铜及铜合金课件

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1、第第4章章 铜及铜合金铜及铜合金4.1 概述4.2 铜的制取4.3 纯铜4.4 铜合金铜及铜合金铜及铜合金4.1 4.1 概述概述 最早使用的金属是铜最早使用的金属是铜最早使用的金属是铜最早使用的金属是铜。史前时代就开始采掘露天铜矿。史前时代就开始采掘露天铜矿。史前时代就开始采掘露天铜矿。史前时代就开始采掘露天铜矿, ,用铜制用铜制用铜制用铜制造武器、工具和其他器皿。造武器、工具和其他器皿。造武器、工具和其他器皿。造武器、工具和其他器皿。 铜在地壳中的含量约为铜在地壳中的含量约为铜在地壳中的含量约为铜在地壳中的含量约为0.010.01。铜多以。铜多以。铜多以。铜多以铜矿物铜矿物铜矿物铜矿物存在

2、。铜矿物与其存在。铜矿物与其存在。铜矿物与其存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石，铜矿石经选矿而成为含铜品位较高的铜精他矿物聚合成铜矿石，铜矿石经选矿而成为含铜品位较高的铜精他矿物聚合成铜矿石，铜矿石经选矿而成为含铜品位较高的铜精他矿物聚合成铜矿石，铜矿石经选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。矿。矿。矿。 铜矿石分为三类：铜矿石分为三类：铜矿石分为三类：铜矿石分为三类： 硫化矿：黄铜矿硫化矿：黄铜矿硫化矿：黄铜矿硫化矿：黄铜矿(CuFeS(CuFeS2 2) )、斑铜矿、斑铜矿、斑铜矿、斑铜矿(Cu(Cu5 5FeSFeS4 4) )和辉铜矿和辉铜矿和辉铜矿和辉铜矿(Cu(Cu2 2S)S)。 氧化

3、矿：赤铜矿氧化矿：赤铜矿氧化矿：赤铜矿氧化矿：赤铜矿(Cu(Cu2 2O)O)、孔雀石、孔雀石、孔雀石、孔雀石CuCOCuCO3 3Cu(OH)Cu(OH)2 2 、蓝铜矿、蓝铜矿、蓝铜矿、蓝铜矿2CuCO2CuCO3 3 Cu(OH)2Cu(OH)2、硅孔雀石、硅孔雀石、硅孔雀石、硅孔雀石(CuSiO(CuSiO3 3 2H2H2 2O)O)。自然铜自然铜自然铜自然铜 铜矿石中铜的含量铜矿石中铜的含量铜矿石中铜的含量铜矿石中铜的含量1 1左右（左右（左右（左右（0.50.53 3）便有开采价值，因为）便有开采价值，因为）便有开采价值，因为）便有开采价值，因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等

4、杂质除去，而得到含铜量采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去，而得到含铜量采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去，而得到含铜量采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去，而得到含铜量较高（较高（较高（较高（8 83535）的精矿砂。）的精矿砂。）的精矿砂。）的精矿砂。铜及铜合金铜及铜合金 距今4000年前的夏朝已使用红铜（天然铜）。1957年和1959年在甘肃武威皇娘娘台遗址发掘出铜器近20件，铜器中铜含量99.63%99.87%。 战国时代周礼考工记：金有六齐。六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之

5、齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；金锡半，谓之鉴燧之齐。 一辆普通家用轿车的电子和电动附件所须铜线长达1公里。 法国高速火车铁轨每公里用10吨铜。 波音747-200型飞机总重量中铜占2%。 铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金 铜被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。 电气、电子工业：应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器的绕阻，开关以及印刷线路板等。机械和运输车辆制造：用于制造阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。化学工业：广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。国防工业：用以

6、制造子弹、炮弹、枪炮零件等，每生产100万发子弹，需用铜1314吨。建筑工业：用做各种管道、管道配件、装饰器件等。铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金高导电性；高导热性；高耐蚀性；优良的韧性和延展性；合适的强度。性能：铜及铜合金铜及铜合金4.2 4.2 铜的提取铜的提取 铜的制取方法：火法冶金、湿法冶金。 火法炼铜是当今生产铜的主要方法，世界上80左右的铜由火法炼铜方法生产。 通过熔融冶炼和电解精炼生产出阴极铜（电解铜），适用于高品位的硫化铜矿、旧废铜和新废铜。 旧废铜来自旧设备、废弃的楼房和地下管道；新废铜来自加工厂弃掉的铜屑(铜材的产出比为50左右)。废铜供应较稳定，废铜可以分为：裸杂

7、铜:品位在90以上；黄杂铜（电线）:含铜物料（旧马达、电路板）；由废铜和其他类似材料生产出的铜，也称为再生铜。铜及铜合金铜及铜合金干燥干燥密闭鼓风炉密闭鼓风炉干燥干燥电炉电炉干燥干燥反射炉反射炉硫化铜精矿硫化铜精矿干燥干燥闪速炉闪速炉干燥干燥熔池熔炼炉熔池熔炼炉连续炼铜炉连续炼铜炉冰铜冰铜转炉或连续吹炼炉转炉或连续吹炼炉粗铜粗铜火法精炼炉火法精炼炉阳极铜阳极铜电解精炼电解精炼电铜电铜(99.95%(99.95%99.99% Cu)99.99% Cu)(99.5% Cu)(99.5% Cu)(98.5%Cu)(98.5%Cu)(30(3055%Cu)55%Cu)(20(2030%Cu)30%Cu

8、)铜及铜合金铜及铜合金 冰冰铜铜熔熔炼炼所所用用原原料料主主要要是是铜铜精精矿矿和和含含铜铜的的返返料料，除除了了有有Cu、Fe、S等等元元素外，还含有素外，还含有SiO2、CaO、MgO等。熔炼时如下发生反应：等。熔炼时如下发生反应：高价硫化物、氧化物及碳酸盐的分解高价硫化物、氧化物及碳酸盐的分解在在1200 以上，所有高价化合物均会发生离解反应。以上，所有高价化合物均会发生离解反应。FeS2 FeS 0.5S2FenSn+1 = nFeS + 0.5S22CuFeS2 = Cu2S + 2FeS + 0.5S22CuS = Cu2S + 0.5S22Cu3FeS3 = 3Cu2S + 2F

9、eS + 0.5S23NiS = Ni3S2 + 0.5S2氧化铜和碳酸盐的离解反应：氧化铜和碳酸盐的离解反应：2CuO = Cu2O + 0.5O2CaCO3 = CaO + CO2MgCO3 = MgO + CO2离解生成的离解生成的S2被炉中的氧化气氛氧化为被炉中的氧化气氛氧化为SO2。冰铜制取铜及铜合金铜及铜合金硫化物氧化硫化物氧化 FeS + 1.5O2 = FeO + SO2 FeS2 + 2.5O2 = FeO + 2SO2 3FeS + 5O2 = Fe3O4 + 3SO2 Cu2S + 1.5O2 = Cu2O + SO2铁的氧化物及脉石造渣反应铁的氧化物及脉石造渣反应 2F

10、eO + SiO2 = 2FeOSiO2 3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5(2FeOSiO2) + SO2燃料的燃烧反应燃料的燃烧反应 C + O2 = CO2 2H2 + O2 = 2H2O CH4 + 2O2 = 2H2O + CO2 冰冰铜铜是是在在熔熔炼炼过过程程中中产产生生的的、以以Cu2S-FeS系系为为主主并并溶溶解解少少量量其其它它金金属属硫硫化化物物（如如Ni3S2、Co3S2、PbS、ZnS等等）、贵贵金金属属（Au、Ag）、铂铂族族金金属属、Se、Te、As、Sb、Bi等等元元素素及及微微量量脉脉石石成成分分的的多元系混合物多元系混合物。铜及铜合金铜及铜合

11、金冰铜熔炼方法冰铜熔炼方法现代炼铜方法奥托昆普法传统熔炼方法鼓风炉熔炼方法反射炉熔炼方法电炉熔炼方法熔池熔炼方法漂浮熔炼方法诺兰达法瓦纽科夫法白银法 闪速熔炼法三菱法 基夫赛特法印柯法奥斯麦特法铜及铜合金铜及铜合金粗铜的制取粗铜的制取 液态冰铜经在水平转炉中进行吹炼制得粗铜。液态冰铜经在水平转炉中进行吹炼制得粗铜。 吹吹炼炼的的目目的的：利利用用空空气气中中的的氧氧，将将冰冰铜铜中中的的铁铁和和硫硫几几乎全部氧化除去，同时除去部分杂质，以得到粗铜。乎全部氧化除去，同时除去部分杂质，以得到粗铜。 转炉吹炼分为两个阶段：转炉吹炼分为两个阶段：第一阶段：造渣期，主要进行第一阶段：造渣期，主要进行Fe

12、SFeS的氧化和造渣反应；的氧化和造渣反应；第第二二阶阶段段：造造铜铜期期，主主要要进进行行CuCu2 2S S的的氧氧化化及及CuCu2 2S S和和CuCu2 2O O的的相互反应，最终获得粗铜。相互反应，最终获得粗铜。 造造渣渣期期根根据据情情况况加加入入冰冰铜铜和和石石英英溶溶剂剂，并并间间断断地地排排放放炉渣。造铜期无需加溶剂，不产出炉渣。炉渣。造铜期无需加溶剂，不产出炉渣。铜及铜合金铜及铜合金转炉示意图转炉示意图铜及铜合金铜及铜合金粗铜火法精炼粗铜火法精炼 粗粗铜铜含含有有各各种种杂杂质质和和金金银银等等贵贵金金属属（ 0.252%0.252% ）。这这些些杂杂质质影响铜的物理化学

13、性质和用途。影响铜的物理化学性质和用途。 火火法法精精炼炼的的目目的的：尽尽量量除除去去粗粗铜铜中中的的杂杂质质，为为电电解解精精炼炼提提供供合格的铜阳极板。合格的铜阳极板。 火火法法精精炼炼在在回回转转阳阳极极炉炉或或反反射射炉炉内内进进行行。每每一一精精炼炼周周期期包包括括装装料料、熔熔化化、氧氧化化、还还原原和和浇浇铸铸五五个个工工段段，其其中中氧氧化化和和还还原原工工段段是是最最关键工段。关键工段。氧化过程氧化过程 铜中多数杂质对氧的亲和铜中多数杂质对氧的亲和力大于铜，且杂质氧化物在铜水力大于铜，且杂质氧化物在铜水中的溶解度很小。粗铜中主要是中的溶解度很小。粗铜中主要是铜，杂质浓度低，

14、根据质量作用铜，杂质浓度低，根据质量作用定律，铜先氧化：定律，铜先氧化： 4Cu + O2 = 4Cu + O2 = 2Cu2Cu2 2OO生成的生成的CuCu2 2OO溶于铜液中，并与杂溶于铜液中，并与杂质接触，氧化杂质。质接触，氧化杂质。 Cu Cu2 2O + Me = 2Cu + O + Me = 2Cu + (MeO)(MeO)还原过程还原过程 用还原剂将铜液中的用还原剂将铜液中的CuCu2 2O O脱除的过程。常用还原剂有重油、脱除的过程。常用还原剂有重油、天然气和液化石油气等。天然气和液化石油气等。用重油还原时，高温下重油中的有用重油还原时，高温下重油中的有机物先分解为机物先分解

