考点二 有色金属材料

　　有色金属是指黑色金属以外的所有金属及其合金。

　　不同有色金属具有不同的优良性能，如钛合金的耐蚀性优于不锈钢;铜和铝的导电性明显高于铁合金;镍铬合金的比电阻较高，同时还有高的抗氧化性能和塑性，以及为零的电阻温度系数;铅具有高的抗X射线和γ射线穿透能力;铅锡基合金、铝铜基合金具有优良的减摩性能等。对于力学性能，多数有色金属塑性好，尤其是铝钛基合金的比强度和比刚度均比铁基合金高。

　　1、有色金属及其合金牌号表示方法 (可略)

　　2、工程中常用有色金属的性能和特点

　　常用的有色金属主要特性如表1.1.6所示。

　　(1)铝及铝合金。(可略)

　　铝及铝合金在采用各种强化手段后可以达到与普通低合金钢相近的强度，而且其比强度要比普通钢高得多。

　　纯铝材料按纯度可分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝三类。高纯铝主要用于科学研究及制作电容器等;工业高纯铝用于制作铝箔、包铝及冶炼铝合金的原料;工业纯铝可制作电线、电缆、器皿及配制合金。纯铝的强度很低，不作为结构材料使用。

　　铝合金是在铝中加入合金元素获得，具有较高强度，同时保持良好的加工性能。许多铝合金不仅可通过冷变形提高强度，而且可用热处理来大幅度地改善性能。

　　根据成分及工艺特点，铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两类。变形铝合金塑性较好，适于变形加工;铸造铝合金流动性较好，适于铸造生产。

　　变形铝合金包括防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金及锻铝合金等。

　　(2)铜及铜合金。

　　纯铜呈紫红色，称紫铜，具有良好的导电、导热性，主要用于制作电导体及配制合金。纯铜的强度低，不宜用作结构材料。

　　一般铜合金分黄铜、青铜和白铜三大类。

　　1)黄铜(H)。以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。按照化学成分，黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。在铜锌合金中加入铝、硅、锰和镍等元素，形成各种复杂黄铜如铅黄铜、锰黄铜和铝黄铜等。

　　2)青铜(Q)。 青铜包括有锡青铜、铝青铜和硅青铜等。

　　(3)镍及镍合金。镍及镍合金是用于化学、石油、有色金属冶炼、高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境下比较理想的金属材料。

　　由于镍的标准电势位大于铁，可获得耐蚀性优异的镍基耐蚀合金。镍力学性能良好，尤其塑性、韧性优良，能适应多种腐蚀环境。广泛应用于化工、制碱、冶金、石油等行业中的压力容器、换热器、塔器、蒸发器、搅拌器、冷凝器、反应器和储运容器等。

　　(4)钛及钛合金。钛的许多优异的性能是其它材料所不及的，且钛资源丰富，储量仅次于铝、铁和镁，为四大元素之一。钛合金不仅在飞机、导弹、航天和舰船等方面广泛应用，而且也正向民用领域推广。

　　钛在高温下化学活性极高，非常容易和氧、氮和碳等元素形成稳定的化合物。所以在大气中工作的钛及其合金仅在540℃以下具有良好的耐热性;钛具有较好的低温性能，可做低温材料，常温下钛具有极好的抗蚀性能，在大气、海水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定。但在任何浓度的氢氟酸中均能迅速溶解。

　　工业纯钛的棒材、板材和挤压型材用于飞机、船舶和化工等行业，制造各种耐蚀、500℃以下耐热零件，如热交换器等。

　　(5)铅及铅合金。铅在大气、淡水、海水中很稳定，铅对硫酸、磷酸、亚硫酸、铬酸和氢氟酸等则有良好的耐蚀性。但铅不耐硝酸的腐蚀，在盐酸中也不稳定。

　　(6)镁及镁合金。镁及镁合金的主要特性是密度小、化学活性强、强度低。镁合金相对密度小，虽然强度不高，但它的比强度和比刚度却可以与合金结构钢相媲美，镁合金能承受较大的冲击、振动荷载，并有良好的机械加工性能和抛光性能。其缺点是耐蚀性较差、缺口敏感性大及熔铸工艺复杂。

　　例题

　　1.1 与马氏体型不锈钢相比，奥氏体型不锈钢的优点是( )。

　　A.较高的强度、硬度和耐磨性 B.较高的韧性、良好的耐腐蚀性

　　C.良好的耐腐蚀性和抗氧化性 D.良好的压力加工和焊接性能

　　解题要点：

　　马氏体型不锈钢：此钢具有较高的强度、硬度和耐磨性。通常用于弱腐蚀性介质环境中，如海水、淡水和水蒸气中;以及使用温度≤580℃的环境中，通常也可作为受力较大的零件和工具的制作材料。但由于此钢焊接性能不好，故一般不用作焊接件。

　　奥氏体型不锈钢：钢中主要合金元素为铬、镍、钛、铌、钼、氮和锰等。此钢具有较高的韧性、良好的耐蚀性、高温强度和较好的抗氧化性，以及良好的压力加工和焊接性能。但是这类钢的屈服强度低，且不能采用热处理方法强化，而只能进行冷变形强化。所以答案为：BCD。

　　1.2 铸铁的基体组织是影响其性能的主要因素，受其影响的性能有

　　( )。

　　A.韧性和塑性 B.硬度

　　C.耐磨性 D.抗压强度

　　解题要点：

　　铸铁的组织特点是含有石墨，组织的其余部分相当于碳含量<0.80%钢的组织。铸铁的韧性和塑性主要决定于石墨的数量、形状、大小和分布，其中石墨形状的影响最大。铸铁的其他性能也与石墨密切相关。基体组织是影响铸铁硬度、抗压强度和耐磨性的主要因素。

　　所以答案为：BCD。

　　1.3 关于可锻铸铁的性能，说法正确的有( )。

　　A.较高的强度、塑性和冲击韧性

　　B.可生产汽缸盖、汽缸套等铸件

　　C.黑心可锻铸铁依靠石墨化退火获得

　　D.与球墨铸铁比成本低，质量稳定，处理工艺简单

　　解题要点：

　　可锻铸铁具有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。这种铸铁有黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁三种类型。黑心可锻铸铁依靠石墨化退火来获得;白心可锻铸铁利用氧化脱碳退火来制取。可锻铸铁常用来制造形状复杂、承受冲击和振动荷载的零件，如管接头和低压阀门等。与球墨铸铁相比，可锻铸铁具有成本低，质量稳定，处理工艺简单等优点。

　　所以答案为： ACD。

　　1.4 钛及钛合金具有很多优异的性能，其主要优点有( )。

　　A.高温性能良好，可在540℃以上使用

　　B.低温性能良好，可作为低温材料

　　C.常温下抗海水、抗大气腐蚀

　　D.常温下抗硝酸和碱溶液腐蚀

　　解题要点：

　　钛在高温下化学活性极高，非常容易与氧、氮和碳等元素形成稳定的化合物，所以在大气中工作的钛及钛合金只在540℃以下使用;钛具有良好的低温性能，可做低温材料;常温下钛具有极好的抗蚀性能，在大气、海水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定。但在任何浓度的氢氟酸中均能迅速溶解。

　　所以答案为：BCD。