦及內(nèi)襯的合金材料?；瑒虞S承承載面積大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無噪聲，制造、維修及更換方便，所以是機(jī)床、汽車和拖拉機(jī)等機(jī)械中的重要零件之一。

一、軸承合金的組織特征為滿足上述要求，軸承合金的理想組織應(yīng)軟硬兼?zhèn)洹Ｄ壳?，軸承合金由兩種類型的組織。

1.在軟基體上分布著硬質(zhì)點(diǎn)軟基體組織的塑性高，能與軸頸較好磨合，并承受軸承的沖擊。軟基體被磨損形成凹面，硬質(zhì)點(diǎn)相對凸起支承著軸頸。軟基體的凹陷面可儲存潤滑油，使軸頸和軸瓦之間形成油膜，以減小摩擦，從而減小軸頸與軸瓦的磨損，如圖9-6所示。屬于這類組織的軸承合金有錫基軸承合金和鉛基軸承合金。

2.在硬基體上均勻分布著軟質(zhì)點(diǎn)下一頁返回9.4滑動軸承合金

在硬基體(其硬度低于軸頸硬度)上均勻分布軟質(zhì)點(diǎn)的組織，能承受較高的載荷及轉(zhuǎn)速，但磨合性較差，屬于這類組織的軸承合金有銅基、鋁基軸承合金以及鑄鐵等。

二、常用軸承合金常用的軸承合金有錫基軸承合金、鉛基軸承合金和鋁基軸承合金3類。

1.錫基軸承合金(錫基巴氏合金)

錫基軸承合金是以錫為基，加入銻、銅等元素組成的合金。銻能溶于錫而形成α固溶體，又能生成化合物(SnSb)。銅與錫也能生成化合物(Cu6Sn5)。圖9-7為錫基軸承合金的顯微組織，圖中暗色部分為α固溶體，作為軟基體。白色方塊為化合物SnSb、白色針狀或星狀的為化合物Cu6Sn5，作為硬質(zhì)點(diǎn)。這種軸承合金具有適中的硬度、小的摩擦系數(shù)、較好的塑性及韌性、優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐蝕性等優(yōu)點(diǎn)。常用于重要的軸承，如發(fā)動機(jī)、汽輪機(jī)、壓縮機(jī)中的高速軸承。由于錫是較貴的金屬，因此妨礙了它的廣泛應(yīng)用。

上一頁下一頁返回9.4滑動軸承合金這類合金的代號表示方法為:"Z(“鑄”字漢語拼音字母的字頭)+基體元素和主加元素的元掌符號+主加元素與輔加元素的含量”。如ZSnSbll-6為錫基軸承合金，主加元素銻的含量為11%，輔加元素銅的含量為6%，其余為錫。

2.鉛基軸承合金(鉛基巴氏合金)

鉛基軸承合金通常是以鉛、銻為基，加入錫、銅等元素組成的軸承合金。它的組織中軟基體為共晶組織(α

+β)，硬質(zhì)點(diǎn)是白色方塊狀的化合物SnSb及白色針狀的化合物Cu2Sn。鉛基軸承合金的強(qiáng)度、硬度、韌性均低于錫基軸承合金，且摩擦因數(shù)較大，故只用于中等負(fù)荷的軸承，如汽車、拖拉機(jī)中的曲軸軸承及電動機(jī)軸承等。由于其價(jià)格便宜，在可能的情況下，應(yīng)盡量用其代替錫基軸承合金。鉛基軸承合金的牌號表示方法與錫基軸承合金相同。例如ZPbSb16-16-2，其中鉛為基體元素，銻為主加元素，其含量為16%，輔加元素錫的含量為16%，銅的含量為2%，其余為鉛。常用錫基軸承合金和鉛基軸承合金的牌號、力學(xué)性能和用途如表9-10所示。上一頁下一頁返回9.4滑動軸承合金