15、为H H2 2、COCO和甲烷等。其和甲烷等。其反应如下：反应如下：CuCu2 2O + HO + H2 2 = 2Cu + H = 2Cu + H2 2O OCuCu2 2O + CO = 2Cu + COO + CO = 2Cu + CO2 24Cu4Cu2 2O + CHO + CH4 4 = 8Cu + CO = 8Cu + CO2 2 +2H +2H2 2O O铜及铜合金铜及铜合金电解精炼电解精炼 火火法法精精炼炼得得到到的的精精铜铜品品位位一一般般为为99.299.7%99.299.7%，含含有有0.30.8%0.30.8%的杂质。的杂质。 电解精炼的目的：电解精炼的目的：降降低低

16、铜铜中中的的杂杂质质含含量量，从从而而提提高高铜铜的的性性能能，使使其其达达到到各各种应用的要求；种应用的要求；回收其中的有价金属，尤其是贵金属和稀散金属。回收其中的有价金属，尤其是贵金属和稀散金属。 电电解解精精炼炼的的产产品品是是电电铜铜，按按纯纯度度不不同同可可分分为为1号号铜铜(Cu99.95%)、2号号铜铜(Cu99.9%)、3号号铜铜(Cu99.7%)、4号号铜铜(Cu99.5%)。铜及铜合金铜及铜合金阳极反应 阳极上进行的是铜和一些杂质的氧化反应。式中M为Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的元素。这些元素在铜中的含量低，其电极电位更负，因此将优先溶解进入电解液，同时铜也

17、不断地溶解到电解液中。水和硫酸根离子的氧化电位比铜正得多，其反应不可能进行。金、银和铂族金属的电位更正，不能被氧化进入电解液，最后进入阳极泥中。铜及铜合金铜及铜合金阴极反应阴极反应 阴极上进行的是铜的还原反应。阴极上进行的是铜的还原反应。 氢氢的的标标准准电电极极电电位位比比铜铜负负，且且在在铜铜阴阴极极上上的的超超电电位位，使使氢氢的的电电极极电电位位更更负负，所所以以在在正正常常电电解解条条件件下下不不会会析析出氢。电极电位比铜负的元素，也不能在阴极上析出。出氢。电极电位比铜负的元素，也不能在阴极上析出。铜及铜合金铜及铜合金铜的湿法冶金铜的湿法冶金 湿法炼铜是在常压或高压下，用溶剂浸出矿石

18、或焙烧矿中的铜，经净液使铜与杂质分离，而后用电积或置换等方法，将溶液中的铜提取出来。 对氧化矿，大多数工厂用溶剂直接浸出；对硫化矿，一般先经焙烧然后浸出焙烧矿。铜及铜合金铜及铜合金 由于湿法冶金具有环境污染少，能处理低品位矿或多金属复杂矿等特点，近年来也得到了迅速的发展。下面简单介绍几种主要湿法炼铜方法。焙烧浸出电积法 此法是目前世界上应用最广的湿法炼铜方法。菌浸出法 主要处理低品位难选复合矿和废矿。铜及铜合金铜及铜合金高压氨浸法 在高温、高氧压和高氨压下，使Cu、Ni、Co等有价金属以络合物形态进入溶液，铁以氢氧化物进入渣。此法适于处理Cu-Ni-Co或Ni-Co矿。铜及铜合金铜及铜合金 纯

19、铜含铜纯铜含铜 99.90-99.99% 99.90-99.99%，加工铜国家标准有，加工铜国家标准有9 9个个牌号：牌号：3 3个纯铜牌号、个纯铜牌号、3 3个无氧铜牌号、个无氧铜牌号、2 2个磷脱氧铜牌个磷脱氧铜牌号、号、1 1个银铜牌号；高纯铜纯度可达个银铜牌号；高纯铜纯度可达 99.99% 99.99%99.9999% 99.9999% ，又称为，又称为4N4N、5N5N、6N6N铜。铜。 工业纯铜的牌号用字母工业纯铜的牌号用字母T T加上序号表示，如加上序号表示，如T1T1，T2T2，T3T3等，数字增加表示纯度降低。等，数字增加表示纯度降低。 无氧铜用无氧铜用 “T” “T”和和“

20、U”“U”加上序号表示，如加上序号表示，如TUlTUl、TU2TU2。 用磷和锰脱氧的无氧铜，在用磷和锰脱氧的无氧铜，在TUTU后面加脱氧剂化学后面加脱氧剂化学元素符号表示，如元素符号表示，如TUPTUP、TUMnTUMn。工业纯铜的牌号及应用工业纯铜的牌号及应用4.3 4.3 纯铜纯铜铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金纯铜：电阻率：0.01673欧姆mm2/m 线膨胀数：17.610-6/导热率0100：399W/mk纯铜的性能纯铜的性能铜及铜合金铜及铜合金 导电导热性：高的导电、导热性，仅次于银而居第二位。导电导热性：高的导电、导热性，仅次于银而居第二位。 工业纯金属的导电、导热性由

21、高到低的顺序为：银、铜、铝、工业纯金属的导电、导热性由高到低的顺序为：银、铜、铝、镁、锌、镉、钴、铁、铂，锡、铅、锑。镁、锌、镉、钴、铁、铂，锡、铅、锑。 20时铜的电阻率为时铜的电阻率为1.613cm，热导率为，热导率为402WmK； 银为银为1.590cm， 银为银为419WmK。 用途：各种导线、电缆、导电牌、电器开关等导电器材和各种用途：各种导线、电缆、导电牌、电器开关等导电器材和各种冷凝管、散热管、热交换器、真空电弧炉的结晶器等。冷凝管、散热管、热交换器、真空电弧炉的结晶器等。 所有杂质和加入元素，不同程度降低铜的导电、导热性能。固所有杂质和加入元素，不同程度降低铜的导电、导热性能。

22、固溶于铜的元素溶于铜的元素(除除Ag、Cd外外)对铜的导电、导热性降低较多，而呈对铜的导电、导热性降低较多，而呈第二相析出的元素则对铜的导电、导热性降低较少。第二相析出的元素则对铜的导电、导热性降低较少。 Ti、P、Si、Fe、Co、As、Be、Mn、Al强烈降低强烈降低Cu导电性。导电性。 冷变形对铜的导电性能影响不大，与其它强化方法冷变形对铜的导电性能影响不大，与其它强化方法(如固溶强化如固溶强化)相比，冷加工后导电性的降低要小得多相比，冷加工后导电性的降低要小得多 A1203弥散强化可提高铜的强度而又不使其导电率明显下降。弥散强化可提高铜的强度而又不使其导电率明显下降。 铜及铜合金铜及铜

23、合金 耐蚀性：铜的标准电极电位为耐蚀性：铜的标准电极电位为+0.345V，比氢高，在水溶液中，比氢高，在水溶液中不能置换氢，在许多介质中化学稳定性好。不能置换氢，在许多介质中化学稳定性好。 铜在铜在大气中耐蚀性良好大气中耐蚀性良好。大气中的铜表面形成难溶于水、并与。大气中的铜表面形成难溶于水、并与基底紧密结合的碱式硫酸铜基底紧密结合的碱式硫酸铜(即铜绿，即铜绿，CuS043Cu(OH)2)或碱式碳或碱式碳酸铜酸铜(CuCO3Cu(OH)2)薄膜，防止铜继续腐蚀。薄膜，防止铜继续腐蚀。 铜在淡水及蒸汽中抗蚀性能也很好铜在淡水及蒸汽中抗蚀性能也很好。野外架设的大量导线、水。野外架设的大量导线、水管

24、、冷凝管可不另加保护。管、冷凝管可不另加保护。 铜在海水中的腐蚀速度不大铜在海水中的腐蚀速度不大，约为，约为0.05mma；加入；加入0.150.3As能显著提高铜对海水的抗蚀性。能显著提高铜对海水的抗蚀性。 铜在非氧化性的酸铜在非氧化性的酸(如盐酸如盐酸)、碱、多种有机酸、碱、多种有机酸(如醋酸、柠檬如醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸酸、脂肪酸、乳酸、草酸)中有良好的耐蚀性中有良好的耐蚀性。 铜在氧化剂和氧化性的酸铜在氧化剂和氧化性的酸(如硝酸如硝酸)中不耐蚀中不耐蚀。氨、氯化铵，氰。氨、氯化铵，氰化物，汞盐水溶液和湿润的卤族元素等，均引起铜强烈的腐蚀。化物，汞盐水溶液和湿润的卤族元素等，均

25、引起铜强烈的腐蚀。 铜在常温干燥空气中几乎不氧化，温度超过铜在常温干燥空气中几乎不氧化，温度超过100时开始氧化，时开始氧化，表面生成黑色的表面生成黑色的CuO薄膜。高温下，铜的氧化速度大为增加，并在薄膜。高温下，铜的氧化速度大为增加，并在表面上生成红色的表面上生成红色的Cu2O薄膜。薄膜。铜及铜合金铜及铜合金磁性：逆磁性物质，磁化率为磁性：逆磁性物质，磁化率为-0.08510-6，常用来制造不受磁场干，常用来制造不受磁场干扰的磁学仪器，如罗盘、航空仪器。铁磁性杂质扰的磁学仪器，如罗盘、航空仪器。铁磁性杂质(Fe、Co、Ni)在铜在铜中呈不溶状态时，即显铁磁性。用中呈不溶状态时，即显铁磁性。用

26、T1或或T2铜制造磁性仪表的结构材铜制造磁性仪表的结构材料。料。Fe是危害最大的杂质，应限制在是危害最大的杂质，应限制在0.01以下。以下。铜的机械性能铜的机械性能 软态铜：软态铜： Rm：200240MPa， 35 45HB，A：50%。硬态铜：硬态铜： Rm： 350400MPa， 110 130 HB，A：6。 铜滑移系多，易变形，退火态铜压缩铜滑移系多，易变形，退火态铜压缩8595而不产生裂纹。而不产生裂纹。 纯铜在纯铜在500600呈现呈现“中温脆性中温脆性” ，热加工需在高于脆性区，热加工需在高于脆性区温度下进行。中温脆性是低熔点金属温度下进行。中温脆性是低熔点金属Pb、Bi与与C

27、u生成分布于晶界上生成分布于晶界上的低熔点共晶体而造成热脆；在较高温度时，的低熔点共晶体而造成热脆；在较高温度时，Pb、Bi在在Cu中的固溶中的固溶度增大，微量度增大，微量Pb、Bi又固溶于铜的晶粒内，不造成危害，从而使塑又固溶于铜的晶粒内，不造成危害，从而使塑性又升高。性又升高。 铜及铜合金铜及铜合金 纯铜中的杂质分为三类：纯铜中的杂质分为三类：固溶于铜的杂质及微量元素；固溶于铜的杂质及微量元素；少量固溶于铜、与铜形成易熔共晶的杂质及微量元素；少量固溶于铜、与铜形成易熔共晶的杂质及微量元素；几乎不固溶于铜、与铜形成较高熔点的脆性化合物杂质及微量几乎不固溶于铜、与铜形成较高熔点的脆性化合物杂质

