1、第第4章章 铜及铜合金铜及铜合金4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 纯铜纯铜4.3 4.3 铜合金铜合金4.4 4.4 铜合金的应用铜合金的应用1、概述概述 铜是人类最早使用的金属铜是人类最早使用的金属铜是人类最早使用的金属铜是人类最早使用的金属。早在史前时代。早在史前时代。早在史前时代。早在史前时代,人们人们人们人们就开始采掘露天铜矿就开始采掘露天铜矿就开始采掘露天铜矿就开始采掘露天铜矿,并用获取的铜制造武器、工具并用获取的铜制造武器、工具并用获取的铜制造武器、工具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和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响和其他器皿
2、铜的使用对早期人类文明的进步影响和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。深远。深远。深远。铜存在于铜存在于铜存在于铜存在于地壳和海洋地壳和海洋地壳和海洋地壳和海洋中。自然界中的铜，多数中。自然界中的铜，多数中。自然界中的铜，多数中。自然界中的铜，多数以以以以化合物即铜矿物化合物即铜矿物化合物即铜矿物化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成存在。铜矿物与其他矿物聚合成存在。铜矿物与其他矿物聚合成存在。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铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜铜矿石，开采出来的铜矿石，经过
3、选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。品位较高的铜精矿。品位较高的铜精矿。品位较高的铜精矿。铜及铜合金色泽没关，具有优异的物理、化学铜及铜合金色泽没关，具有优异的物理、化学铜及铜合金色泽没关，具有优异的物理、化学铜及铜合金色泽没关，具有优异的物理、化学性能；良好的加工性能；还具有某些特殊机械性能，性能；良好的加工性能；还具有某些特殊机械性能，性能；良好的加工性能；还具有某些特殊机械性能，性能；良好的加工性能；还具有某些特殊机械性能，如优良的减磨性和耐磨性，高的弹性极限和疲劳极如优良的减磨性和耐磨性，高的弹性极限和疲劳极如优良的减磨性和耐磨性，高的弹性极限和疲劳极如优良的减磨性和耐磨性，高的弹性极限和
4、疲劳极限。限。限。限。纯铜：呈紫红色，常称为紫铜。工业纯铜分纯铜：呈紫红色，常称为紫铜。工业纯铜分为四种：为四种：T1T1、T2T2、T3T3、T4.TT4.T为为铜铜字汉语字汉语拼音字首，数字为编号，编号越大，纯度越拼音字首，数字为编号，编号越大，纯度越低。纯铜主要用于制作电导体及配置合金。低。纯铜主要用于制作电导体及配置合金。纯铜的强度低，不宜做结构材料。纯铜的强度低，不宜做结构材料。一、纯铜一、纯铜从铜矿中开采出来的铜矿石，经过选矿成为含铜品位较从铜矿中开采出来的铜矿石，经过选矿成为含铜品位较从铜矿中开采出来的铜矿石，经过选矿成为含铜品位较从铜矿中开采出来的铜矿石，经过选矿成为含铜品位较
5、高的铜精矿或者说是铜矿砂，铜精矿需要经过冶炼提成高的铜精矿或者说是铜矿砂，铜精矿需要经过冶炼提成高的铜精矿或者说是铜矿砂，铜精矿需要经过冶炼提成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才能成为精铜及铜制品才能成为精铜及铜制品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：目前，世界上铜的冶炼方式主要有两种：目前，世界上铜的冶炼方式主要有两种：目前，世界上铜的冶炼方式主要有两种：火法冶炼火法冶炼火法冶炼火法冶炼与与与与湿湿湿湿法冶炼法冶炼法冶炼法冶炼）工业纯铜的牌号及应用工业纯铜的牌号及应用工业纯铜的牌号及应用工业纯铜的牌号及应用 纯铜含铜纯铜含铜纯铜含铜
6、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，加工铜国家标准有，加工铜国家标准有9 9个牌个牌个牌个牌号：号：号：号：3 3个纯铜牌号、个纯铜牌号、个纯铜牌号、个纯铜牌号、3 3个无氧铜牌号、个无氧铜牌号、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、个磷脱氧铜牌号、个磷脱氧铜牌号、1 1个银铜牌号；高纯铜纯度可达个银铜牌号；高纯铜纯度可达个银铜牌号；高纯铜纯度可达个银铜牌号；高纯铜纯度可达 99.99%99.9999%99.99%99.9999%，又称为又称为又称为又称为4N4N、5N5N、6N6N铜。铜。铜。铜。工业纯铜
