微课件铜合金及其应用轮机工程陈培红课件

微课件－铜合金及其应用轮机工程学院陈培红主讲１３铜合金及其应用2紫铜黄铜青铜白铜一、紫铜1.

性能紫铜比重8.96，熔点1083℃；具有优良的导电性和导热性，仅次于银而位居第二；紫铜即工业纯铜，纯铜原是玫瑰红色的，在大气中表面形成牢固致密的氧化铜薄膜（紫色），因呈紫色而得名。故其对大气很好的耐蚀性。在含CO2的湿空气中其表面易形成碱性碳酸盐的绿色薄膜，俗称铜绿。因此在淡水中的耐蚀性也好。紫铜为何对大气和淡水中的耐蚀性好？理化性能一、紫铜1.

性能机械性能具有面心立方晶格→无同素异晶转变；良好塑性,强度较低—冷热加工性好；不宜做零件构件

杂质铋与铅——热脆；磷与氧——冷脆。２.应用强度较低→不适合制造结构零件；导电→导线、电刷等；塑性好→铜垫。导热→管壳式热交换成器中管子，锅炉水管。一、紫铜3.牌号４.热处理代号：T1、T2、T3、T4—序号愈大,纯度愈低案例分析：在船上对拆下喷油器后发硬的紫铜垫采用喷灯加热至发红（600～650℃）,投入水中，然后就可再次使用。【分析】用后发生冷加工硬化，塑性变差，无法再次使用。加热为再结晶退火,软化并消除应力，水冷非淬火，而是去除表面上灰黑色的氧化皮（利用铜与氧化皮热胀冷缩系数不同）。再结晶退火铜锌合金铜镍合金剩下全部为青铜铜合金——分类提高紫铜的强硬度生产铜合金。以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜。按工艺可分为压力加工黄铜和铸造黄铜。

黄铜铸件黄铜棒二、黄铜黄铜是以锌为主加元素的铜合金（×）铜与锌的二元合金为黄铜。①成分与组织Zn＜39%单相固溶α黄铜Zn＞39%双相黄铜α+β右图→单相黄铜强度高（×）塑性好，可冷热加工。双相黄铜只适于热加工。机械性能与含锌量有关当Zn≤30%时，随着含锌量的增加，强度和延伸率都升高，当Zn=30%后，塑性开始下降，强度仍升高；Zn=45%附近，强度达到最大值。

（1）普通黄铜黄铜的组织、力学性能与含锌量的关系普通黄铜的显微组织单相黄铜

两相黄铜

普通黄铜有优良的铸造性，在大气、淡水和海水及蒸汽中有较好的耐蚀性。（1）普通黄铜②普通黄铜的牌号、性能与应用压力加工牌号H+Cu百分含量单相黄铜—H68＝弹壳黄铜强度塑性高，耐蚀，冷冲压性能好。制弹壳、冷凝管等双相黄铜—H59＝日用黄铜价格最便宜，强硬度高，塑性差，热加工,耐蚀性一般。螺钉、螺母、螺栓、弹簧、管子等铸造黄铜ZCuZn+Zn百分含量如ZCuZn38汽车机油泵衬套冷凝器管（1）普通黄铜季裂＝自裂定义：黄铜在冷加工后残余内应力,在潮湿空气或海水中或有氨的环境中自动开裂。属于应力腐蚀。影响因素：含锌量越高,应力腐蚀倾向越大。实质：电化学腐蚀措施：去应力退火和加入合金元素,加合金元素如Sn等。③黄铜的腐蚀破坏——季裂与脱锌（1）普通黄铜③黄铜的腐蚀破坏——季裂与脱锌（1）普通黄铜脱锌定义：黄铜在酸性或盐溶液中的一种选择性腐蚀。制件表面氧化膜局部破坏后，锌溶于酸性或盐类溶液，造成制件表面残留一层多孔海绵状的纯铜的现象。实质：电化学腐蚀。措施：加入少量砷或镁可防止脱锌。在普通黄铜的基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn等合金元素形成特殊黄铜。