28、及微量元素。元素。 杂质元素对铜塑性的影响，取决于铜与元素的相互作用。当杂质元素对铜塑性的影响，取决于铜与元素的相互作用。当杂质元素固溶于铜时，影响不大；若杂质元素与铜形成低熔点共杂质元素固溶于铜时，影响不大；若杂质元素与铜形成低熔点共晶体，则会产生晶体，则会产生“热脆热脆”。若杂质元素与铜形成脆性化合物分布。若杂质元素与铜形成脆性化合物分布于晶界时，则产生于晶界时，则产生“冷脆冷脆”。磷：磷：700时磷在铜中溶解度为时磷在铜中溶解度为1.75，200时溶解度为时溶解度为0.4，温度下降磷在铜中的溶解度也下降。磷显著降低铜的导电、导热温度下降磷在铜中的溶解度也下降。磷显著降低铜的导电、导热性，

29、但对铜的机械性能特别是对焊接性能有益。磷常作为铜的脱性，但对铜的机械性能特别是对焊接性能有益。磷常作为铜的脱氧剂使用，并提高铜液的流动性。过量的磷会生成氧剂使用，并提高铜液的流动性。过量的磷会生成Cu3P脆性化合脆性化合物，造成物，造成“冷脆冷脆”，所以过量的磷有害。，所以过量的磷有害。 杂质及微量元素对铜压力加工性能的影响杂质及微量元素对铜压力加工性能的影响铜及铜合金铜及铜合金砷砷：熔点：熔点613，固态铜中溶解度为，固态铜中溶解度为7.5。少量。少量As对机械性能无对机械性能无明显影响，但显著降低铜的导电、导热性。砷可提高铜的再结晶明显影响，但显著降低铜的导电、导热性。砷可提高铜的再结晶温

30、度，提高铜的耐热性；砷显著提高铜的耐蚀性，冷凝铜管中均温度，提高铜的耐热性；砷显著提高铜的耐蚀性，冷凝铜管中均加入少量砷；还可改善含氧铜的加工性能。加入少量砷；还可改善含氧铜的加工性能。锑锑： 熔点熔点630，共晶温度（，共晶温度（645）下锑在铜中的固溶度）下锑在铜中的固溶度11。随温度降低，锑在铜中的溶解度急剧降低，并形成脆性随温度降低，锑在铜中的溶解度急剧降低，并形成脆性Cu3Sb，分布在晶界上而造成分布在晶界上而造成“冷脆冷脆”。锑同时造成铜的导电性和导热性。锑同时造成铜的导电性和导热性的严重降低，导电用铜的含锑量的严重降低，导电用铜的含锑量0.002。 铅铅： 熔点熔点327，几乎不

31、溶于铜，微量的铅与铜形成低熔点共晶，几乎不溶于铜，微量的铅与铜形成低熔点共晶组织组织(CuPb)，共晶温度为，共晶温度为326，共晶体最后结晶并集中在晶界，共晶体最后结晶并集中在晶界上，铅呈黑色颗粒状分布于晶界，热加工时，铅先熔化，使金属上，铅呈黑色颗粒状分布于晶界，热加工时，铅先熔化，使金属晶粒之间结合力破坏，造成晶粒之间结合力破坏，造成“热脆热脆”。铅控制在。铅控制在0.0050.05。铜及铜合金铜及铜合金铋铋： 熔点为熔点为271，不溶于，不溶于Cu中，在中，在270与与Cu生成低熔点共生成低熔点共晶晶(Cu+Bi) 。Bi在低熔点共晶中呈薄膜状分布在铜的晶界上，在低熔点共晶中呈薄膜状分

32、布在铜的晶界上，热加工时，薄膜熔化而造成热加工时，薄膜熔化而造成“热脆热脆”。Bi本身也是脆性相，使本身也是脆性相，使铜在冷态下也会变脆，所以铜在冷态下也会变脆，所以Bi不但造成不但造成“热脆热脆”，也造成，也造成“冷冷脆脆”，对铜危害严重。铋的极限含量不大于，对铜危害严重。铋的极限含量不大于0.002。硫硫：形成共晶系相图，共晶温度较高，对铜热变形影响不明：形成共晶系相图，共晶温度较高，对铜热变形影响不明显，共晶体显，共晶体(+Cu(+Cu2 2S)S)集中在晶界上，集中在晶界上，CuCu2 2S S硬而脆，致使金属硬而脆，致使金属发生发生“冷脆冷脆”。 硫的最大允许含量为硫的最大允许含量为

33、0.0050.0050.010.01。 硒，碲硒，碲：固态铜中的溶解度极小，生成：固态铜中的溶解度极小，生成CuCu2 2SeSe、CuCu2 2TeTe脆性化合脆性化合物，凝固时沿晶界析出，造成物，凝固时沿晶界析出，造成“冷脆冷脆”。铜中含。铜中含0.0030.003硒和硒和0.0050.0050.0030.003碲即可使其焊接性能恶化。碲即可使其焊接性能恶化。铜及铜合金铜及铜合金氧氧：不固溶于铜，与铜形成高熔点脆性化合物：不固溶于铜，与铜形成高熔点脆性化合物Cu2O，含氧铜凝固时，含氧铜凝固时，氧以共晶体氧以共晶体(Cu+Cu2O) 分布在晶界上。共晶温度很高分布在晶界上。共晶温度很高(1

34、066)，对，对热变形性能不产生影响，但热变形性能不产生影响，但Cu2O硬而脆，使冷变形产生困难，导使硬而脆，使冷变形产生困难，导使“冷脆冷脆”。含氧铜在氢或还原性气氛中退火时，会出现。含氧铜在氢或还原性气氛中退火时，会出现“氢病氢病”。 “氢病氢病”的本质：退火时，氢或还原性气氛易于渗入铜中与的本质：退火时，氢或还原性气氛易于渗入铜中与CuO的氧化合而形成水蒸气或的氧化合而形成水蒸气或CO2。 100g含氧含氧0.01的铜在氢气中退火，会的铜在氢气中退火，会形成形成140cm3的蒸汽。生成的水蒸汽无的蒸汽。生成的水蒸汽无法扩散，在铜中形成很高的压力，使法扩散，在铜中形成很高的压力，使铜遭到破

35、坏。含氧量达铜遭到破坏。含氧量达0.005的铜，的铜，即出现即出现“氢病氢病”。 根据氧含量和生产方法，纯铜可分根据氧含量和生产方法，纯铜可分无氧铜、脱氧铜和纯铜三类，其中只无氧铜、脱氧铜和纯铜三类，其中只有无氧铜才能在高温还原性气氛中加有无氧铜才能在高温还原性气氛中加工使用。工使用。铜及铜合金铜及铜合金纯铜纯铜 形变退火形变退火 退火孪晶退火孪晶铜及铜合金铜及铜合金0.045% O铸态，网状铸态，网状热加工态，颗粒状热加工态，颗粒状400的的H2电解铜组织电解铜组织铜及铜合金铜及铜合金无氧铜组织无氧铜组织铸态铸态热加工态热加工态8000.5h的的H2铜及铜合金铜及铜合金脱氧铜组织脱氧铜组织铜

36、及铜合金铜及铜合金4.4 铜合金铜合金黄铜黄铜：简单黄铜：CuZn二元合金。“H 数字” 。如H70：含铜量为70，其余为锌。 复杂黄铜：Cu-Zn合金中加入少量铅、锡、铝、锰等组成的多元合金。第三组元为铅的称铅黄铜、为铝的称铝黄铜：HSn70-1：含70Cu、1Sn、余为锌的锡黄铜。HMn57-31：57Cu、3Mn、1Al、余为锌的锰黄铜；HAl66-632：66Cu、6Al、3Fe、2Mn、余Zn的铝黄铜白铜：铜为基、镍为主要合金元素的铜合金。“B数字” 。 如：BlO为10Ni、余为铜；B30为30%Ni、余Cu的铜镍合金。青铜：除黄铜、白铜之外的铜合金。“Q主加元素符号及数字” 按主

37、加元素(Sn、Al、Be等)命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜，如QSn6.5-0.1为6.5Sn、0.1P、余为铜的锡磷青铜。QA15为5A1、余为铜的铝青铜。QBe2为2%Be、余下为铜的铍青铜。 铜合金分类与牌号铜合金分类与牌号铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金普通黄铜的普通黄铜的相组成及各相组成及各相的特性相的特性 Cu-Zn二元系相图中的相有、。 黄铜黄铜普通黄铜普通黄铜37.532.536.8铜及铜合金铜及铜合金 相相：以铜为基的固溶体。 晶格常数随锌含量增加而增大，锌在铜中的溶解度与一般合金相反，随温

38、度降低而增加，在456时固溶度达最大值(39Zn)；之后，锌在铜中的溶解度随温度的降低而减少。 含锌25左右合金，存在Cu3Zn化合物的两种有序化转变： 450左右：无序固溶体l有序固溶体 217左右：l有序固溶体2有序固溶体。 相塑性良好，可进行冷热加工，并具有良好焊接性能。 相相：以电子化合物CuZn为基的体心立方晶格固溶体。冷却时：468456，无序相成有序相。塑性低，硬而脆，冷加工困难，所以含有相的合金不适宜冷加工。但加热到有序化温度以上，后，又具有良好塑性。相高温塑性好，可进行热加工。 相相：以电子化合物Cu5Zn8为基的复杂立方晶格固溶体。硬而脆，难以压力加工，无法应用。工业用黄铜

39、的锌含量均小于46，避免出现相。铜及铜合金铜及铜合金 H70黄铜的铸态组织及变形后退火组织 按退火组织，工业用黄铜分为黄铜和+两相黄铜。 w wZnZn3636的的黄铜黄铜：H96H65为单相黄铜，黄铜的铸态组织中存在树枝状偏析，枝轴部分含铜较高，不易腐蚀；呈亮色，枝间部分含锌较多，易腐蚀，故呈暗色。变形及再结晶退火后，得到等轴的晶粒，而且出现很多退火孪晶，这是铜合金形变后退火组织的特点。铜及铜合金铜及铜合金H62双相黄铜双相黄铜 退火退火 白白+黑黑铜及铜合金铜及铜合金 +黄铜黄铜：3646Zn，如H62至H59。凝固时发生包晶反应形成相，凝固后的合金为单相组织；冷至+两相区时，自相中析出相

40、，残留的相冷至有序转变温度时(456)，无序相转变为有序相，室温下合金为+两相组织。铸态+黄铜，相呈亮色(因含锌少，腐蚀浅), 相呈黑色(因含锌多，腐蚀深)。经变形和再结晶退火后，相具有挛晶特征。 铜及铜合金铜及铜合金普通黄铜性能变化与锌含量的关系普通黄铜性能变化与锌含量的关系物理性能物理性能：普通黄铜密度随wZn增加而下降，而线膨胀系数随wZn增加而上升。电导率、热导率在区随wZn增加而下降；wZn39，合金中出现，电导率又上升， wZn为50时达峰值。力学性能力学性能：wZn30时，随wZn增加，Rm和A同时增大，对固溶强化的合金来说，这种情况是极少有的， wZn在3032%时，A达最大值