7、的牌号用字母工业纯铜的牌号用字母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，如加上序号表示，如加上序号表示，如T1T1，T2T2，T3T3等，数字增加表示纯度降低。等，数字增加表示纯度降低。等，数字增加表示纯度降低。等，数字增加表示纯度降低。纯铜的性能纯铜的性能 导电导热性：高的导电、导热性，仅次于银而居第二位。导电导热性：高的导电、导热性，仅次于银而居第二位。工业纯金属的导电、导热性由高到低的顺序为：银、铜、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。铝、镁、锌、镉、钴、铁、铂，锡、铅、锑。用途：各种导线、电缆、导
8、电牌、电器开关等导电器材和用途：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。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。导电器材用量占铜材总量一半以上。二、二、铜合金铜合金铜合金分类及强化方法铜合金分类及强化方法 铜合金：黄铜、白铜、青铜。铜合金：黄铜、白铜、青铜。1 1、黄铜、黄铜 cu cu与与znzn的合金称为黄铜，其中的合金称为黄铜，其中cucu占占6060-90-90、znzn占占1010-40-40，有，有优良的导热性和耐腐蚀性，可用作各优良的导热性和耐腐蚀性，可用作各种仪器零件。按照化学成
9、分，黄铜分种仪器零件。按照化学成分，黄铜分为简单黄铜和复杂黄铜。为简单黄铜和复杂黄铜。（1 1）简单黄铜：为）简单黄铜：为CuZnCuZn二元合二元合金，牌号以金，牌号以H+H+数字表示，数字表示，H H后面的数字后面的数字表示平均含铜量，如表示平均含铜量，如H70H70表示含铜量为表示含铜量为7070，其余为锌。，其余为锌。普通黄铜中，普通黄铜中，H80H80、H70H70、H68H68的塑性很的塑性很好，适于制作；冷轧板材、管材及形好，适于制作；冷轧板材、管材及形状复杂的深冲零件。状复杂的深冲零件。（2）复杂黄铜：在）复杂黄铜：在Cu-Zn会金中加入少量铅、会金中加入少量铅、锡、铝、锰等，
10、组成多元合金形成各种复杂黄铜。锡、铝、锰等，组成多元合金形成各种复杂黄铜。第三组元为铅的称铅黄铜，为铝的称铝黄铜，第三组元为铅的称铅黄铜，为铝的称铝黄铜，如如Hsn70-1表示含表示含70Cu、1Sn、余为锌的、余为锌的锡黄铜。多元合金则以第三种含量最多的元素相锡黄铜。多元合金则以第三种含量最多的元素相称，称，a、铅黄铜：典型牌号如、铅黄铜：典型牌号如HPb63-3b、锡黄铜：典型牌号如、锡黄铜：典型牌号如HSn62-1C、铝黄铜：典型牌号如、铝黄铜：典型牌号如HAl60-1-1d、硅黄铜：典型牌号如、硅黄铜：典型牌号如HSi65-1.5-32、青铜、青铜 青铜原指铜锡合金，但工业上都习惯称含
11、硅、铝、铅青铜原指铜锡合金，但工业上都习惯称含硅、铝、铅等的铜基合金为青铜，所以实际上青铜包括有锡青铜、等的铜基合金为青铜，所以实际上青铜包括有锡青铜、铝青铜、铍青铜等。铝青铜、铍青铜等。（1）锡青铜：以锡为主要很近元素的铜基合金称）锡青铜：以锡为主要很近元素的铜基合金称 锡青铜。锡青铜。（2）铝青铜：以铝为主要合金元素的铜合金称铝青铜。）铝青铜：以铝为主要合金元素的铜合金称铝青铜。（3）铍青铜：以铍为基本合金元素的铜合金称铍青铜。）铍青铜：以铍为基本合金元素的铜合金称铍青铜。三、白铜三、白铜 以镍为主要合金元素的铜合金称为白铜，因色白而得名。以镍为主要合金元素的铜合金称为白铜，因色白而得名。
12、它有较好的强度和优良的塑性，能进行冷热变形，抗腐蚀性它有较好的强度和优良的塑性，能进行冷热变形，抗腐蚀性很好，电阻率较高。很好，电阻率较高。加工黄铜加工黄铜加工黄铜加工黄铜和和和和铸造黄铜铸造黄铜铸造黄铜铸造黄铜 黄铜铸件黄铜铸件黄铜铸件黄铜铸件黄铜棒黄铜棒4.4 4.4 铜合金铜合金的应用的应用铜管铜管铜与铜与黄铜带黄铜带单相黄铜单相黄铜单相黄铜单相黄铜塑性好：塑性好：塑性好：塑性好：H80H80H80H80、H70H70H70H70、H 68H 68H 68H 68 。适于制造冷变形零件，适于制造冷变形零件，适于制造冷变形零件，适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等如弹壳、冷凝器管等如弹壳
13、冷凝器管等如弹壳、冷凝器管等。两相黄铜两相黄铜两相黄铜两相黄铜热塑性好热塑性好热塑性好热塑性好,强度高：强度高：强度高：强度高：H59H59H59H59、H62H62H62H62。适于制造受力件，适于制造受力件，适于制造受力件，适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热如垫圈、弹簧、导管、散热如垫圈、弹簧、导管、散热如垫圈、弹簧、导管、散热器等。器等。器等。器等。冷凝器管冷凝器管汽车机油泵衬套汽车机油泵衬套4.4 4.4 铜合金铜合金的应用的应用HPb63-3HPb63-3、HAl60-1-1HAl60-1-1、HSn62-1HSn62-1、HFe59-1-1HFe59-1-1、ZCuZn38