黄铜制品黄铜棒（2）特殊黄铜压力加工特殊黄铜铸造特殊黄铜练一练下列牌号中，属于单相普通黄铜的是_______。Ⅰ．H59；Ⅱ．H62；Ⅲ．H68；Ⅳ．H92A．Ⅰ+ⅡB．Ⅰ+Ⅱ+ⅢC．ⅣD．Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ在黄铜中加入少量________可防止脱锌。A．砷B．镁C．稀土

D．砷或镁练一练某工件采用单相黄铜制造，其强化工艺应该是________。A．时效强化B．固溶强化C．形变强化D．热处理强化锡黄铜-HSn70-1（海军黄铜）1%Sn提高耐海水腐蚀，降低自裂倾向并提高强度→应用于耐腐蚀冷却器或冷凝器的管子.铅黄铜—HPb59-1易削黄铜：以纯铅相存在，呈细点针状分布于晶界，使切屑易断。软质点，减摩而耐磨。锰黄铜-HMn58-2主加元素2%Mn可提高强度及在海水耐蚀和过热蒸汽耐蚀性→应用于内河小船尾轴衬套。压力加工特殊黄铜的牌号：算Zn%H(黄)+主加元素符号(Zn非主加元素)+铜平均百分含量+主加元素平均百分含量（2）特殊黄铜铸造特殊黄铜的牌号为：（靠近并算Cu）ZCuZn+锌平均百分含量+主加元素及其平均百分含量。锰黄铜-HMn58-2可铸造ZCuZn42Mn2－内河小船尾轴衬套锰黄铜-ZCuZn41Mn3Fe1加入1%铁可细化晶粒提高机械性能，常用作大型海船和军舰的非高速螺旋桨。（2）特殊黄铜CuZn31Al2表示，WZn=31%，WA1=2%，WCu=67%除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。青铜制品三、青铜锡青铜＝普通青铜无锡青铜＝特殊青铜成份：是以锡为主要元素的铜合金。锡含量一般为3~14%。锡Sn＜5%单相α固溶体→塑性好，适宜于冷加工使用；含锡5%～7%的锡青铜α+δ适宜于热加工，大于７%Sn的锡青铜适合铸造。（1）锡青铜性能：锡青铜铸造性好，优于紫铜，黄铜与铅青铜←流动性好，适于形状复杂的零件。但铸件易产生分散缩孔，材质不够致密，高压下易渗漏。但体积收缩率在有色金属中最小。耐蚀性良好，在大气、蒸汽、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸和氨水中的耐蚀性较差。具有优良的耐磨性。应用：一般用于铸造成气密性要求不高的形状复杂的工艺品和铸件。锡青铜中常加入少量的合金元素以进一步提高和改善锡青铜的性能，主要有：铅：用以提高耐磨性和改善切削加工性；锌：能够缩小结晶温度范围，改善铸造性；磷：可提高耐磨性、流动性和脱氧等。（1）锡青铜ZCuSn10P1主要用于耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。锡青铜管10%Sn形成化合物提高耐磨性。1%P提高流动性及耐磨性。常用牌号有QSn4-3、QSn6.5-0.4、（1）锡青铜以铝为主要合金元素的铜合金，铝含量为5~11%。铝青铜强硬度、耐磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，常用牌号有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。铸造铝青铜做大型海船和军舰的高速螺旋桨。（2)

铝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、弹性极限和疲劳极限，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：QBe2、QBe1.7、QBe1.9应用：用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧，高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件。（3)

铍青铜牌号：ZCuPb30性能：

高压（25～30MPa）及高速（8～10m/s）工作条件下，有高的疲劳强度。

易成分偏析，浇铸时要搅拌。应用：用于制造承受高速重载和冲击负荷的重要轴承。（4)

铅青铜普通白铜是Cu-Ni二元合金，Cu与Ni无限固溶的单相固溶体，较好的强度和优良的塑性，优良的塑性和冷热加工性能。具有较高的耐蚀性和抗腐蚀疲劳性能；电阻率较高。

普通白铜牌号：B+镍的平均百分含量，如B19。白铜件成份：以镍为主要合金元素的铜合金称白铜。分类：普通白铜和特殊白铜。含19%Ni四、白铜特殊白铜是在普通白铜基础上添加Zn