第9章 銅合金.doc

第9章 銅合金銅及銅合金是人類歷史上使用最早的金屬材料之一。由于銅具有優(yōu)良的性能及美麗的色澤而被廣泛用于電纜、電器核電子設(shè)備的導(dǎo)電材料、各種熱交換器的傳熱材料、建筑材料以及裝飾品等。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使用范圍不斷擴(kuò)大，如大規(guī)模集成電路、超導(dǎo)電線、超導(dǎo)電磁體、磁力懸浮鐵路核聚變裝置以及形狀記憶合金等方面都有應(yīng)用。 9.1 黃銅 黃銅是以鋅為主要元素的銅合金。 銅鋅二元合金 普通黃銅；銅鋅 + Me特殊黃銅 牌號(hào)表示方法：普通黃銅：H62表示含62%Cu、38% Zn特殊黃銅：用“H”加主添元素的化學(xué)符號(hào)再加銅含量和添加元素的含量表示。如HMn58-2表示58%Cu、2% Mn鑄造黃銅:用 “Z”再加銅化學(xué)符號(hào)和主添元素化學(xué)符號(hào)及含量表示。如ZCuZn38：Cu為基體元素，Zn為主要合金元素，38為鋅的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)一、普通黃銅 組織：36%Zn 的合金為單相黃銅，3646% Zn合金為+雙相黃銅 ，易熱加工，為熱加工黃銅。 性能：隨Zn,導(dǎo)電導(dǎo)熱性，線脹系數(shù) 30%Zn時(shí),隨Zn,強(qiáng)度和塑性,達(dá)到最高值; 32% Zn時(shí)，由于出現(xiàn)脆性相，塑性，強(qiáng)度 ,在45%Zn時(shí)達(dá)最大值黃銅有良好的鑄造性能，即流動(dòng)性高，偏析傾向小，適用于鑄造復(fù)雜和精致的鑄造制品。H96、H90等：有金色黃銅之稱。導(dǎo)熱性、抗蝕性好。用于冷凝器、散熱器和工藝品等H70、H68：為三七黃銅。強(qiáng)度較高，塑性好，用于冷沖壓、深拉伸的形狀復(fù)雜件。大量用于彈殼，所以也稱為彈殼黃銅。鋁?H62：強(qiáng)度高，塑性也好，常、用于水管、油管，也稱為商業(yè)黃銅。二、特殊黃銅 錫黃銅錫黃銅在普通黃銅中+0.51.5%Sn，強(qiáng)度和硬度及耐蝕性，改善切削加工性。錫黃銅主要以管、棒、板材大量用于艦艇制造工業(yè)，如冷凝管、船舶零件、船艦焊接件的焊條等，故有海軍黃銅之稱。鋁黃銅黃銅中加入少量鋁（0.73.5%）可在表面形成致密和牢固的Al2O3膜，耐蝕性。鋁能細(xì)化晶粒，硬度和強(qiáng)度。但2% Al時(shí)塑韌性。 含2%Al、20% Zn的鋁黃銅具有最高熱塑性，所以HAl77-2合金得到廣泛應(yīng)用。含鋁特殊黃銅焊接比較困難，且有高的應(yīng)力腐蝕傾向，必須進(jìn)行充分低溫退火加以消除。鎳黃銅添加鎳可擴(kuò)大相區(qū)，故雙相黃銅添加適當(dāng)?shù)逆嚳赊D(zhuǎn)變?yōu)閱蜗帱S銅。鎳能強(qiáng)度、韌性、耐蝕性及耐磨性。鎳黃銅適合于冷、熱加工。鎳黃銅具有小的應(yīng)力腐蝕破裂傾向，可用來制造海船工業(yè)的壓力表及冷凝管等，還可作錫磷青銅的代用品。硅黃銅硅黃銅 加入1.54.0%Si，能黃銅在海水中的耐蝕性以及抗應(yīng)力腐蝕能力，改善鑄造性和焊接性。