铜及铜合金性能数据

1铜及铜合金性能数据1概述由纯铜和其他合金元素组成的铜合金一般分为以下几类：1）纯铜；2）黄铜——铜和锌的合金；3）锡青铜——铜和锡的合金；4）特殊青铜——铜基合金中不含锡而含有铝、镍、锰、硅、铁、铍、铅等特殊元素（二元多元）组成的合金；5）白铜——铜和镍的合金。现就纯铜、黄铜和锡青铜的特性和用途分别简介如下：纯铜外观呈紫红色，习惯上称为紫铜。它具有很多有价值的性能，是一种主要的有色金属，广泛用于各个工业部门中。铜的密度8.89，熔点1083ºC，它的主要特性是：（1）有良好的导电性，在各类金属中仅次于银；铜质愈纯，导电性愈高，即电阻愈小。（2）有好的导热性，在这方面仅次于银和金。（3）在大气、淡水、海水中有很好的耐蚀性，所以铜制的水管和器皿能经久不坏。（4）塑性高，能很好地承受各种冷、热压力加工。其主要缺点是强度和硬度较低，不能用作结构零件。它在工业上主要用途是制造电气工业上的导线和导电零件，以及用于配制各种合金。纯铜加工产品分含氧铜（即一般纯铜）、无氧铜、磷脱氧铜和银铜四类，以板、棒、管、箔材半成品形式供应。由于氧对铜的力学性能和工艺性能都有不良影响，特别是含有氧的铜在还原性气氛中加热时（如退火），氢向铜中扩散与氧形成水蒸气，以一定压力由铜中跑出，会造成显微裂纹，即发生通常所说的“氢病”。因此，重要的电气用铜，一般都采用无氧铜。黄铜的颜色随含锌量的增加，由黄红色变到淡黄色。如果合金只由铜和锌组成，称为普通黄铜或锌黄铜。普通黄铜的力学性能比纯铜高，价格也便宜得多，在一般情况下是不生锈也不会被腐蚀的；同时塑性好，能很好地承受热压和冷压加工，故广泛用于机器制造业中各种结构零件。为了改善普通黄铜的性质，在铜锌合金中再加入锡、镍、锰、铅、硅、铝、铁等元素，变成为特殊黄铜。各种元素对特殊黄铜的性能影响如下：锡能提高黄铜的强度并能显著提高其对海水的抗蚀性能，故有海军黄铜之称。镍也能提高强度和抗蚀性，但因镍太贵，所以镍黄铜用得不多。锰能显著提高黄铜的工艺性能、强度和耐蚀性。铅可改善黄铜的可切削加工性，但塑性稍有降低。硅能大大提高黄铜的力学性能、耐蚀性与铸造性能。铝能在很大程度上提高黄铜的强度，改善它们对腐蚀的稳定性，但塑性显著降低。锡青铜的特点是有高的耐磨性、力学性能、铸造性能以及良好的耐蚀性，是我们最常用的有色合金之一。合金中的锡的含量一般不超过10%（极少数达14%），过高则降低其塑性。除锡以外，锡青铜中2一般并含有少量的锌、铅、磷、镍等元素。锌提高低锡青铜的力学性能和流动性；铅能改善青铜的耐磨性，能和可切削加工性，但却降低其力学性能；镍能细化青铜的晶粒，提高力学性能和耐蚀性；磷能提高青铜的韧性、硬度、耐磨性和流动性。含有磷的锡青铜，叫磷青铜，它的性能比一般锡青铜要好。锡青铜一般多用于铸造耐磨零件（如轴瓦、轴套）和酸碱蒸气等腐蚀气体接触的铸件。特殊青铜（无锡青铜）具有高的强度、耐蚀性和耐磨性，有的还具有各种不同的特殊性能；如高的导电性、导热性和热强性。由于它在许多性能方面超过锡青铜，因此是锡青铜很好的代用品。最常见的特殊青铜有：铝青铜、锰青铜、硅青铜、铍青铜、铬青铜和镉青铜等，其中以铝青铜在机器制造中应用最普遍。各种特殊青铜的特性如下：铝青铜的特性是化学稳定性高，比锡青铜更耐酸、碱、蒸气等腐蚀性物质的侵蚀；同时具有相当好的耐磨性和工艺性能，可锻可铸，其强度、硬度和塑性都超过锡青铜。此外还可用热处理的方法来提高它的物理、力学性能。但其缺点是体收缩率比锡青铜大，铸件内容易产生难熔的氧化物——氧化铝，铸造时比锡青铜较为困难；另外两个缺点是难以钎焊和在过热蒸气中不稳定。铝青铜在工业上通常均用来制造重要的齿轮、蜗轮、轴套、船舶零件以及其他要求抗磨耐蚀的重要零件。硅青铜是有很宽广发展前途的一种合金。含硅量不大于3%~4%的（Qsi3-1）硅青铜具有很高的弹性性能，可用它们制造在腐蚀介质（海水等）中工作的各种弹簧。含有镍的硅青铜（Qsi1-3）具有高的强度、相当好的耐磨性和耐蚀性。