41、。之后，随相的出现、增多，塑性急剧下降； Rm 则一直增加，并当wZn45时， Rm 值达最大。 wZn45，相全部消失，组织为硬脆的相，导致Rm 急剧下降。变形和退火后的性能变形和退火后的性能：相随wZn增加，其强度、塑性均增加；当wZn为30时，塑性最好，适于深冲压和冷拉，大量用于制造炮弹壳，H70黄铜又称为“炮弹黄铜炮弹黄铜”。相强度更高，但室温下呈有序状态，塑性很低。相在室温下则更硬而脆。铜及铜合金铜及铜合金 黄铜在200600温度范围内均存在中温低塑性区中温低塑性区。这是微量杂质(铅、锑、铋等)所致，这些杂质与铜生成低熔点共晶并凝聚在晶界上，形成低熔点共晶薄膜，从而造成热加工过程的“

42、热脆”。黄铜的塑性会随温度升高而重新显著增加，因这些杂质在高温时的溶解度明显增加。脆性区温度范围与锌含量有关。 加入微量混合稀土或锂、钙、锆、铈等可与杂质形成高熔点化合物的元素，均有效减轻或消除杂质的有害影响，从而消除热脆性。如铈与铅、铋形成Pb2Ce及Bi2Ce等高熔点化合物。 黄铜的热加工应在高于脆性区的温度下进行；+黄铜室温塑性较低，只能热变形、要加热到相区热轧，但温度不能太高，因相长大得快，以保留少量相为宜，利用残留相限制晶粒长大。所以，热变形温度通常选择在(+)相变温度附近。铜及铜合金铜及铜合金 黄铜在大气、淡水或蒸汽中耐蚀性好，腐蚀速度约为0.00250.025mm/a；在海水中的

43、腐蚀速度为0.00750.1mma。脱锌和应力腐蚀破坏(季裂)是黄铜最常见的两种腐蚀形式。 脱锌脱锌：出现在含锌较高的黄铜、特别是+黄铜中。锌电极电位远低于铜，在中性盐水溶液中锌首先被溶解，铜呈多孔薄膜残留在表面，并与表面下的黄铜组成微电池，使黄铜成为阳极而被加速腐蚀。加入0.020.06As可防止脱锌。 应力腐蚀应力腐蚀：即“季裂季裂”或“自裂自裂”，指黄铜产品存放期间产生自动破裂的现象。它是产品内残余应力与腐蚀介质氨、SO2及潮湿空气的联合作用产生的。黄铜含Zn量越高，越易自裂。 为避免黄铜自裂，所有黄铜冷加工制品或半制品，均需进行低温(260300)退火来消除制品在冷加工时产生的残留内应

44、力。此外，在黄铜中加人0.020.06As或1.01.5Si也能明显降低其自裂倾向。铜及铜合金铜及铜合金普通黄铜中杂质：普通黄铜中杂质： 铅、铋、锑、磷、砷和铁等。铅、铋、锑、磷、砷和铁等。铅铅： 在单相黄铜中是有害杂质，由于它熔点低，几乎不溶于黄铜中，所以它主要分布在晶界上。铅含量大于0.03时，黄铜在热加工时出现热脆；但对冷加工性能无明显影响。 在+两相黄铜中，铅的允许含量可比黄铜高一些，因为两相黄铜在加热和冷却过程中，会发生固态相变，使铅大部分转入晶内，减轻有害影响。少量铅可提高两相黄铜的切屑性能，使加工件表面获得高的光洁度。铋铋： 呈连续脆性薄膜分布在黄铜晶界上，既产生热脆性，又产生冷

45、脆性，对黄铜的危害性远比铅为大，在及+黄铜中要求0.002Bi。 减轻Pb和Bi有害影响的有效途径是加入能与这些杂质形成弥散的高熔点金属化合物的元素，如Zr可分别与Pb、Bi形成高熔点稳定化合物ZrxPby(2000)和ZrxBiy。(熔点2200)。铜及铜合金铜及铜合金锑锑： 随温度下降，锑在黄铜中溶解度急剧减小；在锑含量小于0.1时，就会析出脆性化合物Cu2Sb，呈网状分布在晶界上，严重损害黄铜的冷加工性能。锑还促使黄铜产生热脆性，因锑在固态铜中的共晶温度为645，所以，锑是黄铜中的有害杂质。加入微量锂可与锑形成高熔点的Li3Sb(熔点1145)，从而减轻锑对黄铜塑性的有害影响。砷砷： 室

46、温时砷在黄铜中的溶解度0.1，过量的砷则产生脆性化合物Cu3As，分布在晶界上，降低黄铜塑性。黄铜中加入0.020.05As，可防止黄铜脱锌。砷使黄铜制品表面形成坚固的保护膜，提高黄铜对海水的耐蚀性。铜及铜合金铜及铜合金普通黄铜性能变化规律普通黄铜性能变化规律 其导电、导热性随Zn含量的增加而下降，而机械性能(抗拉强度、硬度)则随Zn含量的增加而上升；二元黄铜在工业上的应用，主要根据其性能来选择。H96、H90和H85：良好的电导率、热导率和耐蚀性，有足够的强度和良好的冷、热加工性能，被大量采用来制作冷凝管、散热管、散热片、冷却设备及导电零件等。H70、H68：高的塑性和较高的强度，冷成型性能

47、特别好，适于用冷冲压或深拉法制造各种形状复杂的零件。H62：+黄铜，高的强度，在热态下塑性良好；冷态下塑性也比较好，切削加工性好，耐蚀，易焊接，以板材，棒材、管材、线材等供工业大量使用，应用广，有“商业黄铜”之称。H59：强度高；含锌量高，能承受热态压力加工，有一般的耐蚀性，多以棒材和型材应用于机械制造业。铜及铜合金铜及铜合金代号代号化学成分化学成分, %机械性能机械性能CuZn加工加工状态状态RmMPaA%HBH969597余量余量退火退火25035H807981余量余量退火退火27050H686770余量余量退火退火30040H595760余量余量退火退火变形变形300420255103铜

48、及铜合金铜及铜合金 铜锌合金中加入少量锡、铝、锰、铁、硅、镍、铅等元素，构铜锌合金中加入少量锡、铝、锰、铁、硅、镍、铅等元素，构成多元合金，即为复杂黄铜成多元合金，即为复杂黄铜。 加入的合金元素使铜锌系中的加入的合金元素使铜锌系中的(+)相界向左移动相界向左移动(缩小缩小区区)或向右移动或向右移动(扩大扩大区区)。即。即：“复杂黄铜组织复杂黄铜组织=增加或减少锌含增加或减少锌含量的简单黄铜组织量的简单黄铜组织”。 铜锌合金中加入铜锌合金中加入1硅后的组织，即相当于铜锌合金中增加硅后的组织，即相当于铜锌合金中增加10锌的组织，即称硅的锌的组织，即称硅的“锌当量系数锌当量系数”为为10。硅的锌当量

49、系数为正。硅的锌当量系数为正值，急剧缩小值，急剧缩小区。若在铜锌合金中加入区。若在铜锌合金中加入1镍，则合金的组织相当镍，则合金的组织相当于合金中减少于合金中减少1.5锌的合金组织，故镍的锌的合金组织，故镍的“锌当量系数锌当量系数”为为1.5，镍的锌当量系数是负值，使，镍的锌当量系数是负值，使区扩大。区扩大。 铜锌合金加入其它元素后产生的相区变化，可根据铜锌合金加入其它元素后产生的相区变化，可根据“虚拟锌含虚拟锌含量量”来推算。如：来推算。如：HAl66-6-3-2(66Cu-6Al-3Fe2Mn，余为锌，余为锌)的的“虚拟锌含量虚拟锌含量”为为48.6，48.6 Zn的合金具有单相的合金具有

50、单相组织。组织。复杂黄铜复杂黄铜铜及铜合金铜及铜合金 复杂黄铜中的复杂黄铜中的相及相及相是多元复杂固溶体，其强化效果较大，相是多元复杂固溶体，其强化效果较大，而普通黄铜中的而普通黄铜中的及及相是简单的相是简单的Cu-Zn固溶体，其强化效果较低。固溶体，其强化效果较低。锌当量相同，多元固溶体与简单二元固溶体的性质不同。锌当量相同，多元固溶体与简单二元固溶体的性质不同。铅的作用及铅黄铜铅的作用及铅黄铜： 铅提高黄铜的切削性能，使零件获得高的光洁度，同时提高合铅提高黄铜的切削性能，使零件获得高的光洁度，同时提高合金的耐磨性。单相金的耐磨性。单相铅黄铜可冷轧或热挤，而铅黄铜可冷轧或热挤，而(+)两相铅

51、黄铜只两相铅黄铜只能热轧、热挤。能热轧、热挤。 为了改善热脆性，为了改善热脆性，HPb59-1中加入中加入0.005稀土，可细化晶粒，稀土，可细化晶粒，使使Pb分布均匀，或加入分布均匀，或加入0.1Al，可显著改善热脆性，提高热轧温，可显著改善热脆性，提高热轧温度上限，使铅黄铜可在度上限，使铅黄铜可在720750进行热轧。进行热轧。 铅黄铜有极好的切削性能，耐磨、高强、耐蚀、导电性好，它铅黄铜有极好的切削性能，耐磨、高强、耐蚀、导电性好，它以棒材，扁材、带材等广泛供应汽车、拖拉机、钟表、电器等工业，以棒材，扁材、带材等广泛供应汽车、拖拉机、钟表、电器等工业，用以制作各种螺丝、螺母、电器插座、钟

52、表零件等。用以制作各种螺丝、螺母、电器插座、钟表零件等。复杂黄铜的性能复杂黄铜的性能铜及铜合金铜及铜合金锡的作用及锡黄铜锡的作用及锡黄铜： 锡抑制黄铜脱锌，提高黄铜耐蚀性。锡黄铜在淡水及海锡抑制黄铜脱锌，提高黄铜耐蚀性。锡黄铜在淡水及海水中均耐蚀，故称水中均耐蚀，故称“海军黄铜海军黄铜”。加入。加入0.020.05As可进可进一步提高耐蚀性。锡还能提高合金的强度和硬度，常用锡黄一步提高耐蚀性。锡还能提高合金的强度和硬度，常用锡黄铜含铜含1Sn，含锡量过多会降低塑性。，含锡量过多会降低塑性。 锡黄铜热、冷压力加工性能好。但锡黄铜热、冷压力加工性能好。但HSn70-1在热压力加在热压力加工时易裂，

