金属材料学 第9章 铜合金.ppt

第9章铜合金,铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属材料之一。由于铜具有优良的性能及美丽的色泽而被广泛用于电缆、电器核电子设备的导电材料、各种热交换器的传热材料、建筑材料以及装饰品等。随着科学技术的发展，使用范围不断扩大，如大规模集成电路、超导电线、超导电磁体、磁力悬浮铁路核聚变装置以及形状记忆合金等方面都有应用。,上左:编钟上右:永乐大钟下左:越王勾践青铜剑,9.1黄铜,黄铜是以锌为主要元素的铜合金。铜锌二元合金普通黄铜；铜锌+Me特殊黄铜,牌号表示方法,普通黄铜：H62表示含62%Cu、38%Zn,特殊黄铜：用“H”加主添元素的化学符号再加铜含量和添加元素的含量表示。如HMn58-2表示58%Cu、2%Mn,铸造黄铜:用“Z”再加铜化学符号和主添元素化学符号及含量表示。如ZCuZn38：Cu为基体元素，Zn为主要合金元素，38为锌的平均质量分数,一、普通黄铜,组织,36%Zn的合金为单相黄铜，3646%Zn合金为+双相黄铜，易热加工，为热加工黄铜。,性能,随Zn,导电导热性，线胀系数30%Zn时,随Zn,强度和塑性,达到最高值;32%Zn时，由于出现脆性相，塑性，强度,在45%Zn时达最大值,铜锌二元相图铜端,铸态黄铜性能与锌含量关系,黄铜有良好的铸造性能，即流动性高，偏析倾向小，适用于铸造复杂和精致的铸造制品。,H96、H90等：有金色黄铜之称。导热性、抗蚀性好。用于冷凝器、散热器和工艺品等,H70、H68：为三七黄铜。强度较高，塑性好，用于冷冲压、深拉伸的形状复杂件。大量用于弹壳，所以也称为弹壳黄铜。铝?,H62：强度高，塑性也好，常、用于水管、油管，也称为商业黄铜。,二、特殊黄铜锡黄铜,锡黄铜在普通黄铜中+0.51.5%Sn，强度和硬度及耐蚀性，改善切削加工性。,锡黄铜主要以管、棒、板材大量用于舰艇制造工业，如冷凝管、船舶零件、船舰焊接件的焊条等，故有海军黄铜之称。,铝黄铜,黄铜中加入少量铝（0.73.5%）可在表面形成致密和牢固的Al2O3膜，耐蚀性。铝能细化晶粒，硬度和强度。但2%Al时塑韧性。含2%Al、20%Zn的铝黄铜具有最高热塑性，所以HAl77-2合金得到广泛应用。含铝特殊黄铜焊接比较困难，且有高的应力腐蚀倾向，必须进行充分低温退火加以消除。,镍黄铜,添加镍可扩大相区，故双相黄铜添加适当的镍可转变为单相黄铜。镍能强度、韧性、耐蚀性及耐磨性。镍黄铜适合于冷、热加工。镍黄铜具有小的应力腐蚀破裂倾向，可用来制造海船工业的压力表及冷凝管等，还可作锡磷青铜的代用品。,硅黄铜加入1.54.0%Si，能黄铜在海水中的耐蚀性以及抗应力腐蚀能力，改善铸造性和焊接性。HSi80-3硅黄铜显微组织为+，主要用于舰船制造和其它工业中的耐蚀零件和接触蒸汽的配件等。,硅黄铜,铅黄铜,HPb74-3是单相铅黄铜，铅呈细小质点分布在晶界；HPb59-1是双相（+）铅黄铜。因为HPb59-1切削性特别好，称为易切黄铜，有足够高的强度、耐磨性和耐蚀性。广泛用作钟表机芯的基础部件和汽车、拖拉机等机械零件如衬套、螺钉、电器插座等。,9.2青铜,青铜最早是指铜锡合金，含铝、硅、铍、锰和铅的铜基合金，也称青铜。通常把铜锡合金称为锡青铜（普通青铜），其它称为无锡青铜（特殊青铜）,牌号表示,“Q”加上第一个主加元素化学符号及含量再加上其它合金元素含量。如QSn4-3为含4%Sn，3%Zn锡青铜；铸造青铜：“Z”表示铸造，“Cu”表示铜基体。如ZcuPb30表示铸造铅青铜，铅的平均质量分数为30%,1、铜锡二元合金,组织,是Sn固溶于Cu固溶体，FCC结构；是电子化合物Cu5Sn为基的固溶体；是CuSn化合物为基的固溶体；是电子化合物Cu31Sn8；是电子化合物Cu3Sn。锡青铜的显微组织与锡含量和合金状态有关。,图铜锡二元合金相图铜端,性能,较高强度、硬度和耐磨性。Sn,强度，当Sn6%后，伸长率;Sn20%，出现大量相，合金变脆，强度。因此，工业用Sn青铜的Sn含量均在314%之间。Sn78%的合金，有高的塑性和强度，适用于塑性加工；含Sn10%的合金，因塑性低，只适用于铸造用。,2、铝青铜,特点,强度和耐蚀最好，应用广泛。是锡青铜的重要代用品，但铸造性和焊接性较差。,铝作用,Al，强度和硬度，塑性。当Al1011%时，强度、塑性均。由于出现了硬脆2相所致。12%Al。压力加工用铝青铜Al57%.,应用,铝青铜应用较广泛。用于制造耐磨、耐蚀和弹性零件，如齿轮、轴套、弹簧以及船舶制造中的特殊设备等,3、铍青铜铍青铜是加入1.52.5%Be的铜合金，除Be外，还加入镍、钛、镁等合金元素。常用QBe2.5、QBe1.7。,性能特点,淬火状态塑性好，可冷加工成管、棒、带材等各种型材。若经过固溶处理及冷变形后，不仅能提高强度（b可1200MPa），而且能p，特别适用于仪表弹簧,处理特点,固溶处理和快冷是为了获得过饱和固溶体，时效强化。铍青铜淬火时必须严格控制加热温度。否则会产生过热和过烧。加热温度过低，富铍相不能充分溶解，沉淀硬化能力,小结铜合金中固溶强化的合金元素主要是锌、铝、锡、锰、镍等。许多元素在固态铜中的溶解度随温度降低而急剧减小，如铍、钛、锆、铬等，因而它们具有时效强化效果。过剩相强化在铜合金中的应用也较普遍。黄铜和青