銅和銅合金概述
2022-08-10 來(lái)自: 沈陽(yáng)市中聯(lián)銅鋁業(yè)有限公司 瀏覽次數(shù):2750
導(dǎo) 語(yǔ)
銅及其合金是人類(lèi)早使用
紫銅：工業(yè)純銅
黃銅：Cu-Zn-M
青銅：除Zn、Ni外
錫青銅：Cu-Sn-M
特殊青銅：Cu-Al、Cu-Be······
白銅：Cu-Ni
01
純銅
純銅呈紫紅色
純銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性
雜質(zhì)元素：
鉍或鉛：容易與銅形成低熔點(diǎn)共晶，造成銅的熱脆
鉍或銻等：與銅的原子尺寸相差大，容易引起鉍或銻在銅
晶界處偏聚
氧元素：含氧銅在氫氣還原時(shí)
工業(yè)純銅的牌號(hào)及應(yīng)用
根據(jù)O%和生產(chǎn)方法的不同
韌銅：
0.02%-0.10%O；T1
T1
、T2：導(dǎo)電及高純度銅合金用；T3
、T4：一般用銅材及銅合金.無(wú)氧銅：
<0.003%
；TU1
，TU2: 主要用于電子真空儀器儀表中導(dǎo)體脫氧銅：
<0.01%
；TUP，TUMn；TUP：主要用于焊接用銅材
，制作熱交換器、排水管TUMn：用于電子管用銅材。
02
銅合金
銅合金常加元素為Zn
銅合金分為黃銅
、青銅、白銅三大類(lèi)。
合金元素的溶解度：
無(wú)限互溶元素：Ni、Au
、γ-Mn等；有限溶解元素：除無(wú)限互溶元素外的大多數(shù)合金元素
。注：當(dāng)合金元素與銅原子尺寸差別很大時(shí)，溶解度一般較小，如Sn、As等。
1.黃銅
以鋅為主要合金元素的銅合金稱(chēng)為黃銅
。黃銅按成分分為普通黃銅和特殊黃銅；按工藝可分為加工黃銅和鑄造黃銅。
黃銅的牌號(hào)及表示方法：
鑄造黃銅：
Z+Cu+主加元素及含量
，例如：ZCuZn38普通黃銅：
H+銅含量
，例如：H62復(fù)雜黃銅：
H+主加元素+銅含量+主加合金元素含量
，例如：HMn58-2普通黃銅的相組成：
α固溶體：Cu3Zn 有兩個(gè)變體α1和α2, α固溶體有良好的力學(xué)性能和冷熱加工性,是常用的合金成分范圍
。β相電子化合物：以CuZn為基礎(chǔ)的固溶體,具有體心立方結(jié)構(gòu)。
高溫?zé)o序的β相的塑性好
，而有序的β′相難以冷變形。故含β′相的黃銅只能采用熱加工成型。γ相電子化合物：Cu5Zn8為基的固溶體，硬且脆
，難以塑性加工，故含γ相的合金無(wú)實(shí)用價(jià)值。
w(Zn)<36%：α黃銅
鑄態(tài)組織為單相樹(shù)枝狀晶;
形變及再結(jié)晶退火后：等軸α 相晶粒,具有退火孿晶。
w(Zn)=36~46%的合金為(α+β)黃銅
。
普通黃銅的性能
單相的α黃銅具有塑性，能承受冷熱塑性變形
；在200~700℃間存在低塑性區(qū)。因素：一種是存在Cu9Zn和Cu3Zn有序固溶體,在中溫時(shí)發(fā)生原子有序化,使合金塑性下降;另一種是含有微量低熔點(diǎn)的鉍
、銻、鉛等雜質(zhì)元素引起的晶界脆性。(α+β)黃銅在加熱到高于500 ℃時(shí),低溫有序的β′相轉(zhuǎn)變成無(wú)序的β相, β相極軟,但晶體結(jié)構(gòu)為體心立方,原子擴(kuò)散快晶粒易長(zhǎng)大
。一般鍛造溫度略低于(α+β)/ β相線,以保留少量α 相,阻礙相晶粒長(zhǎng)大。黃銅有良好的鑄造性能,在大氣
、淡水中耐蝕,在海水中耐蝕性尚可。黃銅的腐蝕表現(xiàn)在脫鋅和應(yīng)力腐蝕。黃銅的腐蝕與防止
黃銅的腐蝕分為電化學(xué)腐蝕（脫鋅）和應(yīng)力腐蝕
。1）脫鋅：是指鋅在中性鹽溶液中發(fā)生選擇性水解?div id="4qifd00" class="flower right">
2）應(yīng)力腐蝕：冷變形后的黃銅在張應(yīng)力
、腐蝕介質(zhì)NH3、SO2和濕空氣的聯(lián)合作用應(yīng)力腐蝕的防止：
1）去應(yīng)力退火
2）表面鍍鋅或鎘；
3）在黃銅中加入少量的Si和微量的砷可減小自裂傾向
幾種加工黃銅
低鋅黃銅H96、H90
三七黃銅H70
四六黃銅H62、H59為(α+β)黃銅
，可經(jīng)受高溫?zé)峒庸?div id="d48novz" class="flower left">特殊黃銅
加入其他合金元素如錫、鋁
、硅、鉛
由“虛擬鋅含量”x 來(lái)判斷相區(qū)移動(dòng)
2.
