铜及铜合金.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,章 铜及铜合金,4.1,概述,4.2,纯铜,4.3,铜合金,4.4,铜合金的应用,4.1,概述,铜存在于,地壳和海洋,中。铜在地壳中的含量约为,0.01,，在个别铜矿床中，铜的含量可以达到,3,5,。,自然界中的铜，多数以,化合物,即铜矿物,存在。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。,铜矿石分为三类：（,1,）,硫化矿,，如黄铜矿,(CuFeS2),、斑铜矿,(Cu5FeS4),和辉铜矿,(Cu2S),等。（,2,）,氧化矿,，如赤铜矿,(Cu,2,O),、,孔雀石,CuCO,3,Cu(OH),2,、蓝铜矿,2CuCO,3,Cu(OH),2,、,硅,孔雀石,(CuSiO,3,2,H,2,O,),等。,（,3,）,自然铜,。铜矿石中铜的含量,1,左右（,0.5,3,）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杂质除去，而得到含铜量较高（,8,35,）的精矿砂。,纯铜：,面心立方,晶格，原子量,63.54,，密度,8.9,，熔点,1083,电阻率,0.01673,欧姆,mm,2,/m,，线性膨胀数,17.610-6/,，导热率,0-100 399W/mk,。软态,280MPA,延伸率,40%,4.1,概述,铜矿石经过选矿成为含铜品位较高的铜精矿或者说是铜矿砂，铜精矿需要经过冶炼提成,才能成为精铜及铜制品,.,目前，世界上铜的冶炼方式主要有两种：,火法冶炼,与,湿法冶炼,）,1,火法,:,通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即,电解铜,，一般适于高品位的硫化铜矿。除了铜精矿之外,废铜做为精炼铜的主要原料之一，包括旧废铜和新废铜，,2,湿法,:,一船适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。,4.1,概述,4.1,概述,工业纯铜的牌号及应用,纯铜含铜,99.90-99.99%,，加工铜国家标准有,9,个牌号：,3,个纯铜牌号、,3,个无氧铜牌号、,2,个磷脱氧铜牌号、,1,个银铜牌号；高纯铜纯度可达,99.99%99.9999%,，又称为,4N,、,5N,、,6N,铜。,工业纯铜的牌号用字母,T,加上序号表示，如,T1,，,T2,，,T3,等，数字增加表示纯度降低。,无氧铜用“,T”,和“,U”,加上序号表示，如,TUl,、,TU2,。,用磷和锰脱氧的无氧铜，在,TU,后面加脱氧剂化学元素符号表示，如,TUP,、,TUMn,。,4.2,纯铜,纯铜的性能,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。,20,时铜的电阻率为,1.613cm,，热导率为,402W,mK,；,银为,1.590cm,，,银为,419W,mK,。,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。导电器材用量占铜材总量一半以上。,所有杂质和加入元素，降低铜的导电、导热性能。固溶于铜的元素,(,除,Ag,、,Cd,外,),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。,Ti,、,P,、,Si,、,Fe,、,Co,、,As,，,Be,、,Mn,、,Al,强烈降低,Cu,导电性。,冷变形对铜的导电性能影响不大,.,A1,2,0,3,弥散强化可提高铜的强度而又不使其导电率明显下降。,4.2,纯铜,4.2,纯铜,耐蚀性：铜的标准电极电位为,+0.345V,，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。,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,(,即铜绿，,CuS0,4,3Cu(OH),2,),或,碱性碳酸铜,(CuCO,3,Cu(OH),2,),薄膜，对铜有保护作用，可防止铜继续腐蚀。铜在淡水及蒸汽中抗蚀性能也很好。所以野外架设的大量导线、水管、冷凝管等，均可不另加保护。,铜在海水中的腐蚀速度不大，约为,0.05mm,a,；加入,0.15,0.3,As,能显著提高铜对海水的抗蚀性。,铜在非氧化性的酸,(,如盐酸,),、碱、多种有机酸,(,如醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸草酸,),中有良好的耐蚀性。但是，铜在氧化剂和氧化性的酸,(,如硝酸,),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，均引起铜强烈的腐蚀。,铜在常温干燥空气中几乎不氧化，但当温度超过,100,时开始氧化，并在其表面生成,黑色的,CuO,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,Cu,2,0,薄膜。,4.2,纯铜,磁性：为,逆磁性物质,，磁化率为,-0.08510,-6,，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,(Fe,、,Co,、,Ni),在铜中呈不溶状态时，即显铁磁性。用,T1,或,T2,铜来作磁性仪表的结构材料。,Fe,是危害最大的杂质，应严格限制在,0.01,以下。,铜的机械性能,软态铜：,b,=200,240MPa,，,35,45HB,，,50,，,达,75,。硬态铜：,b,350,400MPa,，,110,130 HB,，延伸率,=6,。