括银和铂族等元素。
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4)半金属 其物理化学性质介于金属和非金属之间的金属。如硅、硒、碲、砷、硼
等。 5)稀有金属 地壳中含量较少、分布较散、提炼较难或者应用较晚的金属。稀有金属
又可分为以下5种。 (1)稀有轻金属:包括钛、锂、铷、铯和铍等。其特点是比重小，如锂的
比重仅为0. 534 g/cm3，是最轻的金属。 (2)稀有难溶金属:包括钨、钼、钽、铌 .铪、钒、锆等。其特点是熔点 高(均在1 700℃以上)、硬度大和耐蚀性强。
项目三 常见有色金属材料的认知
1 任务一 铜的认知 2 任务二 铝的认知
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一、有色金属的分类
1.根据有色金属的性能特点分类 1)重金属 比重大于4.5 g/cm3的有色金属称为重金属。如:钻、铅、锌、锡、锑、 镐、镍等。 2)轻金属 比重小于4. 5 g/cm3的有色金属称为轻金属。如:铝、镁、钠、钙等。 3)贵金属 在地壳中储量少，开采和提取困难，价格比一般金属贵的有色金属，包
黄铜的铸造性能很好，铸造时流动性好、偏析小和容易生产集中缩孔。 此外，黄铜的塑性好，可以进行冷、热加工。 普通黄铜牌号用“黄”的第一个字母“H”和Cu含量的百分数表示，如
H62表示Cu的含量为62%的普通黄铜。铸造普通黄铜用“ZCu”加上主 加元素锌的化学符号及其含量的百分数表示，如ZCuZn38表示铜的平均 含量为62%的铸造普通黄铜。
二、纯铜
1.铜的性能 纯铜呈玫瑰红色，表面形成氧化铜膜后，外观为紫红色，故俗称紫铜。 纯铜的导电性、导热性好，仅次于银，故在电器工业和动力机械中得到
广泛应用，常用来制造电导线、散热器、冷凝器等。
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纯铜的熔点为1 083 0C ,密度为8. 94 g/cm3，具有面心立方晶格，塑性 极好，但强度低，硬度不高，不能通过热处理强化，可采用冷加工进行 强化，但会使塑性显著降低。纯铜具有优良的加工成型性和焊接性能， 可进行各种冷热变形和焊接。
前者包括铜、铝、铅、锌、锡、锑、镁、镍等。后者包括钛、钼、钨、 锂、铌、锆及稀土金属等。 2.按有色金属的化学成分分类 1)铜及铜合金
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纯铜、铜锌合金、铜锡合金、无锡青铜、铜镍合金等。 2)轻金属及其合金 铝及铝合金、镁及镁合金、钛及钛合金等。 3)其他有色金属及合金 铅及其合金，锡及其合金，锌、镐及其合金，镍、钴及其合金，贵金属
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(3)稀有分散金属:包括镓、铟、铊、锗等。其特点是在地壳中分布很散， 大多数不形成单独的矿物和矿床。 (4)稀土金属:包括钪、钇和镧系元素 (5)放射性元素:包括镭及锕系元素(锕、钍、铀等)，它们是原子能工业 的主要原料。 在实际工作中，往往把它们简单地分为普通有色金属和稀有金属两大类。
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4)锰黄铜 在黄铜中加入1%~4%的锰，就能显著改善黄铜的力学性能和在氯化物、
海水及过热蒸汽中的耐蚀性。同时，合金的耐热性和承受冷、热加工的 性能也很好，但有较低的应力腐蚀倾向。 5)硅黄铜 硅除了能显著提高黄铜的力学性能外，还能使黄铜具有优良的铸造性、 耐腐蚀性和切削加工性。硅黄铜用来制造船舶、水泵、铁路机车和高温 耐蚀配件。 常用普通黄铜和特殊黄铜的牌号、力学性能和用途见表3-1。
纯铜的强度不高，用加工硬化方法虽可提高铜的强度，但使其塑性下降， 因此，结构材料常采用铜合金。
(一)黄铜 以锌为主要合金元素的铜基合金称为黄铜。因有美刚的黄色而得名。铜
锌二元合金称为普通黄铜，三元以上的黄铜称为特殊黄铜。
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按生产方法，黄铜可分为压力加工产品和铸造产品两类。 1.普通黄铜 普通黄铜的力学性能随锌含量的增加而变化，当锌含量小于犯%时，强
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用于结构材料的白铜有普通白铜B19和B30，锌白铜BZn15-20，铁白铜 BFe30-1-1,铝白铜BA113-3 , BA116-1. 5等。B19 , B30在大气、海水、 过热蒸汽、高温烧碱及硫酸中均具有良好的抗蚀性。B19主要用于制造 在蒸汽、淡水和海水中工作的精密仪器仪表零件、金属网和抗化学腐蚀 零件。B30主要制造在蒸汽、海水中工作的耐腐蚀零件和高温高压下工 作的金属管与冷凝管等。
锌白铜BZn15 -20也叫德银。因为具有高的抗蚀性及良好的力学性能， 主要用于精密仪器及医疗器具的制造。
铝白铜BA113 - 3可以通过热处理强化，除有好的机械性能和耐蚀性外， 还具有高的抗寒性(一183℃下力学性能不降低)。
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2.电工用白铜 电工用白铜的特点是具有高的电阻、大的热电势、电阻温度系数小等性