青銅
青銅是Cu和Sn
青銅根據(jù)成分可分為錫青銅（Cu-Sn）和特殊青銅
二元青銅：Cu-Sn
多元青銅：Cu-Sn-M
青銅的牌號(hào)及表示方法
加工青銅：Q+主加元素及含量+其他元素含量
例如：QSn4-3
鑄造青銅：Z+Cu+主加元素及含量
例如：ZCuPb30
1）錫青銅
錫青銅是歷史上應(yīng)用早的合金
錫青銅的相組成：
α相：含錫的銅基固溶體,
β相：Cu5Sn體心立方結(jié)構(gòu), 降溫時(shí)分解。
γ相：不穩(wěn)的高溫相,
δ相：Cu31Sn8,復(fù)雜立方結(jié)構(gòu),硬而且脆在
ε相：Cu3Sn,具有密排六方結(jié)構(gòu)。
錫青銅的組織：
w(Sn)<6%鑄態(tài)組織:由樹(shù)枝狀α固溶體組成
w(Sn)>6%時(shí):α固溶體和(α +ε)共析體所組成。
錫青銅的性能：
鑄造性能：
優(yōu)點(diǎn)：鑄件收縮率小,適于鑄造形狀復(fù)雜,壁厚變化大的器件
缺點(diǎn)：錫青銅存在枝晶間的分散縮孔,致密性差,在高壓下容易滲漏,不適于制造密封性高的鑄件。
同時(shí)鑄件凝固時(shí)含錫高的低熔點(diǎn)液相易從中部向表面滲出,出現(xiàn)反偏析,嚴(yán)重時(shí)會(huì)在表面出現(xiàn)灰白色斑點(diǎn)的“錫汗”
力學(xué)性能：
有較高的強(qiáng)度
工業(yè)錫青銅中錫含量不超14%
高于10% 的錫青銅為鑄造合金
化學(xué)性能：
錫青銅在大氣
2）多元錫青銅
二元錫青銅的工藝性能和力學(xué)性能需要進(jìn)一步改進(jìn)
+P：能顯著提高合金的彈性極限和疲勞極限
+Zn: 可提高力學(xué)性能和耐蝕性
3）鋁青銅
鋁青銅有良好的力學(xué)性能、耐蝕性和耐磨性,是青銅中應(yīng)用廣的一種
鋁青銅的相組成
α固溶體：鋁在銅基α固溶體
β相：Cu3Al電子化合物為基的固溶體
γ 1
鋁青銅的性能
鑄造性能：
二元鋁青銅的結(jié)晶間隔小,液相有極高的流動(dòng)性,縮孔集中,可獲得高密度鑄件;但體積收縮大,要求有大的冒口
力學(xué)性能：
w(Al)=5~8%的合金為單相α 合金,有高的塑性,一般做變形合金;
w(Al)高于8%的合金,在高溫下為α+β雙相合金,可經(jīng)受熱加工,一般用熱擠壓法成型。
化學(xué)性能：
鋁青銅可在表面生成含鋁和銅的致密復(fù)合氧化膜,有良好的耐蝕性,在大氣
工業(yè)中二元鋁青銅有QAl5、QAl7和QAl10
4）多元鋁青銅
添加鐵
、鎳、錳等元素，獲得多元鋁青銅。QAl10-4-4 （Al-Fe-Ni）: Fe 細(xì)化; Ni顯著提高、熱穩(wěn)定性和耐蝕性。加入少量鐵后
，在液相中形成細(xì)小的FeAl3質(zhì)點(diǎn)，使合金在凝固時(shí)作為非自發(fā)形核核心，細(xì)化鑄造組織，消除鑄錠的粗大柱狀晶，改善熱塑性。鐵阻礙鋁青銅的再結(jié)晶,細(xì)化晶粒。鐵還減慢β 相共析分解鎳能顯著提高鋁青銅的強(qiáng)度