3.鋁基軸承合金目前采用的鋁基軸承合金有鋁銻鎂軸承合金和高錫鋁基軸承合金。這類合金并不直接澆鑄成型，而是采用鋁基軸承合金帶與低碳鋼帶(08鋼)一起軋成雙金屬帶料，然后制成軸承。鋁銻鎂軸承合金以鋁為基，加入銻3.5%~4.5%和鎂0.3%~0.7%。在其組織中，軟基體為共晶組織(Al+SbAl)，硬質(zhì)點(diǎn)為金屬化合物SbAl。由于鎂的加入可使針狀的SbAl改變?yōu)槠瑺?，從而改善合金的塑性和韌性，提高屈服點(diǎn)。目前這種合金已大量應(yīng)用在低速柴油機(jī)等的軸承上。高錫鋁基軸承合金以鋁為基，加入約20%錫和1%銅。它的組織實(shí)際上是在硬基體上分布著軟質(zhì)點(diǎn)。在合金中加入銅，以使其溶入鋁中進(jìn)一步強(qiáng)化基體，使軸承合金具有高的抗疲勞強(qiáng)度，良好的耐熱、耐磨和抗蝕性。這種合金已在汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)車上推廣使用。上一頁下一頁返回9.4滑動軸承合金

4.銅基軸承合金常用的銅基軸承合金是鉛青銅，如ZCuPb30，其顯微組織由硬基體(銅)和軟質(zhì)點(diǎn)(鉛顆粒)組成。鉛青銅具有高的疲勞強(qiáng)度和承載能力，由高的導(dǎo)熱性和低的摩擦系數(shù)，可在250℃下工作。鉛青銅適宜制造高速、重載荷下工作的軸承，如航空發(fā)動機(jī)、高速柴油機(jī)及其他高速機(jī)器中的主要軸承等。另外，錫青銅也是常用的銅基軸承合金，如ZCuSn10P1?？捎糜谥圃熘械人俣燃笆茌^大固定載荷作用的軸承，如電動機(jī)、水泵、金屬切削機(jī)床中的軸承。

5.珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵也是常用的滑動軸承制作材料，它的顯微組織是由硬基體(珠光體)和軟質(zhì)點(diǎn)(石墨)組成，石墨還可以起潤滑作用。鑄鐵軸承可以承受較大的壓力，價(jià)格便宜，但摩擦系數(shù)較大，導(dǎo)熱性較低，故只適于制造低速的不重要的軸承。上一頁返回9.5硬質(zhì)合金

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，切削速度不斷提高，不少刀具在加工機(jī)械材料時(shí)刃部工作溫度已超過700℃，一般高速鋼的熱硬性已不能滿足其使用要求。因此，須開發(fā)和使用更為優(yōu)良的新型工具材料—硬質(zhì)合金。

一、硬質(zhì)合金生產(chǎn)簡介硬質(zhì)合金是將一種或多種難熔金屬碳化物和金屬赫結(jié)劑，用粉末冶金方法制成的金屬材料。即將難熔的高硬度的WC(碳化鎢),TiC碳化鈦),TaC碳化鉭)和鈷、鎳等金屬(赫結(jié)劑)粉末經(jīng)均勻混合、壓模壓制成型，再在高溫下燒結(jié)制成。

二、硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn)

.硬度高、熱硬性高、耐磨性好。硬質(zhì)合金在室溫下的硬度可達(dá)86~93HRA，在900-1000℃溫度下仍然有較高的硬度，故硬質(zhì)合金刀具在使用時(shí)，其切削速度比高速鋼高4~10倍，刀具壽命可提高5-8倍;下一頁返回9.5硬質(zhì)合金

.杭壓強(qiáng)度比高速鋼高，但杭彎強(qiáng)度只有高速鋼的1/2一1/3,韌性差(為淬火鋼的30%-50%);.耐腐蝕性、杭氧化性好，熱膨脹系數(shù)低，導(dǎo)熱性差，切削加工困難。在機(jī)械制造行業(yè)中，硬質(zhì)合金主要用于制造刀具、冷作模具、量具及耐磨零件等。

三、常用的硬質(zhì)臺金按成分與性能特點(diǎn)不同，常用的硬質(zhì)合金有以下3類。

1.鎢鉆類硬質(zhì)合金它的主要成分為碳化鎢及鈷。其代號用“硬”“鈷”兩字的漢語拼音字母字頭“YG”加數(shù)字表示，數(shù)字表示含鉆量的百分?jǐn)?shù)。例如YG8，表示鎢鈷類硬質(zhì)合金，含鈷量為8%。

2.鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金上一頁下一頁返回9.5硬質(zhì)合金

它的主要成分為碳化鎢、碳化鈦及鈷。其代號用“硬”“鈦”兩字的漢語拼音字母字頭“YT”加數(shù)字表示，數(shù)字表示碳化鈦的百分?jǐn)?shù)。例如YT5，表示鎢鉆鈦類硬質(zhì)合金，含碳化鈦量為5%。