纯铜的化学稳定性高，在大气、淡水及蒸汽中均有优良的抗腐蚀性，但 在氨盐、氯盐以及氧化性的硝酸、浓硫酸及海水中抗腐蚀性差。
2.铜的分类及牌号 纯铜分为冶炼产品和加工产品两类。 纯铜的冶炼产品包括铜锭、铜线锭和电解铜片3种。电解铜片用于熔铸
铜线锭、铜锭、铜棒坯料及铸造合金。
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度和塑性都随含锌量增加而增加;当含锌量超过32%以后，强度继续增高， 但塑性逐渐下降;当含锌量达到45%时，强度达到最大值;超过45%后， 由于脆性大而使强度急剧降低，塑性更低。黄铜的颜色随含锌量的增加， 逐渐由黄红色变为淡黄色。 黄铜对大气、海水以及氨以外的碱性溶液的耐蚀性很高。但在氨、酸类 介质中耐蚀性较差，特别是在盐酸和硫酸中的耐蚀性更差。
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2.特殊黄铜 特殊黄铜在普通黄铜的基础上加入锡、铅、铝、镍、锰、铁、硅等元素
而形成的三元或多元合金。并且以这些合金元素命名，分别称为锡黄铜、 铅黄铜、铝黄铜等。加入合金元素的目的是为了改善其力学性能、耐蚀 性及某些工艺性能。特殊黄铜的牌号用“H”加除锌以外的主添加元素的 化学符号及除锌外的成分数字组表示。 1)铅黄铜 铅黄铜突出的特点是有良好的耐磨性和切削加工性能。变形铅黄铜主要 用于精度、表面质量高以及耐磨性好的仪表零件，特别是做钟表的表芯 材料，故有“钟表黄铜”之称。铸造铅黄铜可制作轴瓦和衬套。
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2)铝黄铜 铝能显著提高黄铜的强度、硬度，但当铝含量超过2%时，合金的塑性
将急剧下降，压力加工பைடு நூலகம்黄铜中的铝含量不应大于4%。此外铝能在黄 铜表面形成保护性氧化膜，提高黄铜的耐蚀性。主要用作高强度、耐腐 蚀的零件，如海船冷凝器管、化工机械零件等。 3)锡黄铜 锡在铜中的溶解度不大。少量的锡溶入黄铜中，能提高其强度和硬度， 但含量太多会降低塑性，常用锡黄铜含锡量为1%左右，能显著提高黄 铜的耐蚀性，尤其是在淡水、海水及海洋大气中的耐蚀性，有“海军黄 铜”之称。多用作海船及热电厂用冷凝器或其他耐蚀零件。
能。 做电工材料的白铜有普通白铜B0. 6和B16及各种锰白铜BMn3-12 ,
BMn40-1. 5 , BMn43-0. 5(习惯分别叫锰铜、康铜及考铜)。 普通白铜B0. 6及锰铜BMn3-12用于制造变阻电器、热电偶、补偿导线
及电工仪表。 康铜BMn40 - 1. 5电阻高，电阻温度系数小，有良好的耐热性及耐腐蚀
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锡青铜抗蚀性比纯铜和黄铜高，尤其是在大气、海水、蒸汽等环境下， 但在盐酸、硫酸及氨水中不够理想。只适于制作暴露在海水、海风、大 气和承受高压过热蒸汽的用具和零件。
此外，锡青铜还具有无磁性、冲击时不产生火花、无冷脆性和极高的耐 磨性等特性。
常用铸造锡青铜的牌号有ZCuSn10Zn2等。主要用作承受中等载荷的零 件，如阀门、泵体、齿轮、轴等。
铜线锭用于制造线材、紫铜棒等，铜锭用于制造纯铜材及配制铜合金。 现行的纯铜冶炼产品有Cu-1 , Cu-2两个牌号。
铜在电气工业中可用于制造电刷、电线、电缆、发电机、电动机、变压 器等;在机械设备制造业中可用于制作散热器、冷却器;在兵器工业中用 于制作舰艇的冷凝器、热交换器、炮弹等。
三、铜合金
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(二)青铜 青铜是人类历史上应用最早的金属材料。青铜原来仅指铜与锡的合金。
由于合金颜色呈青色，因而得名。现在工业上大量使用含铝、被、硅、 铅、锰等元素的铜合金，因此，将除以锌为主要添加元素的黄铜和以镍 为主要添加元素的白铜外，其他的铜基合金均称为青铜。为了区别，在 青铜前面加主要添加元素的名称，如锡青铜、铅青铜、锰青铜、铝青铜 和硅青铜等。 青铜分压力加工青铜和铸造青铜两类。压力加工产品的青铜牌号用“青” 字汉语拼音字母“Q”，加主添加合金元素的化学符号及主添加元素含量 和辅加元素含量的成分数字组表示。
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(三)白铜 以镍为主添加元素的铜基合金称为白铜。铜镍二元合金称普通白铜;在普
通白铜的基础上，加入锰、铁、锌、铝等元素组成的铜镍多元合金称为 特殊白铜。 普通白铜的牌号是用汉语拼音字母“B”加镍含量的百分数表示。三元以 上的复杂白铜是用汉语拼音字母“B”加第二个主添加元素符号及除基元 素铜以外的成分数字组表示。普通白铜有5个牌号，复杂白铜有十个牌 号。白铜按用途分结构用白铜和电工用白铜两种。 1.结构用白铜 结构用白铜突出的特点是具有高的力学性能和优良的耐蚀性，并且有一 定的耐热性和耐寒性。
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经过冷变形的黄铜制品在潮湿的大气中，特别是在含有氨气的大气或海 水中，会发生自动破裂，这种现象称为黄铜的“自裂”。含锌量越高， 自裂倾向越大，特别是含锌量大于20%的黄铜，其危险性更大。为防止 黄铜的自裂，经冷加工的黄铜材必须进行消除内应力的退火，退火后的 黄铜材在使用或保管时，若受到局部变形，则又会重新出现自裂现象， 这点在使用和保管时必须加以注意。