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金属材料金属材料 铜及铜合金铜及铜合金2概述概述p铜是人类最早使用的金属铜是人类最早使用的金属p早在史前时代早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿人们就开始采掘露天铜矿,并用获取的铜制造武并用获取的铜制造武器、工具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深器、工具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远远p铜存在于铜存在于地壳和海洋地壳和海洋中。铜在地壳中的含量约为中。铜在地壳中的含量约为0.010.01，在个，在个别铜矿床中，铜的含量可以达到别铜矿床中，铜的含量可以达到3 35 5p自然界中的铜，多数以自然界中的铜，多数以化合物即铜矿物化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜品物聚合成铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿位较高的铜精矿第九章第九章 铜及铜合金铜及铜合金34工工业纯铜业纯铜的牌号的牌号 纯铜纯铜p纯铜含铜纯铜含铜 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个牌号：个牌号：3 3个纯铜个纯铜牌号、牌号、3 3个无氧铜牌号、个无氧铜牌号、2 2个磷脱氧铜牌号、个磷脱氧铜牌号、1 1个银铜牌号；高纯个银铜牌号；高纯铜纯度可达铜纯度可达 99.99%99.9999%99.99%99.9999%，又称为，又称为4N4N、5N5N、6N6N铜。铜。p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，数字等，数字增加表示纯度降低。增加表示纯度降低。p无氧铜用无氧铜用“T”T”和和“U”U”加上序号表示，如加上序号表示，如TUlTUl、TU2TU2。p用磷和锰脱氧的无氧铜，在用磷和锰脱氧的无氧铜，在TUTU后面加脱氧剂化学元素符号表示，后面加脱氧剂化学元素符号表示，如如TUPTUP、TUMnTUMn。5p用途：各种用途：各种导线导线、电缆电缆、导电导电牌、牌、电电器开关等器开关等导电导电器材和各种冷凝器材和各种冷凝管、散管、散热热管、管、热热交交换换器、真空器、真空电电弧炉的弧炉的结结晶器等。晶器等。导电导电器材用量占器材用量占铜铜材材总总量一半以上。量一半以上。纯铜的性能纯铜的性能导电导热性导电导热性p高的高的导电导电、导热导热性，性，仅仅次于次于银银而居第二位。而居第二位。6p所有所有杂质杂质和加入元素，不同程度降低和加入元素，不同程度降低铜铜的的导电导电、导热导热性能。性能。p固溶于固溶于铜铜的元素的元素(除除AgAg、CdCd外外)对铜对铜的的导电导电、导热导热性降低性降低较较多，而呈多，而呈第二相析出的元素第二相析出的元素则对铜则对铜的的导电导电、导热导热性降低性降低较较少。少。pTiTi、P P、SiSi、FeFe、CoCo、AsAs，BeBe、MnMn、AlAl强强烈降低烈降低CuCu导电导电性。性。p冷冷变变形形对铜对铜的的导电导电性能影响不大，与其它性能影响不大，与其它强强化方法化方法(如固溶如固溶强强化化)相相比冷加工后比冷加工后导电导电性的降低要小得多性的降低要小得多pA1A12 20 03 3弥散弥散强强化可提高化可提高铜铜的的强强度而又不使其度而又不使其导电导电率明率明显显下降。下降。7p铜的标准电极电位为铜的标准电极电位为+0.345V+0.345V，比氢高，在水溶液中不能置换氢，比氢高，在水溶液中不能置换氢，因此，铜在许多介质中化学稳定性好因此，铜在许多介质中化学稳定性好p铜在大气中耐蚀性良好，暴露在大气中的铜能在表面生成难溶于铜在大气中耐蚀性良好，暴露在大气中的铜能在表面生成难溶于水、并与基底紧密结合的碱性硫酸铜水、并与基底紧密结合的碱性硫酸铜(即铜绿，即铜绿，CuS043Cu(OH)2)CuS043Cu(OH)2)或碱性碳酸铜或碱性碳酸铜(CuCO3Cu(OH)2)(CuCO3Cu(OH)2)薄膜，对铜有保护作用，可防止薄膜，对铜有保护作用，可防止铜继续腐蚀。铜继续腐蚀。