53、需要严格控制杂质含量工时易裂，需要严格控制杂质含量(如如Pb 0.03)，铜取上限，铜取上限(71)，锡取下限，锡取下限(1.0l.2)，这样，在，这样，在700720热轧热轧或或670720热挤，可获得良好效果。热挤，可获得良好效果。 锡黄铜主要用于海轮、热电厂制作高强，耐蚀冷凝管、锡黄铜主要用于海轮、热电厂制作高强，耐蚀冷凝管、热交换器，船舶零件等。热交换器，船舶零件等。铜及铜合金铜及铜合金铝的作用及铝黄铜铝的作用及铝黄铜 黄铜中加入少量铝能在合金表面形成坚固的氧化膜，黄铜中加入少量铝能在合金表面形成坚固的氧化膜，提高合金对气体、溶液、高速海水的耐蚀性；铝的锌当量提高合金对气体、溶液、高速

54、海水的耐蚀性；铝的锌当量系数高，形成系数高，形成相的趋势大，强化效果高，能显著提高合金相的趋势大，强化效果高，能显著提高合金的强度和硬度。铝含量增高时，将出现的强度和硬度。铝含量增高时，将出现相，剧烈降低塑性，相，剧烈降低塑性，使晶粒粗化。为了使合金能进行冷变形，铝含量应低于使晶粒粗化。为了使合金能进行冷变形，铝含量应低于4。 含含2Al、20Zn的铝黄铜，其热塑性最高。加入的铝黄铜，其热塑性最高。加入0.05As及及0.01Be或或0.4Sb及及0.01Be可进一步提高铝黄铜可进一步提高铝黄铜的抗脱锌腐蚀能力。的抗脱锌腐蚀能力。HAl772用量最大，主要是制成高强、用量最大，主要是制成高强、

55、耐蚀的管材，广泛用做海船和发电站的冷凝器等。耐蚀的管材，广泛用做海船和发电站的冷凝器等。 铝黄铜的颜色随成分而变化，通过调整成分，可获得铝黄铜的颜色随成分而变化，通过调整成分，可获得金黄色的铝黄铜，作为金粉涂料的代用品。金黄色的铝黄铜，作为金粉涂料的代用品。铜及铜合金铜及铜合金锰的作用及锰黄铜锰的作用及锰黄铜： 锰起固溶强化作用，少量的锰可提高黄铜的强度、硬度。锰起固溶强化作用，少量的锰可提高黄铜的强度、硬度。锰黄铜能较好地承受热、冷压力加工。锰能显著升高黄铜在锰黄铜能较好地承受热、冷压力加工。锰能显著升高黄铜在海水、氯化物和过热蒸汽中的耐蚀性。锰黄铜、特别是同时海水、氯化物和过热蒸汽中的耐蚀

56、性。锰黄铜、特别是同时加有铝、锡或铁的锰黄铜广泛用于造船及军工等部门。加有铝、锡或铁的锰黄铜广泛用于造船及军工等部门。 Cu-Zn-Mn Cu-Zn-Mn系合金的颜色与含锰量有关，随系合金的颜色与含锰量有关，随MnMn量的增加，量的增加，其颜色逐靳由红变黄，由黄变白，含其颜色逐靳由红变黄，由黄变白，含63.563.5CuCu，24.524.5ZnZn，1212MnMn的黄铜，具有良好的机械性能、工艺性能和耐蚀性，的黄铜，具有良好的机械性能、工艺性能和耐蚀性，已部分地代含镍白铜应用于工业上。已部分地代含镍白铜应用于工业上。铜及铜合金铜及铜合金组组 别别代代 号号主要化学成分主要化学成分, %机械

57、性能机械性能(变形变形)Cu其它其它RmMPaA%HBPb黄铜黄铜HPb 63-3HPb 60-162.065.059.061.0Pb 2.43.0Pb 0.61.060061054Sn黄铜黄铜HSn 90-1HSn 62-188.091.061.063.0Sn 0.250.75Sn 0.71.152070054148Al黄铜黄铜HAl77-276.079.0Al 1.82.665012170Si黄铜黄铜HSi 65-1.5-363.566.5Si 1.02.0Pb 2.53.56008160Mn黄铜黄铜Fe黄铜黄铜HMn 58-2HFe 59-1-157.060.057.060.0Mn 1.

58、01.2Fe 0.61.27007001010175160Ni黄铜黄铜HNi 65-564.067.0Ni 5.06.57004铜及铜合金铜及铜合金 除黄铜、白铜之外的铜合金统称青铜，是由除黄铜、白铜之外的铜合金统称青铜，是由Sn、Al、Be、Si、Mn、Cr、Cd、Zr、Ti等与铜组成的铜合金。等与铜组成的铜合金。 锡青铜锡青铜：其主要合金成分是锡其主要合金成分是锡。 特殊青铜特殊青铜（无锡青铜）（无锡青铜）：其主要成分为除锡外的其它合金元其主要成分为除锡外的其它合金元素。素。 青铜按主添元素（如青铜按主添元素（如Sn、Al、Be等）分别命名为锡青铜、等）分别命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜等。

59、铝青铜、铍青铜等。 以以“Q+主加元素符号主加元素符号+除铜外的成分数字组除铜外的成分数字组”表示。表示。QSn6.5-0.l： 6.5%Sn、0.1P，余为铜的锡青铜，余为铜的锡青铜QAl10-3-1.5：10A1、3Fe、1.5Mn，余为铜的铝青铜。，余为铜的铝青铜。青青 铜铜铜及铜合金铜及铜合金 最古老的铜合金。用于鼎、钟、武器、铜镜等。耐蚀、耐磨、弹性好和铸件体积收缩率小等。锡青铜有三大用途：高强、弹性材料：如弹簧、弹片、弹性元件。耐磨材料：如滑动轴承的轴套、齿轮等耐磨零件。铸件体积收缩小、耐蚀，用来制作艺术铸件，如铜像等。二元锡青铜的组织二元锡青铜的组织 铜锡相图中有两个包晶反应和三

60、个共析反应。 相相：相在520时的共析分解产物。在350分解成+相。、为高温相，随温度降低而分解，因此，在一般条件下它们实际上不可能出现。 相分解速度慢，即使在20锡以下的合金中，不存在相。锡青铜实际存在的组织为：低锡合金(QSn4-0.3和QSn4-3)，变形和退火后为固溶体组织固溶体组织。高锡合金，由固溶体和共析体固溶体和共析体+组成。锡青铜锡青铜铜及铜合金铜及铜合金 铜及铜合金铜及铜合金ZQSn-10 铸态铸态 +（+）共析）共析富锡富锡相相富铜富铜相相铜及铜合金铜及铜合金二元锡青铜的性能二元锡青铜的性能铸造性能：铸造性能： 铜锡合金结晶温度间隔可达铜锡合金结晶温度间隔可达150160，

61、流动性差；锡在铜中，流动性差；锡在铜中扩散慢，熔点相差大，枝晶偏析严重，枝晶轴富铜，呈黑色；基底扩散慢，熔点相差大，枝晶偏析严重，枝晶轴富铜，呈黑色；基底富锡，呈亮色。铸锭在进行压力加工前要进行均匀化退火，并经多富锡，呈亮色。铸锭在进行压力加工前要进行均匀化退火，并经多次压力加工和退火后，才基本上消除枝晶偏析。次压力加工和退火后，才基本上消除枝晶偏析。 锡青铜凝固时不形成集中缩孔，只形成沿铸件断面均匀分布在锡青铜凝固时不形成集中缩孔，只形成沿铸件断面均匀分布在枝晶间的分散缩孔，所以，铸件致密性差，在高压下容易渗漏，不枝晶间的分散缩孔，所以，铸件致密性差，在高压下容易渗漏，不适于铸造密度和气密性

62、要求高的零件。适于铸造密度和气密性要求高的零件。 锡青铜线收缩率为锡青铜线收缩率为1.451.5，热裂倾向小，利于获得断面厚，热裂倾向小，利于获得断面厚薄不均、尺寸要求精确的复杂铸件和花纹清晰的工艺美术品。薄不均、尺寸要求精确的复杂铸件和花纹清晰的工艺美术品。 锡青铜存在锡青铜存在“反偏析反偏析” ：凝固时铸件富锡的易熔组分在体积收：凝固时铸件富锡的易熔组分在体积收缩和析出气体的作用下，由中心向表面移动，使铸件心部锡含量低缩和析出气体的作用下，由中心向表面移动，使铸件心部锡含量低于表面的现象。于表面的现象。 “反偏析反偏析”明显时，铸件表面出现灰白色斑点或析出物形状的明显时，铸件表面出现灰白色

63、斑点或析出物形状的所谓所谓“锡汗锡汗”。这些脆性析出物含锡。这些脆性析出物含锡1518，由，由相组成。相组成。铜及铜合金铜及铜合金机械性能机械性能： 锡青铜的性能与含锡量及组织有关。在锡青铜的性能与含锡量及组织有关。在相区，相区，SnSn含量增加，含量增加，RmRm及塑性均增大，在大约及塑性均增大，在大约1010SnSn附近，塑性最好，在附近，塑性最好，在21212323SnSn附近附近RmRm最大。最大。相相(Cu(Cu3l3lSnSn8 8) )硬而脆，随着硬而脆，随着相增多，相增多， Rm Rm升高，其升高，其后急剧下降。后急剧下降。 工业用合金中，锡的含量为工业用合金中，锡的含量为3

64、31414；变形合金含锡变形合金含锡8 8，且含磷、锌或铅等。且含磷、锌或铅等。抗蚀性能抗蚀性能： 锡青铜在大气、水蒸气和海水中具有很高的化学稳定性，在锡青铜在大气、水蒸气和海水中具有很高的化学稳定性，在海水中的耐蚀性比紫铜、黄铜优良。所以，对暴露在海水、海风海水中的耐蚀性比紫铜、黄铜优良。所以，对暴露在海水、海风和大气中的船舶和矿山机械，广泛应用锡青铜铸件。但盐酸和大气中的船舶和矿山机械，广泛应用锡青铜铸件。但盐酸、硝硝酸酸、钠碱溶液钠碱溶液、氨溶液及甲醇溶液强烈腐蚀锡青铜。氨溶液及甲醇溶液强烈腐蚀锡青铜。 二元锡青铜易偏析，不致密，机械性能得不到保证，故很少二元锡青铜易偏析，不致密，机械性

65、能得不到保证，故很少应用。为了改善二元锡青铜的工艺和使用性能，工业用锡青铜都应用。为了改善二元锡青铜的工艺和使用性能，工业用锡青铜都分别加有锌、磷、铅、镍等元素，组成多元锡青铜。分别加有锌、磷、铅、镍等元素，组成多元锡青铜。铜及铜合金铜及铜合金磷的作用及锡磷青铜磷的作用及锡磷青铜 锡青铜熔炼时用磷脱氧，微量磷（锡青铜熔炼时用磷脱氧，微量磷（0.3）能有效地提高）能有效地提高合金的机械性能。压力加工锡磷青铜，含磷量不超过合金的机械性能。压力加工锡磷青铜，含磷量不超过0.4，此时锡青铜力学和工艺性能最好，有高的弹性极限、弹性模量此时锡青铜力学和工艺性能最好，有高的弹性极限、弹性模量和疲劳极限和疲劳

