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1、铜及其合金,紫铜 工业纯铜 黄铜 （Cu-Zn-M） 青铜 （除Zn, Ni外，Cu-M） 锡青铜 （Cu-Sn-M） 特殊青铜（Cu-Al，Cu-Be，） 白铜 （Cu-Ni）,铜及铜合金的主要性能： 1）高导电率和导热率; 2）具有良好塑性，易于成型; 3）高强度与良好耐磨性; 4）某些条件下有良好的耐蚀性; 至今仍然被广泛应用，是发展电力、电机、电工仪器和航海、造船工业的材料。 但铜资源少，价格贵；当前全世界已查明的储量为6.4万t。,10. 1 工业纯铜（紫铜）,一. 特性 密度8.94，熔点1083，面心立方，无同素异型转变; 导电导热性好（金属材料导电性排序: Ag, Cu, Au
2、, Al, Mg, Zn, Ni,）； 高的的稳定性（大气、淡水）；但在海水中稍差，在氧化性酸及各种盐类极易被腐蚀; 一定的机械性能（抗拉强度b 200-240 MPa），冷加工状态下b:450 MPa； 优良的加工成形性，铜有极高的塑性; 优良的可焊性; 铜的另一个特性是无磁性，常用来制造不受磁场干扰的磁学仪器。,三分类、牌号及用途 根据O%和生产方法的不同，可分为三类: 韧铜：0.02%-0.10%O；T1，T2，T3，T4； T1、T2： 导电及高纯度铜合金用； T3、T4： 一般用铜材及铜合金. 无氧铜：0.003%； TU1，TU2: 主要用于电子真空仪器仪表中导体 脱氧铜：0.01
3、%；TUP，TUMn； TUP 主要用于焊接用铜材，制作热交换器、排水管、 冷凝管等； TUMn 用于电子管用铜材,10.2 铜中的合金元素,在铜中无限固溶:Ni、Au、（-Mn） ; 大多数合金元素为有限溶解。 Ni、Al、Sn、Zn、Mn是有效的固溶强化元素; 但不同程度地降低导电性和导热性。 铜合金中能形成许多强化相： 2CuBe ；Cr2Zr ；Ni2Si ；NiAl或NiAl2 ；Cu3Ti,黄铜,分为：Cu-Zn（锌）二元黄铜或Cu-Zn-M特殊黄铜（Zn50%） 一. 二元黄铜,Cu-Zn二元相图,组织和性能 1）组织 Zn36%的合金为黄铜; Zn36-46%的合金为+黄铜 2
4、）性能 （1）力学性能 见图 （2）良好的铸造性能。 3）耐蚀性 在大气、淡水、海水中耐蚀性良好。黄铜的腐蚀表现为脱锌和应力腐蚀。 脱锌: 在中性盐水溶液中锌发生选择性溶解，可加入微量As 0.020.06%来防止; 应力腐蚀: 在张应力下由腐蚀介质氨、二氧化硫和湿空气的联合作用，发生应力腐蚀。锌含量高于25%的黄铜H70、H68、H62对此敏感 ; 加入少量Si1.01.5% 或微量砷 As 0.020.06%。,牌号与性能 1）低锌黄铜 H96、H90、H85 黄铜 用于冷凝器和散热器。 2）三七黄铜 H70、H68 黄铜 用于深冲或深拉制造复杂形状的零件。 3）四六黄铜 H62、H59
5、+黄铜 用于制造销钉、螺帽、导管及散热器零件。,二. 特殊黄铜,Cu-Zn-M: +Si, Al, Sn, Pb, Mn, Fe, Ni等不同程度地影响Cu-Zn相图的相区。 锌当量系数 黄铜中加入M后并不形成新相，只是影响，相的相对含量，其效果象增加了锌一样。可以用加入1%的其它合金元素对组织的影响上相当于百分之几的Zn的换算系数来预估加入的合金元素对多元黄铜组织的影响，这种换算关系称为锌当量系数。,表10-1 合金元素锌当量系数,+ 号表示增锌作用，- 号表示减锌作用,举例： HAl59-3-2，其中含锌36%，应为黄铜；但加入3%Al, 2%Ni后, 名义含锌量为46.4%, 其组织应为
6、+组织。,名义含锌量,合金元素的作用 Al：提高强度，但塑性降低，提高耐蚀性， 如 HAl77-2 （组织）; HAl60-1-1（Mn） （+组织) Ni：提高强度，提高在海水中的耐蚀性； HNi65-5， 可制作压力计管。 Fe：提高强度。HFe59-1-1(Mn) Sn：提高在海洋大气、海水中抗蚀性，“海洋黄铜” 用于舰船。如HSn70-1（）; HSn62-1（+） Pb（铅）：提高耐磨性，改善切削性能。可用作轴瓦与衬 套，如HPb74-1, HPb59-1。,青铜,青铜是Cu和Sn、Al、Be、Si、Mn、Cr、Cd、Zr和Co等元素组成的合金的统称。 青铜根据成分可分为锡青铜（Cu