p铜在海水中的腐蚀速度不大，约为铜在海水中的腐蚀速度不大，约为0.05mm0.05mma a；加入；加入0.150.150.30.3AsAs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。耐蚀性耐蚀性8p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、柠如醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸)中有良好的耐蚀性。中有良好的耐蚀性。p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。氨、氯化铵，中不耐蚀。氨、氯化铵，氰化物，汞盐的水溶液和湿润的卤素族元素等，均引起铜强氰化物，汞盐的水溶液和湿润的卤素族元素等，均引起铜强烈的腐蚀。烈的腐蚀。p铜在常温干燥空气中几乎不氧化，但当温度超过铜在常温干燥空气中几乎不氧化，但当温度超过100100时开时开始氧化，并在其表面生成黑色的始氧化，并在其表面生成黑色的CuOCuO薄膜。在高温下，铜的薄膜。在高温下，铜的氧化速度大为增加，并在表面上生成红色的氧化速度大为增加，并在表面上生成红色的CuCu2 20 0薄膜。薄膜。9磁性磁性p为逆磁性物质，磁化率为为逆磁性物质，磁化率为-0.08510-0.08510-6-6，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、航空仪器扰的磁学仪器，如罗盘、航空仪器p铁磁性杂质铁磁性杂质(Fe(Fe、CoCo、Ni)Ni)在铜中呈不溶状态时，即显铁磁性在铜中呈不溶状态时，即显铁磁性p用用T1T1或或T2T2铜来作磁性仪表的结构材料。铜来作磁性仪表的结构材料。FeFe是危害最大的杂质，是危害最大的杂质，应严格限制在应严格限制在0.010.01以下以下10p软态铜：软态铜：b b=200=200240MPa240MPa，353545HB45HB，5050，达达7575p硬态铜：硬态铜：b b350350400MPa400MPa，110110130 HB130 HB，延伸率，延伸率=6=6p铜为面心立方晶格，易变形，退火态铜不经中间退火可压缩铜为面心立方晶格，易变形，退火态铜不经中间退火可压缩85859595而不产生裂纹。而不产生裂纹。p纯铜在纯铜在500500600600呈现呈现“中温脆性中温脆性”，热加工需在高于脆性区温度，热加工需在高于脆性区温度下进行。下进行。铜的机械性能铜的机械性能11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；很少固溶于铜，并与铜形成易熔共晶的杂质及微量元素；很少固溶于铜，并与铜形成易熔共晶的杂质及微量元素；几乎不固溶于铜，并与铜形成熔点较高的脆性化合物的杂几乎不固溶于铜，并与铜形成熔点较高的脆性化合物的杂质及微量元素。质及微量元素。杂质及微量元素对铜加工性能的影响杂质及微量元素对铜加工性能的影响12p杂质元素对铜塑性的影响，取决于铜与元素的相互作用杂质元素对铜塑性的影响，取决于铜与元素的相互作用p当杂质元素固溶于铜时，影响不大当杂质元素固溶于铜时，影响不大p若杂质元素与铜形成低熔点共晶时，则会产生若杂质元素与铜形成低熔点共晶时，则会产生“热脆热脆”p若杂质元素与铜形成脆性化合物分布于晶界时，则产生若杂质元素与铜形成脆性化合物分布于晶界时，则产生“冷脆冷脆”13p固溶于铜的杂质磷熔点固溶于铜的杂质磷熔点4444，700700时磷在铜中的溶解度为时磷在铜中的溶解度为1.751.75，而，而200200时则只溶解时则只溶解0.40.4，温度下降磷在铜中的溶解度也下降，温度下降磷在铜中的溶解度也下降p磷显著降低铜的导电、导热性，但对铜的机械性能特别是对焊接性能磷显著降低铜的导电、导热性，但对铜的机械性能特别是对焊接性能有益有益p磷常作为铜的脱氧剂使用，并提高铜液的流动性磷常作为铜的脱氧剂使用，并提高铜液的流动性p过量的磷会生成过量的磷会生成Cu3PCu3P脆性化合物，造成脆性化合物，造成“冷脆冷脆”，所以过量的磷有害，所以过量的磷有害 磷磷14p熔点熔点613613，在固态铜中可溶解，在固态铜中可溶解7.57.5p少量少量AsAs对机械性能没明显影响，但显著降低铜的导电、导热性对机械性能没明显影响，但显著降低铜的导电、导热性p砷可提高铜的再结晶温度，提高铜的耐热性砷可提高铜的再结晶温度，提高铜的耐热性p砷显著提高铜的耐蚀性，作冷凝管用的铜管中均加入少量的砷砷显著提高铜的耐蚀性，作冷凝管用的铜管中均加入少量的砷p可改善含氧铜的加工性能。