66、极限(100106次循环时达次循环时达250280MPa)，用于制作弹，用于制作弹簧、弹片及弹性元件。簧、弹片及弹性元件。 磷在锡青铜中溶解度小，且随锡含量增加、温度降低，溶磷在锡青铜中溶解度小，且随锡含量增加、温度降低，溶解度显著减小解度显著减小；室温时磷在锡青铜中的极限溶解度为室温时磷在锡青铜中的极限溶解度为0.2左右。左右。含磷过多将形成含磷过多将形成628的三元共晶的三元共晶+Cu3P，在热轧时磷化物，在热轧时磷化物共晶处于液态，造成热脆。磷增加流动性，但加大反偏析程度。共晶处于液态，造成热脆。磷增加流动性，但加大反偏析程度。 磷化物硬度高，耐磨。磷化物磷化物硬度高，耐磨。磷化物+相作

67、硬质相，为轴承合相作硬质相，为轴承合金创造了所必需的条件，所以在铸造耐磨锡青铜中，磷含量可金创造了所必需的条件，所以在铸造耐磨锡青铜中，磷含量可达达1.2。 合金元素的作用及各种锡青铜的性能合金元素的作用及各种锡青铜的性能铜及铜合金铜及铜合金锌的作用及锡锌青铜锌的作用及锡锌青铜： 锌缩小锡青铜的结晶温度间隔，减少偏析，提高流动性，锌缩小锡青铜的结晶温度间隔，减少偏析，提高流动性，促进脱氧除气，提高铸件密度。锌能大量溶入促进脱氧除气，提高铸件密度。锌能大量溶入固溶体中，改固溶体中，改善合金的机械性能。含锌加工锡青铜均具有单相善合金的机械性能。含锌加工锡青铜均具有单相固溶体组织固溶体组织（如（如Q

68、Sn4-3QSn4-3）；锡锌青铜的含锌量在）；锡锌青铜的含锌量在2 24 4时，具有良好的机时，具有良好的机械性能和抗蚀性能，用于制造弹簧、弹片等弹性元件、化工器械性能和抗蚀性能，用于制造弹簧、弹片等弹性元件、化工器械、耐磨零件和抗磁零件等。械、耐磨零件和抗磁零件等。铅的作用及锡铅青铜铅的作用及锡铅青铜： 铅不固溶于青铜，以纯组元存在，呈黑色夹杂物分布在枝铅不固溶于青铜，以纯组元存在，呈黑色夹杂物分布在枝晶之间，可改善切削和耐磨性。含铅低时晶之间，可改善切削和耐磨性。含铅低时( (如如1 12 2) )主要改善主要改善切削性，含铅高时切削性，含铅高时(4(45 5) )用作轴承材料，降低摩擦

69、系数。所用作轴承材料，降低摩擦系数。所以锡铅青铜用以制造耐蚀、耐磨、易切削零件或轴套、轴承内以锡铅青铜用以制造耐蚀、耐磨、易切削零件或轴套、轴承内衬等零件。衬等零件。 微量微量ZrZr、B B、TiTi可细化晶粒，改善锡青铜的机械性能和冷热可细化晶粒，改善锡青铜的机械性能和冷热加工性能。加工性能。AsAs、SbSb、BiBi降低锡青铜塑性，对冷热加工有害。降低锡青铜塑性，对冷热加工有害。铜及铜合金铜及铜合金 简单铝青铜简单铝青铜：只含铝的为简单铝青铜只含铝的为简单铝青铜。 复杂铝青铜复杂铝青铜：除铝外另含铁、镍、锰等其它元素的多元合金。除铝外另含铁、镍、锰等其它元素的多元合金。 含含AlAl小

70、于小于7 7的合金在所有温度下均具有单相的合金在所有温度下均具有单相固溶体组织。固溶体组织。相塑性好，易加工。相塑性好，易加工。 实际生产条件下，实际生产条件下，7 78 8AlAl的合金组织中便有的合金组织中便有+2 2共析体。共析体。2 2是硬脆相是硬脆相(520HV)(520HV)，它使硬度、强度升高，塑性下降。含，它使硬度、强度升高，塑性下降。含9.49.415.615.6AlAl的合金缓慢冷却到的合金缓慢冷却到565565时，发生时，发生+2 2转变，形成共转变，形成共析体组织。析体组织。(+(+2 2) )共析体组织与退火钢中的珠光体相似，具有明共析体组织与退火钢中的珠光体相似，具

71、有明显的片层状特征。显的片层状特征。 单相区快速淬火时，共析转变受阻，此时的相变过程为：单相区快速淬火时，共析转变受阻，此时的相变过程为： 无序无序有序有序1 11 1 。 Cu-Al Cu-Al系的马氏体是系的马氏体是热弹性马氏体，热弹性马氏体，具有形状记忆效应。但在具有形状记忆效应。但在AlAl浓度高的浓度高的Cu-AlCu-Al二元系合金中，即使快速淬火也不能阻止二元系合金中，即使快速淬火也不能阻止2 2相的相的析出，不出现热弹性马氏体相变，所以添加析出，不出现热弹性马氏体相变，所以添加NiNi抑制抑制CuCu或或A1A1的扩散，的扩散，使使相稳定，以便通过淬火获得热弹性马氏体。相稳定，

72、以便通过淬火获得热弹性马氏体。铝青铜铝青铜铜及铜合金铜及铜合金 铜及铜合金铜及铜合金二元铝青铜的性能二元铝青铜的性能(1)(1)机械性能：其强度和塑性随铝含量的增加而升高，塑性在铝机械性能：其强度和塑性随铝含量的增加而升高，塑性在铝含量含量4 4左右达最大值，其后下降，而强度在左右达最大值，其后下降，而强度在1010AlAl左右达最大左右达最大值。工业铝青铜含铝量在值。工业铝青铜含铝量在5 51111范围内。铝青铜具有机械性能范围内。铝青铜具有机械性能高、耐蚀、耐磨、冲击时不发生火花等优点。高、耐蚀、耐磨、冲击时不发生火花等优点。单相合金塑性好，单相合金塑性好，能进行冷热压力加工。能进行冷热压

73、力加工。(+)(+)合金能承受热压力加工，但主要合金能承受热压力加工，但主要用挤压法获得制品，不能进行冷变形。用挤压法获得制品，不能进行冷变形。(2)(2)铸造性能：铝青铜结晶温度间隔仅铸造性能：铝青铜结晶温度间隔仅10108080，流动性好，不，流动性好，不形成分散缩孔，易得致密铸件，成分偏析也不严重。但易生成集形成分散缩孔，易得致密铸件，成分偏析也不严重。但易生成集中缩孔，易形成粗大柱状晶，使压力加工变得困难。为防止铝青中缩孔，易形成粗大柱状晶，使压力加工变得困难。为防止铝青铜晶粒粗大，除严格控制铝含量外，还用复合变质剂铜晶粒粗大，除严格控制铝含量外，还用复合变质剂( (如如Ti+V+BT

74、i+V+B等等) )细化晶粒。加细化晶粒。加TiTi和和MnMn能有效改善其冷、热变形性能。能有效改善其冷、热变形性能。(3)(3)耐蚀性：铝青铜的耐蚀性比黄铜、锡青铜好，在大气、海水耐蚀性：铝青铜的耐蚀性比黄铜、锡青铜好，在大气、海水和大多数有机酸和大多数有机酸( (柠檬酸、醋酸、乳酸等柠檬酸、醋酸、乳酸等) )溶液中均有很高的耐蚀溶液中均有很高的耐蚀性性J J在某些硫酸盐，苛性碱、酒石酸等溶液中的耐蚀性也较好。在某些硫酸盐，苛性碱、酒石酸等溶液中的耐蚀性也较好。 铜及铜合金铜及铜合金QAL10 铸态铸态 (白色白色)+(+2)共析共析(黑色黑色)铜及铜合金铜及铜合金QAL10 固溶处理固溶

75、处理930淬火淬火 1(相当于相当于M)铜及铜合金铜及铜合金合金元素的影响合金元素的影响 (1)(1)锰锰: : 显著降低铝青铜显著降低铝青铜相的共析转变温度和速度，稳定相的共析转变温度和速度，稳定相，相，推迟推迟(+(+2 2) )，避免，避免“自发回火自发回火”脆性。溶解于铝青铜中的锰，脆性。溶解于铝青铜中的锰，可提高机械性能和耐蚀性。可提高机械性能和耐蚀性。0.30.30.50.5MnMn能减少热轧开裂，提高成能减少热轧开裂，提高成品率，改善冷、热变形能力。品率，改善冷、热变形能力。 (2)(2)铁铁: : 少量铁能溶于锡青铜少量铁能溶于锡青铜固溶体中，显著提高机械性能；含固溶体中，显著

76、提高机械性能；含量高时以量高时以FeFe3 3AlAl析出，使机械性能变坏，抗蚀性恶化，铝青铜中析出，使机械性能变坏，抗蚀性恶化，铝青铜中FeFe加加入量不超过入量不超过5 5。FeFe能细化晶粒，阻碍再结晶，加入能细化晶粒，阻碍再结晶，加入0.50.51 1的的FeFe就能使单相或两相铝青铜的晶粒变细。就能使单相或两相铝青铜的晶粒变细。FeFe能使铝青铜中的原子扩散能使铝青铜中的原子扩散速度减慢，增加速度减慢，增加相的稳定性，抑制引起合金变脆的相的稳定性，抑制引起合金变脆的(+(+2 2) )自行回火现象，显著减少合金的脆性。自行回火现象，显著减少合金的脆性。(3)(3)镍：显著提高铝青铜的

77、强度、硬度、热稳定性、耐蚀性和再结镍：显著提高铝青铜的强度、硬度、热稳定性、耐蚀性和再结晶温度。加晶温度。加NiNi的铝青铜可热处理强化，的铝青铜可热处理强化，Cu-14Al-4Ni(Cu-14Al-4Ni(重量重量) )为具为具有有形状记忆效应形状记忆效应的合金。的合金。铜及铜合金铜及铜合金 铝青铜中同时添加镍和铁，能获得更佳的性能。含铝青铜中同时添加镍和铁，能获得更佳的性能。含8 81212AlAl，4 46 6 NiNi，4 46 6FeFe的的Cu-Al-Ni-FeCu-Al-Ni-Fe四元合金，四元合金，其组织中会出现其组织中会出现K K相：相： 当当w wNiNiw wFeFe时，

78、时，K K相呈层状析出；相呈层状析出； 当当w wNiNiw wFeFe时，时，K K相呈块状；相呈块状； 当当w wNiNiwwFeFe时，时，K K相为均匀分散细粒状，有利于得到很好相为均匀分散细粒状，有利于得到很好的机械性能。的机械性能。 工业铝青铜工业铝青铜QAl10-4-4QAl10-4-4中中FeFe、NiNi含量相等，在含量相等，在500500的抗的抗拉强度比锡青铜在室温的强度还高。改变时效温度可以调拉强度比锡青铜在室温的强度还高。改变时效温度可以调整其强度和塑性之间的配合。整其强度和塑性之间的配合。 含镍和铁的铝青铜作为高强度合金在航空工业中广泛含镍和铁的铝青铜作为高强度合金在

