一、有色金屬的基本知識(shí)有色金屬是相對(duì)黑色金屬而言的， 在80多種金屬大家庭中除了鐵、錳、鉻以外的金屬都是有色金屬。常用的有色金屬有銅、鋁、鉛、鋅、鎳、錫、鎂、鈦、鎘、銻、鈷、鎢、鉬、釩等。

1.銅及其合金

銅的新鮮斷口呈玫瑰色，由于覆蓋一層 氧化物薄膜而變?yōu)榧t褐色，其密度8. 9 g/ cm3，熔點(diǎn)1083 ℃，沸點(diǎn)2580 ℃，導(dǎo)熱率0. 98 cal/(cm.s. ℃)，電阻率0.017 241Ωmm2/m,其表面氧化物有CuO和Cu2O。銅與鋅的合金是黃銅，銅與鎳的合金是白銅，銅與其他金屬的合金是青銅。

(1)黃銅

黃銅主要是由銅和鋅組成的合金，其特點(diǎn)是耐磨性能高，強(qiáng)度高，硬度大，耐化學(xué)腐蝕，切削工藝性好。黃銅常發(fā)生季裂(應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂)，在氨氣、氨水或硫酸中明顯。黃銅季裂的原因有三，一是點(diǎn)蝕(電化學(xué)腐蝕)，二是脫鋅，三是殘余應(yīng)力。

黃銅分類如下：

①加人Zn,只由銅鋅組成，稱普通黃銅，用來(lái)制造銅板、銅管等。

②加人Pb,除了銅鋅，還有鉛，切削加工性能特別好，稱快切黃銅，鑄造性好，流動(dòng)性好。

③加入Sn,除了銅鋅，還有錫，耐腐蝕，用于海洋氣候。

④加人AI,提高強(qiáng)度、硬度，提高大氣中抗腐蝕性，用于制造耐腐蝕零件。

⑤加人si,提高力學(xué)性能、耐腐蝕性和耐磨性，用于制造海船零件及化工機(jī)械零件。

⑥加入Mn,如58- 4(L105),常作釬料，高溫潤(rùn)濕性好。

⑦加入Ni,耐熱、耐腐蝕性好。

⑧加入Fe,耐熱、耐腐蝕性好。

(2)白銅

白銅是指銅鎳合金，呈銀白色。純銅加鎳可以顯著提高強(qiáng)度、耐腐蝕性和硬度，并降低電阻率溫度系數(shù)。與其他銅合金相比，白銅的機(jī)械性能和物理性能都較好，尤其是耐熱和耐腐蝕性能。

白銅分類如下：

①加人Ni,簡(jiǎn)單的鎳白銅。

②加人Zn，除了鎳之外，還含有鋅叫鋅白銅，加工性好，耐腐蝕。

③加入Mn,鎳太貴，以錳代鎳叫錳白銅，有較寬的溫度使用范圍。

④加人Fe,除了鎳之外，還含有鐵叫鐵白銅，鐵白銅的成本低、強(qiáng)度高、抗腐蝕性好，特別是抗流動(dòng)海水腐蝕性能好。

⑤加入AI,除了鎳之外，還含有鋁叫鋁白銅，鋁白銅耐腐蝕，用于造船和電力、化工等工業(yè)部門(mén)中各種高強(qiáng)腐蝕件的制造。

(3)青銅

青銅是除銅鋅、銅鎳合金外的所有銅合金的統(tǒng)稱，具有熔點(diǎn)低、硬度大、可塑性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，適用于鑄造各種器具。其分類如下：錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鈦青銅、鋯青銅、鎘青銅、錳青銅和鉻青銅等。

2. 鋁及其合金

(1)鋁的主要特性

①鋁是銀白色的輕金屬，密度約為2. 72 g/cm3，約為純銅的1/3。

②鋁的熱容量和培化潛熱高，純鋁的熔點(diǎn)約為661 ℃.沸點(diǎn)約為2450℃，其氧化物Al2O3，熔點(diǎn)約為2 050 ℃。

③鋁為面心立方結(jié)構(gòu)。

④工業(yè)純鋁塑性板高(Z=80%)，很容易承受各種成型工藝，但其強(qiáng)度過(guò)低， 故純鋁只有通過(guò)冷變形強(qiáng)化或合金化來(lái)提高其強(qiáng)度后，才能作結(jié)構(gòu)材料。

⑤鋁線膨脹系數(shù)為23.5x10*/9(100 C以下)，其彈性模量為70 GPa。

⑥鋁導(dǎo)電率是銅的60%左右，電阻率是銅的50%，導(dǎo)熱率是銅的70%。常見(jiàn)金屬的導(dǎo)電率從高到低次序?yàn)椋?Ag、 Cu、Au、Al?？傊?，鋁的密度小、塑性好、易加工、抗腐蝕性好，且資源豐富，在地殼中含量約占7. 73% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

(2)鋁合金的分類

鋁合金可分為鑄造鋁合金、變形鋁合金、不能熱處理強(qiáng)化鋁合金和可熱處理強(qiáng)化鋁合金。鋁合金中常加的元素有Si、Cu、Mg、Zn等。鑄造鋁合金的特點(diǎn)：強(qiáng)度低，成本低，材料化學(xué)成分波動(dòng)大，機(jī)械性能差，但流動(dòng)性好。變形鋁合金特點(diǎn)：強(qiáng)度高，對(duì)成分要求嚴(yán)，機(jī)械性能好。不能熱處理強(qiáng)化鋁合金有AI-Si系、AI-Mn系，可熱處理強(qiáng)化鋁合金有AI-Cu系、AI-Mg系和Al-Zn系。