可改善含氧铜的加工性能。砷：砷：15p熔点熔点630630，共晶温度（，共晶温度（645645）下锑在铜中的固溶度）下锑在铜中的固溶度1111p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CuCu3 3SbSb，分布，分布在晶界上而造成在晶界上而造成“冷脆冷脆”p锑同时造成铜的导电性和导热性的严重降低，导电用铜的含锑量不锑同时造成铜的导电性和导热性的严重降低，导电用铜的含锑量不允许超过允许超过0.0020.002。锑：锑：16p熔点熔点327327，基本上不溶解于铜，基本上不溶解于铜p微量的铅与铜形成低熔点共晶组织微量的铅与铜形成低熔点共晶组织(Cu(CuPbPb)，共晶温度为，共晶温度为326326，共晶体最后结晶并集中在晶界上共晶体最后结晶并集中在晶界上p铅呈黑色颗粒状分布在晶界上，热加工时，铅先熔化，使金属晶铅呈黑色颗粒状分布在晶界上，热加工时，铅先熔化，使金属晶粒之间的结合力受到破坏，造成粒之间的结合力受到破坏，造成“热脆热脆”p铅限制在铅限制在0.0050.0050.050.05。铅：铅：17p熔点为熔点为271271，不溶于，不溶于CuCu中，在中，在270270与与CuCu生成低熔点共晶生成低熔点共晶(Cu+BiCu+Bi)pBiBi在低熔点共晶中呈薄膜状分布在铜的晶界上，热加工时，薄膜熔在低熔点共晶中呈薄膜状分布在铜的晶界上，热加工时，薄膜熔化而造成化而造成“热脆热脆”pBiBi本身也是脆性相，使铜在冷态下也会变脆，所以本身也是脆性相，使铜在冷态下也会变脆，所以BiBi不但造成不但造成“热热脆脆”，也造成，也造成“冷脆冷脆”，对铜危害严重，对铜危害严重p铋的极限含量不大于铋的极限含量不大于0.0020.002。p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，其中只有无氧铜才能在高温还原性气氛中加工使用。中只有无氧铜才能在高温还原性气氛中加工使用。铋：铋：18p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CuCu2 2O Op含氧铜冷凝时，氧呈共晶体含氧铜冷凝时，氧呈共晶体(Cu+Cu(Cu+Cu2 2O)O)析出，分布在晶界上。共晶温度很析出，分布在晶界上。共晶温度很高高(1066)(1066)，对热变形性能不产生影响，但，对热变形性能不产生影响，但CuCu2 2O O硬而脆，使冷变形产生困硬而脆，使冷变形产生困难，致使金属发生难，致使金属发生“冷脆冷脆”p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”，即氢或还原性气，即氢或还原性气氛渗入铜中与氛渗入铜中与CuOCuO的氧化合而形成水蒸气或的氧化合而形成水蒸气或COCO2 2p含氧量达含氧量达0.0050.005的铜，即出现的铜，即出现“氢病氢病”。p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，其中只有无氧铜才能在高温还原性气氛中加工使用。有无氧铜才能在高温还原性气氛中加工使用。氧：氧：19p硫：形成共晶系相图，共晶温度较高，对铜热变形影响不明显，共晶体硫：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(+Cu(+Cu2 2S)S)集中在晶界上，集中在晶界上，CuCu2 2S S硬而脆，致使金属发生硬而脆，致使金属发生“冷脆冷脆”p硫的最大允许含量为硫的最大允许含量为0.0050.0050.010.01p硒，碲：在固态铜中的溶解度极小，生成硒，碲：在固态铜中的溶解度极小，生成CuCu2 2SeSe、CuCu2 2TeTe脆性化合物，凝脆性化合物，凝固时沿晶界析出，造成固时沿晶界析出，造成“冷脆冷脆”p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20铜合金铜合金铜合金分类及编号铜合金分类及编号p黄铜：简单黄铜和复杂黄铜黄铜：简单黄铜和复杂黄铜p简单黄铜：为简单黄铜：为CuZnCuZn二元合金，以二元合金，以“H”H”表示，表示，H H后面的数字表示后面的数字表示合金的平均含铜量如合金的平均含铜量如H70H70表示含铜量为表示含铜量为7070，其余为锌，其余为锌p复杂黄铜：在复杂黄铜：在Cu-ZnCu-Zn会金中加入少量铅、锡、铝、锰等，组成多元会金中加入少量铅、锡、铝、锰等，组成多元合金。