5）鈹青銅
鈹青銅一般w(Be)=1.5~2.5%
鈹青銅相組成：
α固溶體：Be在銅基α固溶體
γ1相：CuBe電子化合物為基的無(wú)序固溶體，體心立方
。高溫有好的塑性。γ2相：CuBe電子化合物為基的固溶體,體心立方有序結(jié)構(gòu)
，γ2相硬而脆。鈹青銅的性能與用途
鈹青銅有強(qiáng)的沉淀強(qiáng)化效應(yīng)，經(jīng)固溶淬火和時(shí)效
，得到高的強(qiáng)度和彈性極限；具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能
；耐蝕和耐磨；無(wú)磁
，沖擊時(shí)無(wú)火花 ；可制造高級(jí)彈性元件和特殊耐磨元件
，還用于電氣轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)、電接觸器等；鈹為強(qiáng)毒性金屬，生產(chǎn)時(shí)需嚴(yán)格操作；QBe2, QBe1.9，強(qiáng)度可達(dá)成1200-1400 MPa
。6）多元鈹青銅
少量鎳抑制淬火時(shí)α過(guò)飽和固溶體分解,使熱處理效果好,降低鈹在晶界的偏聚量,抑晶界不連續(xù)沉淀
。微量鈦w(Ti)=0.1~0.25%可抑制過(guò)飽和固溶體脫溶,細(xì)化鑄造和再結(jié)晶晶粒,減少晶界不連續(xù)沉淀
，改善鈹青銅的力學(xué)性能。7）其他青銅
硅青銅
彈性好
，耐蝕性極高，有良好的耐磨性，并且抗磁、耐寒耐熱、高導(dǎo)電合金
鉻和鋯：提高蠕變強(qiáng)度
，提高再結(jié)晶溫度，并且導(dǎo)電率降低小。鉻和鋯同時(shí)加入可形成Cr2Zr是良好的沉淀強(qiáng)化相，可得到耐熱性高導(dǎo)電合金（高架線）。3.
白銅
白銅按成分分為二元白銅（Cu-Ni）和多元白銅（Cu-Ni-(M)）。
按用途分為結(jié)構(gòu)白銅和電工白銅
。銅與鎳由于在電負(fù)性
、尺寸因素和點(diǎn)陣類(lèi)型上均滿足無(wú)限固溶條件，因而可形成無(wú)限固溶體。其硬度
、強(qiáng)度、電阻率隨溶質(zhì)濃度升高而增加，塑性、電阻溫度系數(shù)隨之降低。結(jié)構(gòu)白銅
常用的牌號(hào)有B10
、B20、B30；在大氣
、海水加入Fe, Zn, Al, 可提高其性能（多元白銅）
電工白銅
1）康銅
含Ni40％、Mn1.5％的錳白銅；
具有高電阻
2）考銅
Ni43％、Mn0.5％的錳白銅
；有高的電阻, 與銅、鎳鉻合金
、鐵分別配成熱電偶時(shí)，能產(chǎn)生高的熱電勢(shì)3）B0.6
B0.6在l00℃以下與銅線配成對(duì), 其熱電勢(shì)與鉑銠-鉑熱電偶的熱電勢(shì)相同
產(chǎn)品展示
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