铜及铜合金

铜及铜合金1概述2纯铜3铜合金4铜合金的应用4.1概述铜是人类最早使用的金属。早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,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深远。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。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(Cu2O)、孔雀石[CuCO3Cu(OH)2]、蓝铜矿[2CuCO3Cu(OH)2]、硅孔雀石(CuSiO32H2O)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mm2/m，线性膨胀数17.6×10-6/℃，导热率0-100℃399W/mk。软态280MPA，延伸率≥40%4.1概述从铜矿中开采出来的铜矿石，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，旧废铜来自旧设备和旧机器，废弃的楼房和地下管道；新废铜来自加工厂弃掉的铜屑(铜材的产出比为50％左右),一般废铜供应较稳定，废铜可以分为：裸杂铜:品位在90％以上；黄杂铜（电线）:含铜物料（旧马达、电路板）；由废铜和其他类似材料生产出的铜，也称为再生铜。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。1概述1概述工业纯铜纯铜为紫色，又称紫铜。工业纯铜分为4种：T1、T2、T3、T4。编号越大，纯度越低。工业纯铜除配制铜合金和其他合金外，主要用于电器工业，制造电线、电缆、电刷、铜管、散热器、冷凝器、通信器材以及抗磁、防磁仪器等。纯铜的强度低，不宜用作结构材料铜及铜合金的特点优良的物理、化学性能。导电、导热性能好、耐腐蚀等，是抗磁材料。加工性能好。容易冷热成形，铸造铜合金铸造性能好。具有某些特殊力学性能。比如优良的减摩性和耐摩性高的弹性极限和疲劳强度。色泽美观。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：以Zn为主要合金元素。良好的加工性能，良的铸造性能，耐腐蚀性能也好。白铜：以Sn为主要合金元素。用于铸造形状复杂的零件。抗腐蚀性比黄铜还好。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。以Ni为主要合金元素。具有较好的强度和塑性，能进行冷加工变形，抗腐蚀性能也好。二、黄铜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3铜合金——黄铜一黄铜普通黄铜①Zn的质量分数的影响Zn32%时，强度和塑性都随Zn的增加而提高；Zn=30%～32%时塑性最高；Zn32%时，塑性下降；Zn=40%～45%时，强度最高；Zn45%时，塑性和强度均急剧下降。②普通黄铜的代号及牌号H62表示Cu的平均质量分数为62%，其余为Zn的普通加工黄铜。ZCuZn38，其含义是wZn≈38%，其余为Cu的铸造黄铜。H80金色黄铜，装饰件，薄管。H62、H59强度较高，作零件，标准件，焊接件，冲压件。H96冷凝管、热交换器、散热器，计算机插件等。H70“三七黄铜”弹壳、套管和复杂深冲零件(H68)。③普通黄铜的用途单相黄铜塑性好。常用牌号有H80、H70、H68。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.常用牌号有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2、特殊黄铜在普通黄铜的基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素形成特殊黄铜。压力加工特殊黄铜的牌号为：H(黄)+主加元素符号(Zn除外)+铜平均百分含量+主加元素平均百分含量,如HPb59-1.铸造特殊黄铜ZCuZn38Mn2Pb2特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。黄铜制品黄铜棒①合金元素的影响Pb——改善切削加工性和耐磨性；Si——改善铸造性能，提高强度和耐蚀性；A1——提高强度、硬度和耐蚀性；Sn、Al、Si、Mn——提高耐蚀性，减少应力腐蚀破裂。②特殊黄铜的代号、牌号与应用HSn62-1表示wCu≈62%，wSn≈1%，其余为Zn的加工锡黄铜。ZCuZn40Mn3Fe1，表示wZn≈40%、wMn≈3%wFe≈1%、其余为Cu的铸造特殊黄铜。常用牌号有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。☆Pb黄铜：HPb60-1切削性能好，耐磨性好——钟表零件☆Sn黄铜：HSn90-1HSn62-1耐蚀性好——船舶零件。海军黄铜☆Al黄铜：HAl77-2HAl60-1-1耐蚀性好，强度和硬度高——船舶零件，机械及电机零件。☆Si黄铜HSi80-3耐蚀性好，机械性能好，切削性好，耐磨性好——船舶零件，机械及化工零件其它还有锰黄铜，铁黄铜，镍黄铜。主要用于船舶零件消除加工黄铜的加工硬化现象。(3)黄铜的热处理①去应力退火：将黄铜制件加热到200～300℃，保温后缓冷。消除应力，防止应力腐蚀破裂及切削加工后的变形。②再结晶退火：一般是将黄铜制件加热到500～700℃，保温后缓冷.H70黄铜的铸态组织及变形后退火组织普通白铜是Cu-Ni二元合金，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。普通白铜牌号：B+镍的平均百分含量，如B5。常用牌号有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.白铜件二、白铜以镍为主要合金元素的铜合金称白铜。分普通白铜和特殊白铜。特殊白铜是在普通白铜基础上添加Zn、Mn、Al等元素形成的，分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜等。其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。常用牌号如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。康铜热偶白铜型材三、青铜除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。压力加工青铜的牌号为：Q+主加元素符号及其平均百分含量+其他元素平均百分含量如QSn4-3(含4%Sn、3%Zn).常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。青铜制品1、锡青铜是以锡为主加元素的铜合金，锡含量一般为3~14%。锡青铜铸造流动性差，铸件密度低，易渗漏，但体积收缩率在有色金属中最小。锡青铜耐蚀性良好，在大气、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。锡青铜锭Cu-Sn相图常用牌号有QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。主要用于耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。锡青铜管船用青铜软管快速接头阀(锡青铜阀体、阀盖)2、铝青铜以铝为主加元素的铜合金，铝含量为5~12%。强度、硬度、耐大型水力发电设备中的抗磨环磨性、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。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。3、铍青铜以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.7~2.5%。固溶强化效果好，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.加工黄铜和铸造黄铜黄铜铸件黄铜棒4.4铜合金的应用铜管铜与黄铜带单相黄铜塑性好：H80、H70、H68。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？