第三组元为铅的称铅黄铜，为铝的称铝黄铜，如合金。第三组元为铅的称铅黄铜，为铝的称铝黄铜，如HSn70-1HSn70-1表表示含示含7070CuCu、1 1SnSn、余为锌的锡黄铜、余为锌的锡黄铜p多元合金则以第三种含量最多的元素相称，如：多元合金则以第三种含量最多的元素相称，如：HMn57-3 HMn57-31 1：5757CuCu、3 3MnMn、1 1AlAl、余为锌的锰黄铜、余为锌的锰黄铜 HAl66-6 HAl66-63 32 2：6666CuCu、6 6AlAl、3 3FeFe、2 2MnMn、余、余ZnZn的铝黄铜的铝黄铜铜合金：黄铜、白铜，青铜铜合金：黄铜、白铜，青铜21p白铜：铜为基、镍为主要合金元素的铜合金。以白铜：铜为基、镍为主要合金元素的铜合金。以B B表示表示 如：如：BlOBlO为为1010NiNi、余为铜；、余为铜；B30B30为为30%Ni30%Ni、余、余CuCu的铜镍合金的铜镍合金p青铜：除黄铜、白铜之外的铜合金。青铜：除黄铜、白铜之外的铜合金。p按主加元素按主加元素(如如SnSn、AlAl，BeBe等等)命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜，命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜，并以并以Q Q主添元素化学符号及百分含量表示主添元素化学符号及百分含量表示 QSn6.5-0.1 6.5 QSn6.5-0.1 6.5SnSn、0.10.1P P、余为铜的锡磷青铜、余为铜的锡磷青铜 QA15 5 QA15 5A1A1、余为铜的铝青铜、余为铜的铝青铜 QBe2 QBe2 2%Be 2%Be、余下为铜的铍青铜、余下为铜的铍青铜22p二元黄铜的密度随锌含量的增加而下降，而线膨胀系数则随锌二元黄铜的密度随锌含量的增加而下降，而线膨胀系数则随锌含量的增加而上升含量的增加而上升pWZnWZn3030时，随锌含量的增加，时，随锌含量的增加，bb和和同时增大，对固溶强同时增大，对固溶强化的合金来说，这种情况是极少有的化的合金来说，这种情况是极少有的p锌含量在锌含量在303032%32%范围时，范围时，达最大值，之后塑性急剧下降。达最大值，之后塑性急剧下降。而而bb则一直增长到锌含量则一直增长到锌含量4545附近附近p锌含量超过锌含量超过4545，bb急剧下降。急剧下降。p当锌含量为当锌含量为3030时，塑性最好，适于深冲压和冷拉，大量用于时，塑性最好，适于深冲压和冷拉，大量用于制造炮弹壳，所以制造炮弹壳，所以H70H70黄铜有黄铜有“炮弹黄铜炮弹黄铜”之称之称黄铜的性能及应用黄铜的性能及应用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23p黄铜在大气、淡水或蒸汽中有很好的耐蚀性，脱锌和应力腐蚀破坏黄铜在大气、淡水或蒸汽中有很好的耐蚀性，脱锌和应力腐蚀破坏(季裂季裂)是黄铜最常见的两种腐蚀形式。是黄铜最常见的两种腐蚀形式。p脱锌：锌电极电位远低于铜，在中性盐水溶液中首先被溶解，铜则呈脱锌：锌电极电位远低于铜，在中性盐水溶液中首先被溶解，铜则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。加极而被加速腐蚀。加0.020.020.060.06AsAs可防止脱锌。可防止脱锌。p应力腐蚀：即应力腐蚀：即“季裂季裂”或或“自裂自裂”，指黄铜产品存放期间产生自动破，指黄铜产品存放期间产生自动破裂的现象。这种现象是产品内的残余应力与腐蚀介质氨、裂的现象。这种现象是产品内的残余应力与腐蚀介质氨、SOSO2 2及潮湿空及潮湿空气的联合作用产生的。黄铜含气的联合作用产生的。黄铜含ZnZn量越高，越容易自裂。量越高，越容易自裂。p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(260(260300)300)退火来消除制品在冷加工时产生的残留内应力。此外，在黄退火来消除制品在冷加工时产生的残留内应力。此外，在黄铜中加人铜中加人0.020.020.060.06AsAs或或1.01.01.51.5SiSi也能明显降低其自裂倾向。也能明显降低其自裂倾向。24pH96、H90和和H85：良好的：良好的电导电导率、率、热导热导率和耐率和耐蚀蚀性，有足性，有足够够的的强强度和度和良好的冷、良好的冷、热热加工性能，被大量采用来制作冷凝管、散加工性能，被大量采用来制作冷凝管、散热热管、散管、散热热片、片、冷却冷却设备设备及及导电导电零件等。