,铜为面心立方晶格，滑移系多，变形易，退火态铜不经中间退火可压缩,85,95,而不产生裂纹。纯铜在,500,600,呈现“中温脆性”，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,Pb,、,Bi,与,Cu,生成低熔点共晶、分布在晶界上造成,，因在中温区它以液体状态存在于晶界，造成热脆，而在较高温度时，由于,Pb,、,Bi,在,Cu,中的固溶度增大，微量,Pb,Bi,又固溶于铜的晶粒内，不造成危害，从而使塑性又升高。,4.2,纯铜,杂质及微量元素对铜压力加工性能的影响,纯铜中的杂质分为三类：,固溶于铜的杂质及微量元素；,与铜形成易熔共晶的杂质及微量元素；,与铜形成熔点较高的脆性化合物的杂质及微量元素。,杂质元素对铜塑性的影响，取决于铜与元素的相互作用。当杂质元素固溶于铜时，影响不大；若杂质元素与铜形成低熔点共晶时，则会产生“热脆”。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”。,磷：固溶于铜的杂质磷熔点,44,，,700,时磷在铜中的溶解度为,1.75,，而,200,时则只溶解,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,Cu,3,P,脆性化合物，造成“冷脆”，所以过量的磷有害。,4.2,纯铜,砷：熔点,613,，在固态铜中可溶解,7.5,。少量,As,对机械性能没明显影响，但显著降低铜的导电、导热性。砷可提高铜的再结晶温度，提高铜的耐热性；此外，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；还可改善含氧铜的加工性能。,锑：熔点,630,，共晶温度（,645,）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,Cu3Sb,，分布在晶界上而造成“冷脆”。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,0.002,。,铅：熔点,327,，基本上不溶解于铜，微量的铅与铜形成低熔点共晶组织,(Cu,Pb,),，共晶温度为,326,，共晶体最后结晶并集中在晶界上，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“热脆”。铅限制在,0.005,0.05,。,4.2,纯铜,铋：熔点为,271,，不溶于,Cu,中，在,270,与,Cu,生成低熔点共晶,(,Cu+Bi,),。,Bi,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“热脆”。,Bi,本身也是脆性相，使铜在冷态下也会变脆，所以,Bi,不但造成“热脆”，也造成“冷脆”，对铜危害严重。铋的极限含量不大于,0.002,。,氧：不固溶于铜，与铜形成高熔点脆性化合物,Cu,2,O,，含氧铜冷凝时，氧呈共晶体,(Cu+Cu,2,O),析出，分布在晶界上。共晶温度很高,(1066),，对热变形性能不产生影响，但,Cu,2,O,硬而脆，使冷变形产生困难，致使金属发生“冷脆,。含氧铜在氢或还原性气氛中退火时，会出现“氢病”。“氢病”的本质是由于退火时，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,CO,2,。,100g,含氧,0.01,的铜在氢气中退火，会形成,140cm,3,的蒸汽。生成的水蒸汽无法扩散，在铜中形成很高的压力使铜遭到破坏。含氧量达,0.005,的铜，即出现“氢病”。,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。,4.2,纯铜,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,2,S),集中在晶界上，,Cu,2,S,硬而脆，致使金属发生,“,冷脆,”,。,硫的最大允许含量为,0.005,0.01,。,硒，碲：在固态铜中的溶解度极小，生成,Cu,2,Se,、,Cu,2,Te,脆性化合物，凝固时沿晶界析出，造成,“,冷脆,”,。铜中含,0.003,硒和,0.005,0.003,碲即可使其焊接性能恶化。,4.3,铜合金,铜合金分类及强化方法,铜合金：黄铜、白铜，青铜。,黄铜,：简单黄铜和复杂黄铜。,简单黄铜：为,CuZn,二元合金,，以“,H”,表示，,H,后面的数字表示合金的平均含铜量如,H70,表示含铜量为,70,，其余为锌。,复杂黄铜：在,Cu-Zn,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,HSn70-1,表示含,70,Cu,、,1,Sn,、余为锌的锡黄铜,。多元合金则以第三种含量最多的元素相称，如：,HMn57-3,1,：,57,Cu,、,3,Mn,、,1,Al,、余为锌的锰黄铜；,HAl66-6,3,2,：,66,Cu,、,6,Al,、,3,Fe,、2,Mn,、余,Zn,的铝黄铜,白铜,：,Cu-Ni,合金,。以,B,表示。,如：,BlO,为,10,Ni,、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。,按主加元素,(,如,Sn,、,Al,，,Be,等,),命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜，并以,Q,主添元素化学符号及百分含量表示，如,QSn6.5-0.1,为,6.5,Sn,、,0.1,P,、余为铜的锡磷青铜。,QA15,为,5,A1,、余为铜的铝青铜。,QBe2,为,2%Be,、余下为铜的铍青铜。,4.3,铜合金,黄铜,4.3.1,黄铜,普通黄铜,普通黄铜的相组成及各相的特性,Cu-Zn,二元系相图中，固态下有,、,、,、,、,、,六个相。