14、Mn2Pb2ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4ZCuZn16Si4等。等。等。等。主要用于船舶及化工零件，如冷主要用于船舶及化工零件，如冷主要用于船舶及化工零件，如冷主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。套及阀体等。套及阀体等。套及阀体等。4.4 4.4 铜合金铜合金的应用的应用QSn4-3QSn4-3、QSn6.5-0.4QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1ZCuSn10Pb1等。等。等。等。耐蚀承载件耐蚀承载件耐蚀承载件耐蚀承载件,如弹簧、轴承、如弹簧、轴承
15、如弹簧、轴承、如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。齿轮轴、蜗轮、垫圈等。齿轮轴、蜗轮、垫圈等。齿轮轴、蜗轮、垫圈等。锡青铜管锡青铜管船用青铜软管船用青铜软管快速接头阀快速接头阀(锡青铜阀体、锡青铜阀体、阀盖阀盖)青铜制品青铜制品4.4 4.4 铜合金铜合金的应用的应用以铝为主加元素的以铝为主加元素的以铝为主加元素的以铝为主加元素的铜合金，铝含量为铜合金，铝含量为铜合金，铝含量为铜合金，铝含量为5 5 5 511%11%11%11%。强度、硬度、耐强度、硬度、耐强度、硬度、耐强度、硬度、耐磨磨磨磨性、耐热性及耐蚀性、耐热性及耐蚀性、耐热性及耐蚀性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青性高于黄铜和锡青性
16、高于黄铜和锡青性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，铜，铸造性能好，铜，铸造性能好，铜，铸造性能好，但焊接性能差。但焊接性能差。但焊接性能差。但焊接性能差。大型水力发电设备中的抗磨环大型水力发电设备中的抗磨环 QAl5QAl5、QAl7QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。等。l主要用于制造船舶、飞机及仪器中的主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。蜗轮、轴套、螺旋桨等。4.4 4.4 铜合金铜合金的应用的应用铍青铜铍青铜铍青铜铍青铜以铍为主加元素的铜合金，铍含量为以铍为主加元素
17、的铜合金，铍含量为以铍为主加元素的铜合金，铍含量为以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.71.71.71.72.5%2.5%2.5%2.5%。具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、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，但价格较贵导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵.铍青铜制品铍青铜制品l常用牌号有常用牌号有QBe2QBe2、QBe1.7QBe1.7、QB
18、e1.9QBe1.9等等 。l用于重要的弹性件、耐磨件，用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高速、高如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件等重要机件.4.4 4.4 铜合金铜合金的应用的应用普通白铜普通白铜普通白铜普通白铜具有较高的耐蚀性和抗腐蚀具有较高的耐蚀性和抗腐蚀具有较高的耐蚀性和抗腐蚀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。疲劳性能及优良的冷热加工性能。疲劳性能及优良的冷热加工性能。疲劳性能及优良的冷热加工性能。B5B5B5B5、B19B19B19B19等等等等 。用于在蒸汽和海水环境。用于在蒸汽和海水环境。用于在
19、蒸汽和海水环境。用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械下工作的精密机械下工作的精密机械下工作的精密机械,仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器,蒸馏器蒸馏器蒸馏器蒸馏器,热交换器等热交换器等热交换器等热交换器等.BMn40-1.5BMn40-1.5BMn40-1.5BMn40-1.5(康铜康铜康铜康铜)、BMn43-0.5BMn43-0.5BMn43-0.5BMn43-0.5(考铜考铜考铜考铜)。用于制造精密机械、仪表零件及医疗用于制造精密机械、仪表零件及医疗用于制造精密机械、仪表零件及医疗用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。器械等。器械等。器械等。白铜件白铜件康铜热偶康铜热偶白铜型材白铜型材4.4 4.4 铜合金铜合金的应用的应用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？