零件等。pH70、H68：高的塑性和：高的塑性和较较高的高的强强度，冷成型性能特度，冷成型性能特别别好，适于用冷冲好，适于用冷冲压压或深拉法制造各种形状复或深拉法制造各种形状复杂杂的零件。的零件。pH62：高的：高的强强度，在度，在热态热态下塑性良好；冷下塑性良好；冷态态下塑性也比下塑性也比较较好，切削加工好，切削加工性好，耐性好，耐蚀蚀，易，易焊焊接，以板材，棒材、管材、接，以板材，棒材、管材、线线材等供工材等供工业业大量使用，大量使用，应应用广，有用广，有“商商业业黄黄铜铜”之称。之称。pH59：强强度高；含度高；含锌锌量高，能承受量高，能承受热态压热态压力加工，有一般的耐力加工，有一般的耐蚀蚀性，多性，多以棒材和型材以棒材和型材应应用于机械制造用于机械制造业业。普通黄铜的性能和用途普通黄铜的性能和用途25复杂黄铜复杂黄铜 铅铅的作用及的作用及铅铅黄黄铜铜 p提高黄提高黄铜铜的切削性能，使零件的切削性能，使零件获获得高的光得高的光洁洁度，同度，同时时提高合金的耐提高合金的耐磨性磨性p为为了改善了改善热热脆性，在脆性，在HPb59-1中加入中加入0.005稀土，可稀土，可细细化晶粒，使化晶粒，使Pb分布均匀，或加入分布均匀，或加入0.1Al，均可，均可显显著改善著改善热热脆性，提高脆性，提高热轧热轧温温度上限，使度上限，使铅铅黄黄铜铜可在可在720750进进行行热轧热轧。p铅铅黄黄铜铜有极好的切削性能，耐磨、高有极好的切削性能，耐磨、高强强、耐、耐蚀蚀、导电导电性好，它以棒性好，它以棒材，扁材、材，扁材、带带材等广泛供材等广泛供应应汽汽车车、拖拉机、拖拉机、钟钟表、表、电电器等工器等工业业，用，用以制作各种螺以制作各种螺丝丝、螺母、螺母、电电器插座、器插座、钟钟表零件等。表零件等。26p锡锡抑制黄抑制黄铜铜脱脱锌锌，提高黄，提高黄铜铜的耐的耐蚀蚀性。性。锡锡黄黄铜铜在淡水及海水中均在淡水及海水中均耐耐蚀蚀，故称，故称“海海军军黄黄铜铜”，加入，加入0.020.05As可可进进一步提高耐一步提高耐蚀蚀性性p提高合金的提高合金的强强度和硬度，常用度和硬度，常用锡锡黄黄铜铜含含1Sn，含，含锡锡量量过过多会降低多会降低合金的塑性。合金的塑性。p能能较较好地承受好地承受热热、冷、冷压压力加工。但力加工。但HSn70-1在在热压热压力加工力加工时时易裂，易裂，需要需要严严格控制格控制杂质杂质含量，含量，铜铜取上限取上限(71)，锡锡取下限取下限(1.0l.2)p锡锡黄黄铜铜主要用于海主要用于海轮轮，热电热电厂作高厂作高强强，耐，耐蚀蚀冷凝管、冷凝管、热热交交换换器，器，船舶零件等。船舶零件等。锡锡的作用及的作用及锡锡黄黄铜铜27p加入少量加入少量铝铝能在合金表面形成能在合金表面形成坚坚固的氧化膜，提高合金固的氧化膜，提高合金对对气体、气体、溶液、高速海水的耐溶液、高速海水的耐蚀蚀性；性；p铝铝的的强强化效果高，能化效果高，能显显著提高合金的著提高合金的强强度和硬度。但含量度和硬度。但含量过过高会高会剧剧烈降低塑性，使合金的晶粒粗化，烈降低塑性，使合金的晶粒粗化，铝铝含量含量应应低于低于4p含含2Al、20Zn的的铝铝黄黄铜铜，其，其热热塑性最高塑性最高p加入加入0.05As及及0.01Be或或0.4Sb及及.0.01Be可可进进一步提高一步提高铝铝黄黄铜铜的抗脱的抗脱锌锌腐腐蚀蚀能力能力p铝铝黄黄铜铜以以HAl7-2用量最大，主要是制成高用量最大，主要是制成高强强、耐、耐蚀蚀的管材，广泛的管材，广泛用做海船和用做海船和发电发电站的冷凝器等。站的冷凝器等。p铝铝黄黄铜铜的的颜颜色随成分而色随成分而变变化，通化，通过调过调整成分，可整成分，可获获得金黄色的得金黄色的铝铝黄黄铜铜，作，作为为金粉涂料的代用品。金粉涂料的代用品。铝铝的作用及的作用及铝铝黄黄铜铜28p锰锰起固溶起固溶强强化作用，少量的化作用，少量的锰锰可提高黄可提高黄铜铜的的强强度、硬度度、硬度p锰锰黄黄铜铜能能较较好地承受好地承受热热、冷、冷压压力加工力加工p锰锰能能显显著升高黄著升高黄铜铜在海水、在海水、氯氯化物和化物和过热过热蒸汽中的耐蒸汽中的耐蚀蚀性性p锰锰黄黄铜铜、特、特别别是同是同时时加有加有铝铝、锡锡或或铁铁的的锰锰黄黄铜铜广泛用于造船及广泛用于造船及军军工工等部等部门门pCu-Zn-Mn系合金的系合金的颜颜色与含色与含锰锰量有关，随量有关，随Mn量的增加，其量的增加，其颜颜色逐色逐渐渐由由红变红变黄，由黄黄，由黄变变白白p含含63.5Cu，24.5Zn，12Mn的黄的黄铜铜，具有良好的机械性能、工，具有良好的机械性能、工艺艺性能和耐性能和耐蚀蚀性，已部分地代含性，已部分地代含镍镍白白铜应铜应用于工用于工业业上。