7、-Sn）和特殊青铜。在特殊青铜中，根据主加元素又分别命名为铝青铜（Cu-Al）、铍青铜（Cu-Be）等。 二元青铜： Cu-Sn， Cu-Al， Cu-Be，； 多元青铜： Cu-Sn-M， Cu-Al-M， Cu-Be-M，；,一.锡青铜,（一）二元锡青铜 1. 相： 相：含锡的铜基固溶体； 相：Cu5Sn 电子化合物为基的固溶体； 共析分解+ （586 ） 相： CuSn 为基的固溶体； + （520 ） 相：Cu31Sn8 电子化合物 + （Cu3Sn） （350 ）,2. 组织（铸态）： 由于其结晶间隔宽，偏析严重，且锡扩散慢，合金难以得到平衡组织 . Sn6%: 固溶体和（+）。 3
8、. 性能 1）锡青铜铸造的优点是铸件收缩率小，适于铸造形状复杂、壁厚变化大的零件; 2）锡青铜在大气、海水和碱性溶液中有良好耐蚀性，用于海上船舶、矿山机械零件； 3）力学性能 工业锡青铜中锡含量不超过14%，其中 Sn10%: 铸造合金，用于铸件。,（二）多元锡青铜 二元锡青铜的工艺性能和力学性能需要进一步改进，一般工业用锡青铜部分别加入合金元素Zn、P、Pb、Ni等，得到多元锡青铜。 1）+P：能显著提高合金的弹性极限和疲劳极限，并能承受压 力加工，广泛用于制造各种弹性元件。如 QSn6.5-0.1：可制造导电性好的弹簧、接触片、精密仪器中的齿轮等耐磨和抗磁元件。 ZQSn10-1：Cu3P
9、与相可作为青铜轴承材料的耐磨相，可做耐磨轴承合金。 2）+Zn: 可提高力学性能和耐蚀性。 QSn4-3 , 常用作制造弹簧、等弹性零件和抗磁零件。,二. 铝青铜,铝青铜有良好的力学性能、耐蚀性和耐磨性，是青铜中应用最广的一种。 相为Cu3A1电子化合物为基的固溶体 在565发生共析分解，+2 若从相淬火，可发生马氏体转变（56/min） 1、2 相是以Cu9Al电子化合物为基的固溶体，2相硬而且脆，能提高合金的耐磨性。,A15%-8%: 单相合金。有高的塑性，一般做变形合金 Al8%: 在高温下为+双相合金，可经受热加工，一般用热挤压法成型。 铝青铜有良好耐蚀性，在大气、海水、碳酸和有机酸中
10、，耐蚀性优于黄铜和锡青铜； 工业中二元铝青铜有QAl5、QAl7和QAl10 添加铁、镍、锰等元素，获得多元铝青铜。 QAl10-4-4 （Al-Fe-Ni）: Fe 细化, 提高强度; Ni显著提高强度、热稳定性和耐蚀性。,三. 铍青铜,铍青铜有强的沉淀强化效应，经固溶淬火和时效，得到高的强度和弹性极限； 具有良好的导电和导热性能； 耐蚀和耐磨； 无磁，冲击时无火花 ； 可制造高级弹性元件和特殊耐磨元件，还用于电气转向开关、电接触器等； 铍为强毒性金属，生产时需严格操作； QBe2, QBe1.9，强度可达成1200-1400 MPa 。,四. 其它青铜,硅青铜 弹性好，耐蚀性极高，有良好的
11、耐磨性，并且抗磁、耐寒，撞击无火花，工艺性能好。加入Mn（QSi3-1）, Ni(QSi1-3)可提高硅青铜的性能。 耐热、高导电合金 铬和锆:提高蠕变强度，提高再结晶温度，并且导电率降低小。铬和锆同时加入可形成Cr2Zr是良好的沉淀强化相，可得到耐热性更好的高导电合金（高架线）。,白铜,白铜按成分分为二元白铜（Cu-Ni）和多元白铜（Cu-Ni-(M)）。 按用途分为结构白铜和电工白铜。 铜与镍由于在电负性、尺寸因素和点阵类型上均满足无限固溶条件，因而可形成无限固溶体。 其硬度、强度、电阻率随溶质浓度升高而增加，塑性、电阻温度系数随之降低 。,结构白铜 1. 常用的牌号有B10、B20、B3
12、0； 2. 在大气、海水、过热蒸气和高温下有优良的耐蚀性，而且冷热加工性能都很好，可制造高温高压下的冷凝器、热交换器，广泛用于船舶、电站、石油化工、医疗器械等部门. B20也是常用的镍币材料，可制造高面额的硬币。 3. 加入Fe, Zn, Al, 可提高其性能（多元白铜）。,电工白铜 1. 康铜 含Ni40、Mn1.5的锰白铜 具有高电阻、低电阻温度系数，与铜、铁、银配成热电偶对时，能产生高的热电势，组成铜-康铜、铁康铜和银康铜热电偶，测温精确，工作温度范围为-200-600。 2. 考铜 Ni43、Mn0.5的锰白铜 有高的电阻, 与铜、镍铬合金、铁分别配成热电偶时，能产生高的热电势，考铜镍铬热电偶的测温范围从-253(液氢沸点)到室温 。 3. B0.6 B0.6在l00以下与铜线配成对, 其热电势与铂铑-铂热电偶的热电势相同，可做铂铑铂热电偶的补偿导线。,