,相是以铜为基的固溶体，其晶格常数随锌含量的增加而增大，锌在铜中的溶解度与一般合金相反，随温度降低而增加，在,456,时固溶度达最大值,(39,Zn),；之后，锌在铜中的溶解度随温度的降低而减少。,含锌量为,25,左右的,相区，存在,Cu,3,Zn,化合物的两种有序化转变，采用,X,射线、电阻、差热分析等方法测定发现：在,450,左右,无序固溶体转变为,l,有序固溶体，在,217,左右，,l,有序固溶体转变为,2,有序固溶体。,固溶体具有良好的塑性，可进行冷热加工，并有良好的焊接性能。,H70,黄铜的铸态组织及变形后退火组织,相：以电子化合物CuZn,为基的体心立方晶格固溶体。冷却过程中，在,468,456,温度范围，无序相,转变成有序相,。,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。,相是以电子化合物,Cu,5,Zn,8,为基的复杂立方晶格固溶体，硬而脆，难以压力加工，工业上不采用。所以，工业用黄铜的锌含量均小于,46,，不含,相。,工业用黄铜，按其退火组织可分为,黄铜和,+,两相黄铜。,黄铜只用作焊料。,W,Zn,36,的,黄铜：,H96,H65,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。,4.3,铜合金,黄铜,+,两相黄铜含,36,46,Zn,，,H62,至,H59,均属于此。凝固时发生包晶反应形成,相，凝固完毕，合金为单相,组织，当冷至,+,两相区时，,相自,相析出，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，,相则没有。,4.3,铜合金,黄铜,普通黄铜性能变化与锌含量的关系,物理性能：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。电导率、热导率在,区随锌含量的增加而下降，但锌含量在,39,以上，合金出现,时，电导率又上升，锌含量达,50,时达峰值。,力学性能：,W,Zn,30,时，随锌含量的增加，,b,和,同时增大，对固溶强化的合金来说，这种情况是极少有的，锌含量在,30,32%,范围时，,达最大值。之后，随,相的出现和增多，塑性急剧下降。而,b,则一直增长到锌含量,45,附近，当锌含量为,45,时，,b,值最大。锌含量超过,45,，由于,相全部消失，而为硬脆的,相所取代，导致,b,急剧下降。,变形和退火后的性能：,相随锌含量的增加其强度、塑性均增加。,当锌含量为,30,时，塑性最好，适于深冲压和冷拉，大量用于制造炮弹壳，所以,H70,黄铜有“炮弹黄铜”之称。,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。,4.3,铜合金,黄铜,黄铜具有良好的塑性，适于冷、热加工。所有黄铜在,200,600,温度范围内均存在中温低塑性区，这主要是微量杂质,(,铅、锑、铋等,),的影响，它们与铜生成低熔点共晶而最后凝聚在晶界上，形成低熔点共晶薄膜，从而造成热加工过程的“热脆”。然而黄铜的塑性会随温度升高而重新显著增长，表明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，具体温度要看含锌量而言，如,H90,、,H80,，,HPb59,1,等的低塑性区。,加入微量混合稀土或锂。钙、锆、铈等能与杂质形成高熔点化合物的元素，均能有效减轻或消除杂质的有害影响，从而消除热脆性。如加铈能与铅和铋形成,Pb2Ce,及,Bi2Ce,等高熔点化合物。,黄铜的热加工一般应在高于脆性区的温度进行，,+,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。,4.3,铜合金,黄铜,黄铜在大气、淡水或蒸汽中有很好的耐蚀性，腐蚀速度约为,0.0025,0.025mm/a,，在海水中的腐蚀速度略有增加，约为,0.0075,0.1mm,a,。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：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，电极电位低的锌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，使黄铜成为阳极而被加速腐蚀。加,0.02,0.06,As,可防止脱锌。,应力腐蚀：即“季裂”或“自裂”，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、,SO,2,及潮湿空气的联合作用产生的。黄铜含,Zn,量越高，越容易自裂。,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,(260,300),退火,来消除制品在冷加工时产生的残留内应力。此外，在黄铜中加人,0.02,0.06,As,或,1.0,1.5,Si,也能明显降低其自裂倾向。,4.3,铜合金,黄铜,普通黄铜中杂质：,铅、铋、锑、磷砷和铁等。,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，铅的容许含量可比,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：,呈连续脆性薄膜分布在黄铜晶界上，既产生热脆性，又产生冷脆性，对黄铜的危害性远比铅为大，在,及,+,黄铜中要求,0.002,Bi,。,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),。