上。锰锰的作用及的作用及锰锰黄黄铜铜29p最古老的最古老的铜铜合金。用于鼎、合金。用于鼎、钟钟、武器、武器、铜镜铜镜等。耐等。耐蚀蚀、耐磨、耐磨、弹弹性好性好和和铸铸件体件体积积收收缩缩率小等。率小等。p锡锡青青铜铜有三大用途：有三大用途：用作高用作高强强、弹弹性材料，如作性材料，如作弹弹簧、簧、弹弹片、片、弹弹性元件。性元件。用作耐磨材料。如作滑用作耐磨材料。如作滑动轴动轴承的承的轴轴套、套、齿轮齿轮等耐磨零件。等耐磨零件。铸铸件体件体积积收收缩缩小、耐小、耐蚀蚀，用来制作，用来制作艺术铸艺术铸件，如件，如铜铜像等。像等。青铜青铜锡青铜锡青铜30p锡锡青青铜铜的性能与含的性能与含锡锡量及量及组织组织有关。有关。pSn含量增加，含量增加，b及塑性均增大，在大及塑性均增大，在大约约10Sn附近，塑性最好，附近，塑性最好，在在2123Sn附近附近b最大。最大。p工工业业用合金中，用合金中，锡锡的含量从的含量从3到到14，变变形合金的含形合金的含锡锡量在量在8以下，且含磷、以下，且含磷、锌锌或或铅铅等。等。锡青铜的机械性能锡青铜的机械性能31p锡锡青青铜铜在大气、水蒸气和海水中具有很高的化学在大气、水蒸气和海水中具有很高的化学稳稳定性，在海定性，在海水中的耐水中的耐蚀蚀性比紫性比紫铜铜、黄、黄铜优铜优良良p广泛广泛应应用于那些暴露在海水、海用于那些暴露在海水、海风风和大气中的船舶和和大气中的船舶和矿矿山机械山机械p盐盐酸和硝酸酸和硝酸强强烈腐烈腐蚀锡蚀锡青青铜铜p锡锡青青铜铜在在钠钠碱溶液中的腐碱溶液中的腐蚀严蚀严重重p在氨溶液及甲醇溶液中腐在氨溶液及甲醇溶液中腐蚀蚀也比也比较较强强烈烈锡青铜的抗蚀性能锡青铜的抗蚀性能32p锡锡青青铜铜熔熔炼时炼时用磷脱氧，微量磷（用磷脱氧，微量磷（0.3）能有效地提高合金的机械）能有效地提高合金的机械性能性能p压压力加工力加工锡锡磷青磷青铜铜，含磷量不超，含磷量不超过过0.4，此，此时锡时锡青青铜铜力学和工力学和工艺艺性性能最好，有高的能最好，有高的弹弹性极限、性极限、弹弹性模量和疲性模量和疲劳劳极限，用于制作极限，用于制作弹弹簧、簧、弹弹片及片及弹弹性元件。性元件。p磷化物硬度高，耐磨。磷化物磷化物硬度高，耐磨。磷化物+相作硬相，相作硬相，为轴为轴承合金承合金创创造了所必造了所必需的条件，在需的条件，在铸铸造耐磨造耐磨锡锡青青铜铜中，磷含量可达中，磷含量可达1.2 磷的作用及锡磷青铜磷的作用及锡磷青铜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33 锌的作用及锡锌青铜锌的作用及锡锌青铜p缩缩小小锡锡青青铜铜的的结结晶温度晶温度间间隔，减少偏析，提高流隔，减少偏析，提高流动动性，促性，促进进脱氧除脱氧除气，提高气，提高铸铸件密度件密度p锌锌能大量溶入能大量溶入固溶体中，改善合金的机械性能固溶体中，改善合金的机械性能p含含锌锌加工加工锡锡青青铜铜均具有均具有单单相相固溶体固溶体组织组织（如（如QSn4-3）p含含锌锌量在量在24时时，具有良好的机械性能和抗，具有良好的机械性能和抗蚀蚀性能，用于制造性能，用于制造弹弹簧、簧、弹弹片等片等弹弹性元件、化工器械、耐磨零件和抗磁零件等性元件、化工器械、耐磨零件和抗磁零件等34p铅铅不固溶于青不固溶于青铜铜，以，以纯组纯组元状元状态态存在，呈黑色存在，呈黑色夹杂夹杂物分布在枝晶之物分布在枝晶之间间，可改善切削和耐磨性可改善切削和耐磨性p含含铅铅低低时时(如如12)主要改善切削性，含主要改善切削性，含铅铅高高时时(45)用作用作轴轴承材料，承材料，降低摩擦系数降低摩擦系数p锡铅锡铅青青铜铜用以制造耐用以制造耐蚀蚀、耐磨、易切削零件或、耐磨、易切削零件或轴轴套、套、轴轴承内承内衬衬等零件等零件p微量微量Zr、B、Ti可可细细化晶粒，改善化晶粒，改善锡锡青青铜铜的机械性能和冷的机械性能和冷热热加工性能加工性能pAs、Sb、Bi降低降低锡锡青青铜铜的塑性，的塑性，对对冷冷热热加工性能有害。加工性能有害。铅的作用及锡铅青铜铅的作用及锡铅青铜35p分分为简单铝为简单铝青青铜铜和复和复杂铝杂铝青青铜铜p只含只含铝铝的的为简单铝为简单铝青青铜铜p除除铝铝外另含外另含铁铁、镍镍、锰锰等其它元素的多元合金等其它元素的多元合金为为复复杂铝杂铝青青铜铜p含含Al小于小于7的合金在所有温度下均具有的合金在所有温度下均具有单单相相固溶体固溶体组织组织。