这种合金用于航空发动机的制造。锰青铜的特性是具有较高的热强性、高的可塑性和良好的耐蚀性。所以在腐蚀介质中工作的高温零件，，如锅炉上的蒸气阀门和汽轮机上的凝结管多用这种材料制造。铅青铜是一种应用很广的耐磨合金。它的特性是在高压、高速下进行工作时，具有很高的疲劳极限，并在冲击负荷下开裂的可能性也较其他耐磨合金要小；此外铅青铜还有很好的导热性（比巴氏合金要高6倍）。由于这些特性，所经铅青铜被广泛用来制造高负荷的轴瓦，是一种重要的轴承合金。含有铍、镉、铬及其他元素的青铜是一组特殊青铜，它们不但有高的导热性、导电性和热强性，同时还有高的力学性能和耐磨性能，其中最引人注意的是铍青铜。这种青铜是力学性质、物理化学性质和抗蚀性良好结合的唯一合金。经过淬火和调质后，它具有很高的强度、弹性、屈服极限，和疲劳极限，此外还有高的导电性、导热性、硬度、耐磨性和蠕变抗力，是一种不可多得的合金。不过价格太高，多用于制作贵重的弹簧和零件。单由铜和镍组成的合金叫普通白铜，加有锰、铁、锌、铝等元素的合金，就称为锰白铜、铁白铜、锌白铜和铝白铜。按照性能和应用范围，通常把铜镍合金分为结构铜镍合金和电工铜镍合金。结构铜镍合金的力学性能较高，耐蚀性较好，广泛用于制造精密机械、化工机械和船舶零件。电工铜镍合金具有特别的热电性能，在电工技术中获得了广泛的应用。工业上有名的锰铜、康铜和考铜，就是不同含锰量的锰白铜，它们是制造精密电工测量仪器、变阻器、热电偶、电热器等不可缺少的电工材料。3铜及铜合金管1一般用途的加工铜及铜合金无缝圆形管材外形尺寸及允许偏差（GB/T16866-1997）1．2拉制铜及铜合金管尺寸及允许偏差按表1-2规定。拉制铜及铜合金管材外形尺寸范围；纯铜管外径为3~360mm，壁厚为0.5~10.0(1.25mm除外)；黄铜管外径为3~200mm，壁厚为0.5~10.0(1.25mm除外)；锌白铜管外径为4~40mm，壁厚为0.5~4.0mm。a．壁厚1.25mm仅供拉制锌白铜管；b．由供需双方商定，可供应其他规格的拉制铜及铜合金管，带*的规格为不推荐采用的规格；c．当要求外径偏差全为（+）或负（-）时，其允许偏差值应为表1-2中对应数值的两倍；d．当要求壁厚偏差全为（+）或负（-）时，其允许偏差值应为表1-2中对应数值的两倍；e．定尺或倍尺长度（在供货合同中协议定）应在不定尺范围内，其长度允许偏差为+15mm。倍尺长度应加入锯切分段时的锯切量，每一锯切量为5mm；f．拉制管材的不圆度和壁厚不均不应超出外径和壁厚的允许偏差，但拉制硬管和半硬管的外径与壁厚之比不小于25以及拉制软管的外径与壁厚之比不小于15时，其短轴尺寸不应小于公称外径的95%。成盘供应的拉制铜管，其短轴尺寸不应小于公称外径的90%。表1-2mm平均外径允许偏差壁厚允许偏差供应长度每米弯曲度公称外径普通级高精度壁厚普通级高精度铜管黄铜管普通级高精度管端面切斜0.5±0.07±0.050.75±0.10±0.061.0±0.13±0.081.25*±0.13±0.08345671.5±0.15±0.090.5±0.07±0.050.75±0.10±0.061.0±0.13±0.081.25*±0.13±0.081.5±0.15±0.092.0±0.15±0.092.5±0.20±0.103.0±0.25±0.101000~7000（还可供应≥6000圆盘管）1000~7000（还可供应≥6000圆盘管）89101112131415±0.09±0.053.5±0.25±0.131000~70001000~70000.5±0.08±0.050.75±0.10±0.061.0±0.15±0.091.25*±0.15±0.091.5±0.18±0.102.0±0.18±0.102.5±0.25±0.133.0±0.25±0.131000~7000(还可供应≥6000圆盘管）1000~7000(还可供应≥6000圆盘管）3.5±0.30±0.154.0±0.