,4.3,铜合金,黄铜,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,Cu,2,Sb,，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,Li,3,Sb(,熔点,1145),，从而减轻锑对黄铜塑性的有害影响。,砷：,室温时砷在黄铜中的溶解度,Ni,含量时，,K,相呈块状，仅当,Ni,含量,Fe,含量时，,K,相呈均匀分散的细粒状，有利于得到很好的机械性能。所以工业铝青铜中,Fe,、,Ni,含量相等。,QAl10-4-4,在,500,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。,4.3,铜合金,青铜,铍青铜,：,镀青铜即含,1.5,2.5,Be,的铜合金,淬火时效强度高，,b,达,1250,1500MPa,，硬度,350,400 HB,。弹性极限高,(700,780MPa),，弹性稳定性好，弹性滞后小，耐蚀、耐磨、耐寒、耐疲劳，无磁性，冲击不发生火花，导电、导热性能好，所以，铍青铜的综合性能优良。,铍青铜用作高级弹性元件,(,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、齿轮等。,相组成及其特性,、,l,、,2,三个单相区。,：以铜为基的置换固溶体，面心立方晶格，有良好的塑性，可冷热变形。铍原子半径,(111.3pm),比铜,(127.8pm),小，造成严重晶格歪扭。,相有明显溶解度变化，,866,（,2.7,），,605,（,1.55,），室温（,0.16,）。有强烈的时效强化效应。,1,：以电子化合物,Cu,2,Be,为基的无序固溶体，体心立方结构，高温塑性好，淬火过冷到室温，性极柔软，可冷变形。,1,相在缓冷时发生共析分解,2,：电子化合物,CuBe,为基的有序固溶体，低温稳定相，室温硬而脆。,4.3,铜合金,青铜,4.3,铜合金,青铜,铍青铜的淬火和时效,在,760,790,固溶处理，保温时间为,8,15min,。为防止固溶体冷却时分解，常用水淬。,淬火后冷变形,30,40,再进行时效，铍青铜淬火状态具有极好的塑性，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,Be,量有关。,对要求以弹性为主、含,Be,高于,1.7,的合金，其最佳时效温度为,300,330,1,3h,。,对以导电为主，含,Be,低于,0.5,的高导电电极合金,(0.4,Be,1.6,Ni,0.05,Ti),，最佳时效温度为,450,480,1,3h,。,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,过饱和固溶体的主要分解方式，其脱溶过程为：,过饱和固溶体,2,4.3,铜合金,青铜,为原子有序排列的过渡相，为过渡晶体结构的片状沉淀物。,密度高、与母相的比容差别大，其周围形成很大应力场，对位错滑移造成阻力。随着时效时间的增加，,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,。铍青铜的最高机械性能是在,将开始向中间相,转变的阶段获得。,不连续脱溶开始于晶界，然后长入相邻晶体中，形成片层状结构，此种现象又称“,晶界反应,”。不连续脱溶的产物为中间过渡相,，当不连续脱溶,胞,自晶界向晶内长大时，晶内才开始按正常,(,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，造成组织和性能的不均匀，使合金的抗蚀性能和机械性能降低。,当时效温度低于,380,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,380,以上时效时，则不连续脱溶占优势。因此，铍青铜的时效温度一般为,3l0,330,。此外，铍青铜时效时，伴随第二相的析出，其体积收缩约,0.2,左右，因此，铍青铜制品应留足够的加工余量。,4.3,铜合金,青铜,合金元素的影响：为了减缓时效过程，抑制晶界反应，铍青铜要加入其它合金元素。微量元素,Co,、,Ni,、,Fe,和,Ti,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。,Co,和,Ni,的作用最明显，并且淬火温度越高效果越大，但,Co,的价格比,Ni,贵，所以国产铍青铜均加,Ni,不加,Co,。,镍有稳定,固溶体和抑制,相在淬火过程中发生分解的作用。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,区，常使铍青铜出现一定数量的硬脆,2,相，对合金的疲劳强度、弹性滞后和弹性稳定性都产生不良影响。为此，要严格控制,Ni,含量，使合金不出现或少出现,2,相。,Ni,的合适加入量为,0.2,O.4,。,微量,Fe,的作用与,Co,、,Ni,相，并有细化晶粒的作用，但加入量不能超过,0.15,，否则会出现新的含,Fe,相，降低耐蚀性和时效硬化效果。,4.3,铜合金,青铜,微量,Ti(0.1,0.25,),对过饱和固溶体分解的抑制作用比,Fe,、,Ni,、,Co,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,2,相减至极少，从而使疲劳强度提高，时效后有好的弹性稳定性和小的弹性滞后。,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，损害热加工性能，但少量铅可改善铍青铜的切削性。,4.3,铜合金,青铜,4.3.3,白铜,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，用作结构材料外、高电阻和热电偶合金。按用途分为结构自铜和电工白铜。