相塑性好，易加工相塑性好，易加工铝青铜铝青铜36p其其强强度和塑性随度和塑性随铝铝含量的增加而升高，塑性在含量的增加而升高，塑性在铝铝含量含量4左右达最大左右达最大值值，其后下降，而，其后下降，而强强度在度在10Al左右达最大左右达最大值值p工工业铝业铝青青铜铜含含铝铝量在量在511范范围围内内p铝铝青青铜铜具有机械性能高、耐具有机械性能高、耐蚀蚀、耐磨、冲、耐磨、冲击时击时不不发发生火花等生火花等优优点点二元铝青铜的性能二元铝青铜的性能机械性能机械性能37p铝铝青青铜铜的耐的耐蚀蚀性比黄性比黄铜铜、锡锡青青铜铜好，在大气、海水和大多数好，在大气、海水和大多数有机酸有机酸(柠柠檬酸、醋酸、乳酸等檬酸、醋酸、乳酸等)溶液中均有很高的耐溶液中均有很高的耐蚀蚀性性p在某些硫酸在某些硫酸盐盐，苛性碱、酒石酸等溶液中的耐，苛性碱、酒石酸等溶液中的耐蚀蚀性也性也较较好。好。二元铝青铜的性能二元铝青铜的性能耐蚀性耐蚀性38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)为具有形状记忆效应的合金为具有形状记忆效应的合金合金元素的作用合金元素的作用锰锰:可提高合金的机械性能和耐蚀性可提高合金的机械性能和耐蚀性 0.3 0.30.50.5MnMn能减少热轧开裂，提高成品率，改善合金的冷、热变能减少热轧开裂，提高成品率，改善合金的冷、热变形能力形能力39铁铁:少量铁能溶于锡青铜少量铁能溶于锡青铜固溶体中，显著提高机械性能固溶体中，显著提高机械性能 含量高时以含量高时以Fe3AlFe3Al化合物析出，使合金机械性能变坏，抗蚀性恶化，铝化合物析出，使合金机械性能变坏，抗蚀性恶化，铝青铜中青铜中FeFe加入量不超过加入量不超过5 5 Fe Fe能使铝青铜晶粒细化，加入能使铝青铜晶粒细化，加入0.50.51 1的的FeFe就能使单相或两相铝青铜的就能使单相或两相铝青铜的晶粒变细晶粒变细 Fe Fe能使铝青铜中的原子扩散速度减慢，增加能使铝青铜中的原子扩散速度减慢，增加相的稳定性，显著减少合相的稳定性，显著减少合金的脆性。金的脆性。合金元素的作用合金元素的作用40p铍铍青青铜铜即含即含1.52.5Be的的铜铜合金合金p淬火淬火时时效效强强度高，度高，b达达12501500MPa，硬度，硬度350400 HB。弹弹性极限高性极限高(700780MPa)，弹弹性性稳稳定性好，定性好，弹弹性滞后小，耐性滞后小，耐蚀蚀、耐磨、耐寒、耐疲耐磨、耐寒、耐疲劳劳，无磁性，冲，无磁性，冲击击不不发发生火花，生火花，导电导电、导热导热性性能好，所以，能好，所以，铍铍青青铜铜的的综综合性能合性能优优良良p铍铍青青铜铜用作高用作高级弹级弹性元件性元件(如如弹弹簧、膜片，手表的游簧、膜片，手表的游丝丝)，特殊要求，特殊要求的耐磨元件，高速，高的耐磨元件，高速，高压压下工作的下工作的轴轴承、承、衬衬套、套、齿轮齿轮等等铍青铜铍青铜41白铜白铜p耐蚀性、耐热性、耐寒性好，中等强度，高塑性，能冷、热压加工，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、高电阻和热电偶合金还有很好的电学性能，用作结构材料、高电阻和热电偶合金p按用途分为结构自铜和电工白铜按用途分为结构自铜和电工白铜42p具有很好的耐具有很好的耐蚀蚀性，性，优优良的机械性能和良的机械性能和压压力加工性能，力加工性能，焊焊接性好接性好p用于造船、用于造船、电电力、化工及石油等部力、化工及石油等部门门中制造冷凝管、蒸中制造冷凝管、蒸发发器、器、热热交交换换器和各种高器和各种高强强耐耐蚀蚀件等。件等。p普通白普通白铜铜：即：即Cu-Ni二元合金。二元合金。铜铜与与镍镍形成无限固溶体，形成无限固溶体，为单为单相固溶相固溶体体p冷凝管及冷凝管及热热交交换换器原用黄器原用黄铜铜及及锡锡黄黄铜铜制造，易脱制造，易脱锌锌腐腐蚀蚀，用，用铝铝黄黄铜铜腐腐蚀蚀大大为为减减轻轻，但高效机械及，但高效机械及电电站要求能在高温高站要求能在高温高压压下工作的冷凝下工作的冷凝管及管及热热交交换换器，此器，此时时需用更高需用更高强强度及更高耐度及更高耐蚀蚀性的性的Cu-Ni系合金。系合金。舰舰艇用冷凝管含艇用冷凝管含Ni多多为为1030。结构白铜结构白铜43铁铁白白铜铜：普通白：普通白铜铜中加入少量中加入少量铁铁，称，称为铁为铁白白铜铜。