79、航空工业中广泛用来制造阀座和导向套筒，也在其它机器制造部门中用来用来制造阀座和导向套筒，也在其它机器制造部门中用来制造齿轮和其它重要用途的零件。制造齿轮和其它重要用途的零件。铜及铜合金铜及铜合金 镀青铜即含镀青铜即含1.52.5Be的铜合金的铜合金。 淬火时效强度高，淬火时效强度高，Rm达达12501500MPa，硬度，硬度350400 HB。弹性极限高。弹性极限高(700780MPa)，弹性稳定性好，弹，弹性稳定性好，弹性滞后小，耐蚀、耐磨、耐寒、耐疲劳，无磁性，冲击不性滞后小，耐蚀、耐磨、耐寒、耐疲劳，无磁性，冲击不发生火花，导电、导热性能好，所以，铍青铜的综合性能发生火花，导电、导热性能

80、好，所以，铍青铜的综合性能优良。优良。 铍青铜用作高级弹性元件铍青铜用作高级弹性元件(如弹簧、膜片，手表的游丝如弹簧、膜片，手表的游丝)，特殊要求的耐磨元件，高速，高压下工作的轴承、衬套、，特殊要求的耐磨元件，高速，高压下工作的轴承、衬套、齿轮等。齿轮等。 CuBe为基的有序固溶体，低温稳定相，室温硬而脆。为基的有序固溶体，低温稳定相，室温硬而脆。铍青铜铍青铜铜及铜合金铜及铜合金相组成及其特性相组成及其特性、l、2三个单相区三个单相区：以铜为基的置换固溶体，：以铜为基的置换固溶体，面心立方晶格，有良好的面心立方晶格，有良好的塑性，可冷热变形。铍原塑性，可冷热变形。铍原子半径子半径(111.3p

81、m)比铜比铜(127.8pm)小，造成严重晶小，造成严重晶格歪扭。格歪扭。相有明显溶解度相有明显溶解度变化，变化，866（2.7），），605（1.55），室温），室温（0.16）。有强烈的时）。有强烈的时效强化效应。效强化效应。 1：以电子化合物：以电子化合物Cu2Be为基的无序固溶体，体心立方结构，为基的无序固溶体，体心立方结构，高温塑性好，淬火到室温，塑性好，可冷变形。高温塑性好，淬火到室温，塑性好，可冷变形。 1相在缓冷时相在缓冷时发生共析分解发生共析分解。2：电子化合物。：电子化合物。铜及铜合金铜及铜合金铍青铜的淬火和时效铍青铜的淬火和时效 在在760760790790固溶处理，保温

82、时间为固溶处理，保温时间为8 815min15min。为防止固溶。为防止固溶体冷却时分解，常用水淬。体冷却时分解，常用水淬。 淬火后冷变形淬火后冷变形30304040再进行时效。淬火态的铍青铜具有极再进行时效。淬火态的铍青铜具有极好的塑性，可冷加工成管材、棒材和带材等，时效在还原性气氛好的塑性，可冷加工成管材、棒材和带材等，时效在还原性气氛中进行。影响性能的因素是时效温度和时效时间，最佳时效温度中进行。影响性能的因素是时效温度和时效时间，最佳时效温度与铍青铜的含与铍青铜的含BeBe量有关。量有关。 要求以弹性为主、含要求以弹性为主、含BeBe高于高于1.71.7铍青铜，其最佳时效温度铍青铜，其

83、最佳时效温度为为3003003303301 13h3h。 以导电为主，含以导电为主，含BeBe低于低于0.50.5的高导电电极铍青铜的高导电电极铍青铜(0.4(0.4BeBe1.61.6NiNi0.050.05Ti)Ti)，最佳时效温度为，最佳时效温度为4504504804801 13h3h。 铍青铜过饱和固溶体的分解以连续脱溶及不连续脱溶两种方铍青铜过饱和固溶体的分解以连续脱溶及不连续脱溶两种方式同时进行。连续脱溶是式同时进行。连续脱溶是过饱和固溶体的主要分解方式，其脱过饱和固溶体的主要分解方式，其脱溶过程为：溶过程为： 过饱和固溶体过饱和固溶体 2 2铜及铜合金铜及铜合金 为原子有序排列的

84、过渡相，为片状沉淀物。为原子有序排列的过渡相，为片状沉淀物。密度高、与密度高、与母相的比容差别大，其周围存在很大应力场，对位错滑移造成阻母相的比容差别大，其周围存在很大应力场，对位错滑移造成阻力。随着时效时间的增加，力。随着时效时间的增加，尺寸增大，与母相之间的共格应力尺寸增大，与母相之间的共格应力场增大，最后转变为与母相半共格的中间过渡相场增大，最后转变为与母相半共格的中间过渡相。铍青铜最高铍青铜最高机械性能出现在机械性能出现在开始向中间相开始向中间相转变阶段。转变阶段。 铍青铜不连续脱溶始于晶界，然后长入相邻晶体中，形成片铍青铜不连续脱溶始于晶界，然后长入相邻晶体中，形成片层状结构，此种现

85、象又称层状结构，此种现象又称“晶界反应晶界反应”。 不连续脱溶的产物不连续脱溶的产物中间过渡相中间过渡相从晶界向晶内长大时，晶内从晶界向晶内长大时，晶内才开始按连续脱溶方式脱溶。因此，当晶内由于脱溶而强化时，才开始按连续脱溶方式脱溶。因此，当晶内由于脱溶而强化时，晶界部分早已过时效，造成组织和性能不均匀，使合金的抗蚀性晶界部分早已过时效，造成组织和性能不均匀，使合金的抗蚀性能和机械性能降低。能和机械性能降低。 时效温度低于时效温度低于380时，铍青铜以连续脱溶为主，不连续脱时，铍青铜以连续脱溶为主，不连续脱溶只在晶界周围相当小的区域内发生。在溶只在晶界周围相当小的区域内发生。在380以上时效时

86、，则以上时效时，则不连续脱溶占优势。不连续脱溶占优势。因此，铍青铜的时效温度一般为因此，铍青铜的时效温度一般为3l0330。此外，铍青铜时效时，伴随第二相的析出，其体积收缩约此外，铍青铜时效时，伴随第二相的析出，其体积收缩约0.2左左右，因此，铍青铜制品应有足够的加工余量。右，因此，铍青铜制品应有足够的加工余量。铜及铜合金铜及铜合金铍青铜中加入合金元素的作用铍青铜中加入合金元素的作用： 加入微量元素加入微量元素CoCo、NiNi、FeFe和和TiTi能缓和过饱和固溶体的分解、能缓和过饱和固溶体的分解、抑制铍青铜的晶界反应和过时效软化。抑制铍青铜的晶界反应和过时效软化。CoCo和和NiNi的作用

87、最明显，且的作用最明显，且淬火温度越高效果越大。淬火温度越高效果越大。 镍镍可稳定可稳定固溶体、抑制固溶体、抑制相在淬火过程中发生分解；镍还相在淬火过程中发生分解；镍还能抑制铍青铜的再结晶过程，阻止加热时晶粒长大。镍能抑制时能抑制铍青铜的再结晶过程，阻止加热时晶粒长大。镍能抑制时效中的晶界反应，因为镍吸附于晶界，减少铍在晶界的过饱和度，效中的晶界反应，因为镍吸附于晶界，减少铍在晶界的过饱和度，但镍降低铍在铜中的溶解度，缩小但镍降低铍在铜中的溶解度，缩小区，常使铍青铜出现一定数区，常使铍青铜出现一定数量的硬脆量的硬脆2 2相，对合金的疲劳强度、弹性滞后和弹性稳定性产生相，对合金的疲劳强度、弹性滞

88、后和弹性稳定性产生不良影响。为此，要严格控制不良影响。为此，要严格控制NiNi含量，使合金不出现或少出现含量，使合金不出现或少出现2 2相。相。NiNi的合适加入量为的合适加入量为0.20.2O.4O.4。 微量微量FeFe的作用与的作用与CoCo、NiNi相，并有细化晶粒的作用，但加入量相，并有细化晶粒的作用，但加入量不能超过不能超过0.150.15，否则会出现新的含，否则会出现新的含FeFe相，降低耐蚀性和时效硬相，降低耐蚀性和时效硬化效果。化效果。铜及铜合金铜及铜合金 微量微量Ti(0.1Ti(0.10.250.25) )对过饱和固溶体分解的抑制作用比对过饱和固溶体分解的抑制作用比FeF

89、e、NiNi、CoCo还强，能细化晶粒和降低晶界上铍的浓度，减弱晶界反还强，能细化晶粒和降低晶界上铍的浓度，减弱晶界反应，同时使合金中的硬脆应，同时使合金中的硬脆2 2相减少，从而使疲劳强度提高，时相减少，从而使疲劳强度提高，时效后弹性稳定性好效后弹性稳定性好、弹性滞后小。弹性滞后小。 磷促进铍青铜的晶界反应，加速固溶体分解，使铍青铜加磷促进铍青铜的晶界反应，加速固溶体分解，使铍青铜加热耐晶粒长大，因此，在生产铍青铜时，用磷脱氧被认为是无热耐晶粒长大，因此，在生产铍青铜时，用磷脱氧被认为是无益的。益的。 铅能使铍青铜的晶界反应迅速发展，加速合金软化，损害铅能使铍青铜的晶界反应迅速发展，加速合金

90、软化，损害热加工性能，但少量铅可改善铍青铜的切削性。热加工性能，但少量铅可改善铍青铜的切削性。铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铍青铜淬火时效后的组织铍青铜淬火时效后的组织铜及铜合金铜及铜合金Cu-Pb合金合金 铸态铸态 Cu（白色）（白色）+Pb（黑色）（黑色）铜及铜合金铜及铜合金 耐蚀性、耐热性、耐寒性好，中等强度，高塑性，能冷、耐蚀性、耐热性、耐寒性好，中等强度，高塑性，能冷、热压加工，还有很好的电学性能，用作结构材料、高电阻和热热压加工，还有很好的电学性能，用作结构材料、高电阻和热电偶合金。按用途分为结构白铜和电工白铜。电偶合金。按用途分为结构白铜和电工白铜。白白 铜铜 好的耐蚀

91、性、焊接性，优良的机械性能和压力加工性能。用好的耐蚀性、焊接性，优良的机械性能和压力加工性能。用于造船、电力、化工及石油等部门中制造冷凝管、蒸发器、热交于造船、电力、化工及石油等部门中制造冷凝管、蒸发器、热交换器和各种高强耐蚀件等。换器和各种高强耐蚀件等。普通白铜普通白铜：即：即Cu-NiCu-Ni二元合金。单相固溶体。二元合金。单相固溶体。 普通白铜在各种腐蚀介质中有极高的化学稳定性，广泛应用普通白铜在各种腐蚀介质中有极高的化学稳定性，广泛应用于海船、医疗器械、化工等。普通白铜的冷热加工性能好，可生于海船、医疗器械、化工等。普通白铜的冷热加工性能好，可生产各种尺寸的板、带、管、棒等半成品。产

