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第23章 金属材料(7)

1.降低导电性和导电热性;

2.引起热脆和冷脆;

3.恶化抗磁性;

4.产生氢病,H2O和CO2气体导致铜变脆或开裂,称为氢病。

(三)纯铜种类及牌号

1.冶炼产品

铜锭、铜线锭和电解铜3种。电解法精炼的阴极铜纯度可达99.95%以上,电解铜用于熔铸铜线锭、铜锭及铸合金。铜线锭用于制造铜线材;铜锭用于制造铜材及配制铜合金。

2.加工产品

有T1、T2、T3共3个牌号。

二、铜合金

(一)黄铜

即以锌为主要添加元素的铜基合金。又分普通黄铜和特殊黄铜。

(二)白铜

即以镍为主要添加元素的铜基合金。

(三)青铜

是除锌、镍以外的其他元素为主要添加元素的铜基合金。主要有锡青铜、铍青铜等。

5.6.3铝(Al)

一、铝的性质及用途

(一)铝的性质

铝呈银白色,其塑性很好,熔点为660℃,比重2.7克/立方厘米,导电和导热性仅次于银、铜居第三位。在空气中能被氧化而生成一层致密、坚固的保护膜,使铝内部不继续氧化。铝对浓硝酸和醋酸有很好的抗腐蚀能力,但易被碱、盐酸和硫酸等腐蚀。

(二)铝的用途

由于铝具有良好的物理和化学性能及机械工艺性能,它的用途日益广泛。铝用作航天工业的轻型结构,减轻体重,增加载重量,节约能源。在电器工业中,普遍以铝代铜,用来制造电线、电缆、电机及其他导电材料。各种铝合金是航天、机械制造、交通运输、建筑业用途广泛的材料。冶金工业中用于脱氧剂。

二、铝的牌号

(一)工业用纯铝的牌号、代号及成分(GB3190—82、GB/T3190—96)

GB3190—82中规定,我国工业纯铝的代号由“L+顺序号”组成,L是铝的拼音字母,常用工业纯铝的代号有L1、L2……L6,代号中顺序号越大,杂质含量越高。

(二)铝合金牌号

1.变形铝合金

变形铝合金代号用“L+类型符号+顺序号”表示,其中L是铝的拼音字母首字母,类型符号中,F表示防锈铝合金,Y表示硬铝合金,C表示超硬铝合金,D表示锻铝合金。如LY11表示11号硬铝合金。

2.铸造铝合金

铸造铝合金有铝—硅系、铝—铜系、铝—镁系、铝—锌系四种。

铸造铝合金的代号用“Zl+3位数字”表示,Zl为铸铝汉语拼音字首,第一位数字表示合金的类别,1表示铝—硅系合金,2表示铝—铜系合金,3表示铝—镁系合金,4表示铝—锌系合金,第二和第三位数字表示合金序号。如Zl102表示2号铸造铝硅合金。

5.6.4其他常用有色金属

一、铅(Pb)

(一)铅的性质

铅是一种熔点低(327.4℃)、比重大(11.34克/立方厘米)、硬度小(HB=4)的金属,塑性好,常温下加工后产生硬化现象,在空气、水、海水、稀盐酸及硫酸中具有抗腐蚀的能力。铅的导热和导电性不好。

(二)铅的用途

主要用在电工工业上做铅酸蓄电池、熔断保险丝及电缆护套化学工业做酸洗槽、电解槽、酸液输送管及防腐涂料(如红丹或黄丹)。能吸收X射线和Y射线,用做医疗上X光机及原子能工业的屏蔽保护。配制各种合金,如印刷合金、轴承合金、铜合金等。铅化合物用于油漆、颜料、染料、玻璃等。军事上用做枪的子弹头。

铅有Pb—1、Pb—2、Pb—3三个牌号。

二、锌(Zn)