铁铁能能显显著著细细化晶粒，提化晶粒，提高高强强度和耐度和耐蚀蚀性，尤其是提高海水冲性，尤其是提高海水冲击击腐腐蚀时蚀时的耐的耐蚀蚀性性1.10Ni的的铜铜合金中加入合金中加入l2Fe，或，或 30Ni的合金中加的合金中加入入0.5Fe对对提高耐流提高耐流动动海水的冲刷腐海水的冲刷腐蚀蚀有有显显著效果著效果2.白白铜铜中中Fe的加入量不超的加入量不超过过2，否，否则则，反而引起腐，反而引起腐蚀蚀开裂开裂44锌锌白白铜铜：锌锌白白铜铜亦称亦称“镍银镍银”或或“德国德国银银”1）锌锌能大量溶于能大量溶于Cu-Ni合金中，形成合金中，形成单单相相固溶体固溶体 2）锌锌起固溶起固溶强强化作用，提高化作用，提高强强度及抗大气腐度及抗大气腐蚀蚀能力能力 3）BZnl5-20耐耐蚀蚀性高，性高，银银白色光白色光泽泽和力学性能好，能承受和力学性能好，能承受热热冷冷压压力加工，用于精密力加工，用于精密仪仪器、器、电电工器材、医工器材、医疗疗器材、器材、卫卫生工程用零生工程用零件及件及艺术艺术制品。制品。铝铝白白铜铜：铝铝能能显显著提高白著提高白铜铜的的强强度和耐度和耐蚀蚀性，但使合金的冷加工性能性，但使合金的冷加工性能变变差差 1）高的机械性能和耐高的机械性能和耐蚀蚀性，抗寒，有很好的性，抗寒，有很好的弹弹性并能承受冷性并能承受冷热热加工加工 2）铝铝白白铜铜的机械性能和的机械性能和导热导热性比性比B30还还好，耐好，耐蚀蚀性接近性接近B30，焊焊接接性好，可代替性好，可代替B30。45锰铜锰铜：BMn3-12锰锰白白铜铜 具有高的具有高的电电阻和低的阻和低的电电阻温度系数，阻温度系数，电电阻阻值值很很稳稳定，与定，与铜铜接接触触时时的的热电势热电势不大不大 工作温度在工作温度在100以下的以下的标标准准电电阻、阻、电桥电桥、电电位差位差计计以及其它以及其它精密精密电电气气测测量量仪仪器器仪仪表中的表中的电电阻元件阻元件电工白铜电工白铜46康康铜铜：BMn40-1.5锰锰白白铜铜。热电动势热电动势高、高、电电阻温度系数低和阻温度系数低和稳稳定的定的电电阻阻 耐腐耐腐蚀蚀、耐、耐热热 有高的力学性能并能很好地和承受有高的力学性能并能很好地和承受压压力加工。力加工。康康铜铜与与Cu、Fe、Ag配配对时对时有高的有高的热电势热电势，铜铜与康与康铜铜配用于配用于-100+300温区温区测测温；也用来制作滑温；也用来制作滑动变动变阻器，工作温度在阻器，工作温度在500以下的以下的加加热热器。器。47考考铜铜：BMn43-0.5锰锰白白铜铜又称考又称考铜铜 电电阻系数高，与阻系数高，与铜铜、镍铬镍铬、铁铁配配对时产对时产生的生的热电势热电势大，同大，同时时温度系数很小温度系数很小(实际实际上等于零上等于零)广泛用在广泛用在测测温温计计中做中做补偿导线补偿导线和和热电热电偶的偶的负负极极 考考铜铜和和镍铬镍铬合金配合金配对组对组成的成的热电热电偶，偶，测测温范温范围围可由可由-253(液液氢氢)到室温，灵敏度极高。到室温，灵敏度极高。48加工黄铜和铸造黄铜加工黄铜和铸造黄铜 黄铜铸件黄铜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49冷凝器管冷凝器管汽车机油泵衬套汽车机油泵衬套铜合金的应用铜合金的应用50铜合金的应用铜合金的应用51船用青铜软管快速接头阀船用青铜软管快速接头阀(锡青铜阀体、阀盖锡青铜阀体、阀盖)青铜制品青铜制品铜合金的应用铜合金的应用52铍青铜制品铍青铜制品用于重要的弹性件、耐磨件，如精密用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件工具、航海罗盘等重要机件铜合金的应用铜合金的应用铍青铜具有高的强度、弹性极限、铍青铜具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵价格较贵53白铜件白铜件康铜热偶康铜热偶白铜型材白铜型材铜合金的应用铜合金的应用541 1、纯铜主要有那些性能特点？、纯铜主要有那些性能特点？2 2、纯铜中有那些类型的杂质元素？它们对加工性能有何影响？、纯铜中有那些类型的杂质元素？它们对加工性能有何影响？3 3、黄铜的性能与锌含量的关系如何？、黄铜的性能与锌含量的关系如何？4 4、何谓黄铜的脱锌和季裂？如何防止或避免？、何谓黄铜的脱锌和季裂？如何防止或避免？5 5、分别简述特殊黄铜中的铅、铝、锡和锰的作用？、分别简述特殊黄铜中的铅、铝、锡和锰的作用？6 6、合金元素磷、锌、铅的作用及各种锡青铜的性能、合金元素磷、锌、铅的作用及各种锡青铜的性能7 7、锰、铁、镍对铝青铜的性能有怎样影响？、锰、