30±0.1516171819204.5±0.40—1000~70001000~7000≤21.0±0.15±0.091.25*±0.15±0.092122232425±0.10±0.061.5±0.18±0.101000~7000(还可供1000~7000(还可供≤5≤3≤34平均外径允许仿差壁厚允许偏差供应长度每米弯曲度公称直径普通级高精度壁厚普通级高精度铜管黄铜管普通级高精度管端面切斜2.0±0.18±0.102.5±0.25±0.133.0±0.25±0.13应≥6000圆盘管应≥6000圆盘管3.5±0.30±0.154.0±0.30±0.154.5±0.40—2122232425±0.10±0.065.0±0.40—1000~70001000~70001.0±0.15±0.091.25*±0.15±0.091.5±0.18±0.102.0±0.18±0.102.5±0.25±0.133.0±0.25±0.131000~7000(还可供应≥6000圆盘管）1000~7000(还可供应≥6000圆盘管）3.5±0.30±0.184.0±0.30±0.184.5±0.40—26272829*305.0±0.40—1.0±0.15±0.091.25*±0.15±0.091.5±0.18±0.102.0±0.18±0.102.5±0.25±0.133.0±0.25±0.133.5±0.30±0.184.0±0.30±0.184.5±0.40—313233343536373839*405.0±0.40—1.0±0.15±0.091.5±0.18±0.102.0±0.18±0.102.5±0.25±0.133.0±0.25±0.133.5±0.30±0.1841*4243*44*4546*47*4849*50±0.15±0.084.0±0.30±0.181000~70001000~7000≤5≤3≤35热交换器用铜合金无缝管（GB/T8890-1998）适用于船舶、电力等工业部门制造热交换器及冷凝器用的外径为10~45mm，壁厚为0.75~3.5mm的圆形铜合金管材。5.1各种牌号相应的外径范围和壁厚范围按表5-1规定。经供需双方协商，可供应其他牌号、状态及规格的管材。5表5-1规格mm牌号状态外径壁厚软（M）BFe30-1-1、BFe10-1-1半硬（￥2）10~350.75~3.0软（M）HA177-2、HSn70-1、H68A、H85A半硬（￥2）10~450.75~3.55.2管材尺寸及允许偏差见表5-2和表5-3。a.管材精度级别应在合同中注明，否则按普通级供货；b.壁厚为0.75mm的黄铜管最大外径为20mm；c.对于总长度超过规定范围的管材，其弯曲度最大值按供需双方协议；d.管材不圆度不应超出外径允许偏差。但对于外径与壁厚之比大于或等于15的软管或外径与壁厚之比大于或等于20的半硬管，其管材任一断面上测量的最小直径不应小于公称外径的98%；e.管材的端部应锯切平整，但允许有轻微的毛刺。切口在不使管材长度超出允许偏差的条件下，允许有2mm的倾斜。表5-2外径、壁厚及允许偏差mm外径允许偏差外径普通级较高级壁厚壁厚允许偏差0.75101.00.75111.00.7512-0.18-0.141.00.751.01.251.52.0142.50.751.01.251.52.02.51.5-0.22-0.203.0壁厚的±10%6外径允许偏差外径普通级较高级壁厚壁厚允许偏差0.751.01.251.52.02.53.0163.50.751.01.251.52.02.53.018-0.22-0.203.50.751.01.251.52.02.53.0193.50.751.01.251.52.02.53.020-0.30-0.243.5壁厚的±10%表5-2（续）7外径允许偏差外径普通级较高级壁厚壁厚允许偏差0.751.01.251.52.02.53.0213.50.751.01.