,结构白铜：,具有很好的耐蚀性，优良的机械性能和压力加工性能，焊接性好，用于造船、电力、化工及石油等部门中制造冷凝管、蒸发器、热交换器和各种高强耐蚀件等。,普通白铜：即,Cu-Ni,二元合金。铜与镍形成无限固溶体，为单相固溶体。,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。,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-Ni,系合金。舰艇用冷凝管含,Ni,多为,10,30,。,铁白铜：普通白铜中加入少量铁，称为铁白铜。铁能显著细化晶粒，提高强度和耐蚀性，尤其是提高海水冲击腐蚀时的耐蚀性。,10,Ni,的铜合金中加入,l,2,Fe,，对提高耐流动海水的冲刷腐蚀有显著效果。,30,Ni,的合金中加入,0.5,Fe,，有相同作用。白铜中,Fe,的加入量不超过,2,，否则，反而引起腐蚀开裂。,锌白铜：锌白铜亦称“镍银”或“德国银”。锌能大量溶于,Cu-Ni,合金中，形成单相,固溶体。锌起固溶强化作用，提高强度及抗大气腐蚀能力。,BZnl5-20,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、卫生工程用零件及艺术制品。,铝白铜：铝能显著提高白铜的强度和耐蚀性，但使合金的冷加工性能变差。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,B30,还好，耐蚀性接近,B30,，焊接性好，可代替,B30,。,电工白铜,：,应用最广泛的电工白铜是康铜、锰铜和考铜,锰铜：,BMn3-12,锰白铜又称锰铜。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。,用来制作工作温度在,100,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。,康铜,：,BMn40-1.5,锰白铜又称康铜。热电动势高、电阻温度系数低和稳定的电阻；耐腐蚀、耐热；有高的力学性能并能很好地和承受压力加工。康,铜与,Cu,、,Fe,、,Ag,配对时有高的热电势，康铜与铜线接触的热电势为,3910,-6,V,，而锰铜只有,1.610,-6,V,，铜与康铜配用于,-100,+300,温区测温；也用来制作滑动变阻器，工作温度在,500,以下的加热器。,考铜,：,BMn43-0.5,锰白铜又称考铜。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,(,实际上等于零,),。,广泛用在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,-253(,液氢,),到室温，灵敏度极高。,单相黄铜,塑性好：,H80,、,H70,、,H 68,。,适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等,。,两相黄铜,热塑性好,强度高：,H59,、,H62,。,适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。,冷凝器管,汽车机油泵衬套,4.4,铜合金,的应用,HPb63-3,、,HAl60-1-1,、,HSn62-1,、,HFe59-1-1,、,ZCuZn38Mn2Pb2,、,ZCuZn16Si4,等。,主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。,4.4,铜合金,的应用,QSn4-3,、,QSn6.5-0.4,、,ZCuSn10Pb1,等。,耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。,锡青铜管,船用青铜软管快速接头阀,(,锡青铜阀体、阀盖,),青铜制品,4.4,铜合金,的应用,以铝为主加元素的铜合金，铝含量为,5,11%强度、硬度、耐,磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。,大型水力发电设备中的抗磨环,QAl5,、,QAl7,、,ZCuAl8Mn13Fe3Ni2,等。,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、蜗轮、轴套、螺旋桨等。,4.4,铜合金,的应用,铍青铜,以铍为主加元素的铜合金，铍含量为,1.7,2.5%,。,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,.,铍青铜制品,常用牌号有,QBe2,、,QBe1.7,、,QBe1.9,等。,用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件,.,4.4,铜合金,的应用,普通白铜,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。,B5,、,B19,等。用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械,仪表零件及冷凝器,蒸馏器,热交换器等,.,BMn40-1.5,(,康铜,),、,BMn43-0.5,(,考铜,),。,用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。,白铜件,康铜热偶,白铜型材,4.4,铜合金,的应用,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怎样影响？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？,