92、各种尺寸的板、带、管、棒等半成品。 冷凝管及热交换器原用黄铜及锡黄铜制造，易脱锌腐蚀，用冷凝管及热交换器原用黄铜及锡黄铜制造，易脱锌腐蚀，用铝黄铜腐蚀大为减轻，但高效机械及电站要求能在高温高压下工铝黄铜腐蚀大为减轻，但高效机械及电站要求能在高温高压下工作的冷凝管及热交换器，此时需用更高强度及更高耐蚀性的作的冷凝管及热交换器，此时需用更高强度及更高耐蚀性的Cu-NiCu-Ni系合金。舰艇用冷凝管含系合金。舰艇用冷凝管含NiNi多为多为10103030。 结构白铜结构白铜铜及铜合金铜及铜合金铁白铜铁白铜：普通白铜中加入少量铁，称为铁白铜。：普通白铜中加入少量铁，称为铁白铜。 铁显著细化晶粒，提高强

93、度和耐蚀性，尤其是提高海水冲击铁显著细化晶粒，提高强度和耐蚀性，尤其是提高海水冲击腐蚀时的耐蚀性。腐蚀时的耐蚀性。 10 10NiNi的白铜中加入的白铜中加入l l2 2FeFe，显著提高耐海水冲刷腐蚀。，显著提高耐海水冲刷腐蚀。 30 30NiNi的白铜中加入的白铜中加入0.50.5FeFe，有相同作用。白铜中，有相同作用。白铜中FeFe的加入的加入量不超过量不超过2 2，否则，反而引起腐蚀开裂。，否则，反而引起腐蚀开裂。锌白铜锌白铜：锌白铜亦称：锌白铜亦称“镍银镍银”或或“德国银德国银”。 锌大量溶于锌大量溶于Cu-NiCu-Ni合金中，形成单相合金中，形成单相固溶体，起固溶强化作固溶体，

94、起固溶强化作用，提高强度及抗大气腐蚀能力。用，提高强度及抗大气腐蚀能力。 BZnl5-20 BZnl5-20耐蚀性高，银白色光泽和力学性能好，能承受热冷耐蚀性高，银白色光泽和力学性能好，能承受热冷压力加工；用于精密仪器、电工器材、医疗器材、卫生工程用零压力加工；用于精密仪器、电工器材、医疗器材、卫生工程用零件及艺术制品。件及艺术制品。铝白铜铝白铜：铝能显著提高白铜的强度和耐蚀性，降低合金的冷加工：铝能显著提高白铜的强度和耐蚀性，降低合金的冷加工性能变。高的机械性能和耐蚀性，抗寒，有很好的弹性并能承受性能变。高的机械性能和耐蚀性，抗寒，有很好的弹性并能承受冷热加工。铝白铜的机械性能和导热性比冷热

95、加工。铝白铜的机械性能和导热性比B30B30还好，耐蚀性接近还好，耐蚀性接近B30B30，焊接性好，可代替，焊接性好，可代替B30B30。铜及铜合金铜及铜合金锰铜：锰铜：BMn3-12BMn3-12锰白铜。具有高的电阻和低的电阻温度系数，电阻锰白铜。具有高的电阻和低的电阻温度系数，电阻值很稳定，与铜接触时的热电势不大。值很稳定，与铜接触时的热电势不大。 用于制作工作温度在用于制作工作温度在100100以下的标准电阻、电桥、电位差计以下的标准电阻、电桥、电位差计以及其它精密电气测量仪器仪表中的电阻元件。以及其它精密电气测量仪器仪表中的电阻元件。康铜康铜：BMn40-1.5BMn40-1.5锰白铜

96、。热电动势高、电阻温度系数低和稳定的锰白铜。热电动势高、电阻温度系数低和稳定的电阻；耐腐蚀、耐热；有高的力学性能、压力加工性能。电阻；耐腐蚀、耐热；有高的力学性能、压力加工性能。 康铜与康铜与CuCu、FeFe、AgAg配对时有高的热电势，康铜与铜线接触的配对时有高的热电势，康铜与铜线接触的热电势为热电势为39103910-6-6V V，而锰铜只有，而锰铜只有1.6101.610-6-6V V，铜与康铜配，铜与康铜配用于用于-100-100+300+300温区测温；也用来制作滑动变阻器，工作温温区测温；也用来制作滑动变阻器，工作温度在度在500500以下的加热器。以下的加热器。 考铜考铜：BM

97、n43-0.5BMn43-0.5锰白铜。电阻系数高，与铜、镍铬、铁配对时产锰白铜。电阻系数高，与铜、镍铬、铁配对时产生的热电势大，同时温度系数很小生的热电势大，同时温度系数很小( (实际上等于零实际上等于零) )。 广泛用于测温计中做补偿导线和热电偶的负极。考铜和镍铬广泛用于测温计中做补偿导线和热电偶的负极。考铜和镍铬合金配对组成的热电偶，测温范围可由合金配对组成的热电偶，测温范围可由-253(-253(液氢液氢) )到室温，灵到室温，灵敏度极高。敏度极高。电工白铜电工白铜铜及铜合金铜及铜合金加工黄铜加工黄铜加工黄铜加工黄铜和和和和铸造黄铜铸造黄铜铸造黄铜铸造黄铜 黄铜铸件黄铜铸件黄铜铸件黄铜

98、铸件黄铜棒黄铜棒铜合金的应用铜合金的应用铜管铜管铜与黄铜带铜与黄铜带铜及铜合金铜及铜合金单相黄铜单相黄铜单相黄铜单相黄铜塑性好：塑性好：塑性好：塑性好：H80H80H80H80、H70H70H70H70、H 68H 68H 68H 68 。适于制造冷变形零件，适于制造冷变形零件，适于制造冷变形零件，适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等如弹壳、冷凝器管等如弹壳、冷凝器管等如弹壳、冷凝器管等。两相黄铜两相黄铜两相黄铜两相黄铜热塑性好热塑性好热塑性好热塑性好, , , , 强度高：强度高：强度高：强度高：H59H59H59H59、H62H62H62H62。适于制造受力件，适于制造受力件，适于制造受

99、力件，适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热如垫圈、弹簧、导管、散热如垫圈、弹簧、导管、散热如垫圈、弹簧、导管、散热器等。器等。器等。器等。冷凝器管冷凝器管汽车机油泵衬套汽车机油泵衬套铜及铜合金铜及铜合金HPb63-3HPb63-3、 HAl60-1-1 HAl60-1-1、 HSn62-1 HSn62-1、 HFe59-1-1 HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4ZCuZn16Si4等。等。等。等。主要用于船舶及化工零件，如冷主要用于船舶及化工零件，如冷主要用于船舶及化工零件，如冷主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承

100、、衬凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。套及阀体等。套及阀体等。套及阀体等。 铜及铜合金铜及铜合金QSn4-3QSn4-3、QSn6.5-0.4QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1ZCuSn10Pb1等。等。等。等。耐蚀承载件耐蚀承载件耐蚀承载件耐蚀承载件, ,如弹簧、轴承、如弹簧、轴承、如弹簧、轴承、如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。齿轮轴、蜗轮、垫圈等。齿轮轴、蜗轮、垫圈等。齿轮轴、蜗轮、垫圈等。 锡青铜管锡青铜管船用青铜软管船用青铜软管快速接头阀快速接头阀( (锡青铜阀体、锡青铜阀体、阀盖阀盖) )青铜制品青铜制品铜及铜

101、合金铜及铜合金以铝为主加元素的以铝为主加元素的以铝为主加元素的以铝为主加元素的铜合金，铝含量为铜合金，铝含量为铜合金，铝含量为铜合金，铝含量为5 5 5 511%11%11%11%。强度、硬度、耐强度、硬度、耐强度、硬度、耐强度、硬度、耐磨磨磨磨性、耐热性及耐蚀性、耐热性及耐蚀性、耐热性及耐蚀性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青性高于黄铜和锡青性高于黄铜和锡青性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，铜，铸造性能好，铜，铸造性能好，铜，铸造性能好，但焊接性能差。但焊接性能差。但焊接性能差。但焊接性能差。 大型水力发电设备中的抗磨环大型水力发电设备中的抗磨环 QAl5QAl5、QAl7QAl7、ZCuAl8M

102、n13Fe3Ni2ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。等。l主要用于制造船舶、飞机及仪器中的主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。蜗轮、轴套、螺旋桨等。铜及铜合金铜及铜合金铍青铜铍青铜铍青铜铍青铜以铍为主加元素的铜合金，铍含量为以铍为主加元素的铜合金，铍含量为以铍为主加元素的铜合金，铍含量为以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.71.71.71.72.5%2.5%2.5%2.5%。具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、具有高的强度、弹性极限、耐

103、磨性、耐蚀性，良好的导电性、具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵. . . .铍青铜制品铍青铜制品l常用牌号有常用牌号有QBe2QBe2、QBe1.7QBe1.7、QBe1.9QBe1.9等等 。l用于重要的弹性件、耐磨件，用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高速、高如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件等重要机件. .铜及铜合金铜及铜合金普通白铜普通白铜普通白铜普通白

104、铜具有较高的耐蚀性和抗腐蚀具有较高的耐蚀性和抗腐蚀具有较高的耐蚀性和抗腐蚀具有较高的耐蚀性和抗腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。疲劳性能及优良的冷热加工性能。疲劳性能及优良的冷热加工性能。疲劳性能及优良的冷热加工性能。 B5B5B5B5、B19B19B19B19等等等等 。用于在蒸汽和海水环境。用于在蒸汽和海水环境。用于在蒸汽和海水环境。用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械下工作的精密机械下工作的精密机械下工作的精密机械, , , ,仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器, , , ,蒸馏器蒸馏器蒸馏器蒸馏器, , , ,热交换器等热交换器等热交换器等热交换器等. .

105、 . . BMn40-1.5BMn40-1.5BMn40-1.5BMn40-1.5( ( ( (康铜康铜康铜康铜) ) ) )、BMn43-0.5BMn43-0.5BMn43-0.5BMn43-0.5( ( ( (考铜考铜考铜考铜) ) ) )。用于制造精密机械、仪表零件及医疗用于制造精密机械、仪表零件及医疗用于制造精密机械、仪表零件及医疗用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。器械等。器械等。器械等。白铜件白铜件康铜热偶康铜热偶白铜型材白铜型材铜及铜合金铜及铜合金1、纯铜有那些牌号？2、纯铜主要有那些性能特点？3、纯铜中有那些类型的杂质元素？它们对加工性能有何影响？4、何谓纯铜的中温脆性和氢病？5、简述铜合金的分类。6、二元黄铜中存在那些相？何谓黄铜的脱锌和季裂？如何防止或避免？7、分别简述特殊黄铜中的铅、铝、锡和锰的作用？8、锡青铜的反偏析现象是怎样产生的？9、锌含量是怎样影响普通黄铜性能的？10、锰、铁、镍对铝青铜的组织与性能有何影响？铁、镍相对量对铝青铜的组织有怎样影响？11、简述铍青铜时效时的连续脱溶与不连续脱溶是如何进行的，它们对性能有何影响？12、铍青铜中加入那些合金元素？合金元素对铍青铜组织性能有何影响？铜及铜合金铜及铜合金