(一)锌的性质

锌是普通有色金属,比重为7.14克/立方厘米,熔点为419.58℃,沸点为907℃。锌在潮湿和有二氧化碳存在的空气中,能被氧化生成碱式碳酸锌的保护层,使其内部不被继续氧化,故在大气中及海水中抗腐蚀性较好。可以进行压力加工,在常温下很脆,加热到100~150℃,塑性很好,变得很柔软,可压成0.05毫米薄片或抽成细丝。如又加热到250℃时,锌又变脆,容易碾成粉末。

(二)锌的用途

锌主要用于镀覆其他金属材料及零件,如镀锌钢板、镀锌钢管、镀锌铁丝等。还可加工电池的阳极板,配制各种锌合金。硫化锌用在制革、陶器、棉织、医药工业上;氧化锌用在橡胶和医药工业上;氯化锌用于木材的防腐剂等。

锌的牌号以锌的化学元素符号加顺序号表示,其牌号(GB470—83)有0号到5号共6个牌号。

三、锡(Sn)

(一)锡的性质

锡是一种银白色而略带黄色且有光泽的金属,比重7.3克/立方厘米,熔点231.96℃,无毒,抗腐蚀性强,延展性好。能压延成0.04毫米以下的锡箔。但锡能溶于盐酸、硫酸和苛性碱溶液。

锡有3种同素异构体:在13.2~161℃范围内的锡具有体心立方晶格,称为白锡;在161~232℃时,具有正方晶格结构,性质较脆,称为脆锡;在低于13.2℃时为金刚石晶格,称为灰锡。

(二)锡的用途

锡箔、镀锡制成的马口铁用于食品工业作包装材料,锡的合金用于机械制造、印刷、军事及原子能工业,还用于电子、半导体、超导材料及宇宙飞船等部门。因此,在一些国家作为重要的战略物资储备。

由于白锡转变为灰锡时体积膨胀(约增加27%),使锡变成灰色粉末。这种现象称为“锡疫”。因此,在保管锡时应特别注意保持温度,不应低于12℃,低温地区应及早做好库内保温工作和增温设施。

锡的牌号有高级、特号、一号、二号、三号锡,代号分别为Sn—00、Sn—0、Sn—1、Sn—2、Sn—3五个牌号。

四、镁(Mg)

(一)镁的性质

镁是一种普通轻金属,比重为1.74克/立方厘米(纯度99.9%,20℃时)。镁为银白色,熔点651℃,具有良好的导热导电性,镁合金具有良好的铸造性能,脱模容易,但镁的机械性能极差。镁的化学性能活泼,与氧的亲和力很强,能从许多金属氧化物中夺取氧,使其他金属还原,所以镁是很好的还原剂。镁易腐蚀,在空气中,尤其是在相对湿度大于70%的潮湿空气中会迅速氧化,氧化膜没有保护作用。海水、盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、卤盐水溶液以及硫化物水溶液、多种氮化物等对镁都有侵蚀作用。镁屑和镁粉易于燃烧,在空气中燃烧发生白光。镁能与许多金属配成合金。

(二)镁的用途

广泛用于空间技术设备,航空和汽车工业等部门作各种轻型结构材料。镁是制取钛、锆、铀的还原剂,是生产铸铁的石墨球化剂。镁还可制作照明弹、燃烧弹原料以及镁光灯等。

镁的牌号共分3个品号,即:一号镁、二号镁、三号镁,代号分别为Mg—1、Mg—2、Mg—3。

五、稀土元素(RE)

稀土元素是指元素周期表中原子序数从51号到71号镧、铈、镨、钕……以及和它们性质相近的21号钪和39号钇共17个元素。

它们的氧化物不溶于水,又没有金属光泽,而性质和组成上跟形成土壤的氧化物相似。同时,这些元素在自然界很分散,形成独立的矿床很少,要把它们一个一个分开很困难,显得非常稀少,故得名稀土元素。符号以“RE”表示,并不是化学元素符号。稀土元素能提高锻轧钢材的塑性和冲击韧性,在铸钢中尤为显著。还可提高钢的抗氧化性和耐蚀性、耐热性。抗氧化性超过硅、铝、钛等元素,还有良好的脱氧,去磷、硫作用。