HSi80-3硅黃銅顯微組織為+，主要用于艦船制造和其它工業(yè)中的耐蝕零件和接觸蒸汽的配件等。鉛黃銅HPb74-3是單相鉛黃銅，鉛呈細(xì)小質(zhì)點(diǎn)分布在晶界；HPb59-1是雙相（+）鉛黃銅。因?yàn)镠Pb59-1切削性特別好，稱為易切黃銅，有足夠高的強(qiáng)度、耐磨性和耐蝕性。廣泛用作鐘表機(jī)芯的基礎(chǔ)部件和汽車、拖拉機(jī)等機(jī)械零件如襯套、螺釘、電器插座等。9.2 青銅 青銅最早是指銅錫合金 ，含鋁、硅、鈹、錳和鉛的銅基合金，也稱青銅。 通常把銅錫合金稱為錫青銅（普通青銅），其它稱為無錫青銅（特殊青銅）牌號(hào)表示：“Q”加上第一個(gè)主加元素化學(xué)符號(hào)及含量再加上其它合金元素含量。如QSn4-3為含4%Sn，3% Zn錫青銅； 鑄造青銅：“Z”表示鑄造，“Cu”表示銅基體。如ZcuPb30表示鑄造鉛青銅，鉛的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%1、銅錫二元合金 組織：是Sn固溶于Cu固溶體，F(xiàn)CC結(jié)構(gòu)；是電子化合物Cu5Sn為基的固溶體；是CuSn化合物為基的固溶體；是電子化合物Cu31Sn8；是電子化合物Cu3Sn。錫青銅的顯微組織與錫含量和合金狀態(tài)有關(guān)。性能：較高強(qiáng)度、硬度和耐磨性 。 Sn,強(qiáng)度，當(dāng)Sn6%后， 伸長率;Sn20%，出現(xiàn)大量相，合金變脆，強(qiáng)度 。因此，工業(yè)用Sn青銅的Sn含量均在314%之間。 Sn 78%的合金，有高的塑性和強(qiáng)度，適用于塑性加工； 含Sn10%的合金，因塑性低，只適用于鑄造用。2、鋁青銅特點(diǎn)：強(qiáng)度和耐蝕最好，應(yīng)用廣泛。是錫青銅的重要代用品，但鑄造性和焊接性較差。鋁作用：Al，強(qiáng)度和硬度，塑性。當(dāng)Al1011%時(shí)，強(qiáng)度、塑性均。由于出現(xiàn)了硬脆2相所致。12% Al 。壓力加工用鋁青銅Al 57%.應(yīng)用：鋁青銅應(yīng)用較廣泛。用于制造耐磨、耐蝕和彈性零件，如齒輪、軸套、彈簧以及船舶制造中的特殊設(shè)備等3、鈹青銅 鈹青銅是加入1.52.5%Be的銅合金，除Be外，還加入鎳、鈦、鎂等合金元素。常用QBe2.5、 QBe1.7性能特點(diǎn)：淬火狀態(tài)塑性好，可冷加工成管、棒、帶材等各種型材。若經(jīng)過固溶處理及冷變形后，不僅能提高強(qiáng)度（b可1200MPa），而且能 p ，特別適用于儀表彈簧處理特點(diǎn)：固溶處理和快冷是為了獲得過飽和固溶體，時(shí)效強(qiáng)化。鈹青銅淬火時(shí)必須嚴(yán)格控制加熱溫度。否則會(huì)產(chǎn)生過熱和過燒。加熱溫度過低，富鈹相不能充分溶解，沉淀硬化能力小 結(jié) 銅合金中固溶強(qiáng)化的合金元素主要是鋅、鋁、錫、錳、鎳等。許多元素在固態(tài)銅中的溶解度隨溫度降低而急劇減小，如鈹、鈦、鋯、鉻等，因而它們具有時(shí)效強(qiáng)化效果。 過剩相強(qiáng)化在銅合金中的應(yīng)用也較普遍。黃銅和青銅中的