铜及铜合金的性能特点
铜合金
滑动轴承合金
轴承合金的作用：保护轴，减少对轴的磨损。 滑动轴承：承压面积大，工作稳定，无噪音和装拆方便。
一、合金的性能要求： 轴承由轴承体和轴瓦组成，轴是重要部件，更换困难，轴磨损最 小，轴瓦被磨损。 1、能承受载荷，具有抗压强度，疲劳强度，硬度。 2、强度、塑性和韧性，以抵抗冲击，振动 3、磨擦系数小，良好磨合性。 4、膨胀系数小，良好导热性、耐蚀性 5加工工艺性良好 ，价格低廉
6、特殊黄铜
锡黄铜：可显著提高海洋大气、海水的抗腐 蚀性、强度。海军黄铜HSn70-1用于制造冷 却器、冷凝器的管子。 锰黄铜：提高强度和海水、氯化物中的耐蚀 性。用于制造螺旋桨轴套、螺旋桨、蒸汽活 塞等。 铝黄铜：提高强度、硬度、耐蚀性用于制造 冷凝器管子、管板等耐蚀件，铝锰铁黄铜可 制造螺旋桨、大型蜗杆
二、满足要求 1、软基体上分布硬质点 轴承工作时，软基体磨损快，形成沟道，润滑油沿沟道循环，形 成油膜，带走磨损金属微粒，硬质点承受压力工作。从而保证磨擦 条件和小的磨擦系数。 2、硬基体上分布软质点 软质点数量要多，才能形成油路，储存润滑油。
三、常用轴承合金 1、锡基轴承合金（锡基巴氏合金） 以锡为基础，加入锑、铜等元素 软基体 化合物SnSb 硬基体CuSn 疲劳强度低，耐热性差，最高工作温度为110℃，应用于中、 低速柴油机的主轴承曲柄销轴承、中间轴承和艉轴承等。 2、铅基轴承合金（铅基巴氏合金） 软基体上分布硬质点构成 软基体为 α ＋β 的共晶体，α 相为锑溶于铅中形成的固溶 体，β 相为SnSb化合物为基的含铅固溶体。 硬质点：初生的β 相和Cu2Sb化合物。 性能：硬度、强度、韧性比锡基轴承合金低，但价格低，铸 造性好，用于中、低载荷中速轴承，如辅机的压缩机、起锚机 起货机及轴系轴承。
铜
铜及铜合金性能特点(1) 优异的物理、化学性能：纯铜导电性、导热性极佳，铜合金的导电、导热性也很好。
铜及铜合金对大气和水的抗蚀能力很高。
铜是抗磁性物质。
(2) 良好的加工性能：塑性很好，容易冷、热成形；铸造铜合金有很好的铸造性能。
(3) 某些特殊机械性能：例如优良的减摩性和耐磨性(如青铜及部分黄铜)，高的弹性极限和疲劳极限(如铍青铜等)。
(4) 色泽美观一.纯铜(紫铜)纯铜呈紫红色，常称紫铜，工业纯铜分为四种：T1、T2、T3、T4。
编号越大，纯度越低。
用途用于制作电导体及配制合金。
纯铜的强度低, 不宜作结构材料。
纯铜管二. 铜合金（一）黄铜以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。
按照化学成分，黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。
(1) 普通黄铜普通黄铜牌号普通黄铜是铜锌二元合金，其退火组织可以是单相α或双相α+ β’, 并分别称为α黄铜(单相黄铜)和双相黄铜。
Cu-Zn合金相图(a) 单相黄铜(b) 双相黄铜铜锌合金的显微组织单相黄铜H80、H70、H68塑性很好，适于制作冷轧板材、冷拉线材、管材及形状复杂的深冲零件。
双相黄铜H62、H59 可进行热变形，通常热轧成棒材、板材。
可铸造。
(2) 复杂黄铜复杂黄铜牌号①铅黄铜HPb63-3铅改善切削加工性能，提高耐磨性，对强度影响不大，略微降低塑性。
用于要求良好切削性能及耐磨性能的零件(如钟表零件等)，铸造铅黄铜可制作轴瓦和衬套。
②锡黄铜 HSn62-1锡显著提高黄铜在海洋大气和海水中的抗蚀性，并使强度有所提高。
压力加工锡黄铜广泛用于制造海船零件。
③铝黄铜HAl60-1-1 铝提高黄铜的强度和硬度(但使塑性降低)，改善在大气中的抗蚀性。
制作海船零件及其它机器的耐蚀零件。
铝黄铜中加入适量的镍、锰、铁后，还可得到高强度、高耐蚀性的复杂黄铜，制造大型蜗杆、海船螺旋浆等重要零件。
④硅黄铜HSi65-1.5-3硅显著提高黄铜的机械性能、耐磨性和耐蚀性。
硅黄铜具有良好的铸造性能，并能进行焊接和切削加工，主要用于制造船舶及化工机械零件。
第八章 铜及铜合金
第八章 铜及铜合金
第8章 铜及铜合金
铜和铜合金有优良的导电导热性能，耐磨 抗蚀性能，较高的强度塑性，是电力、化 工、造船和机械制造业不可缺少的金属材 料。
分类：根据成分不同，铜合金分为纯铜、 黄铜、青铜、白铜四种。纯铜：紫铜；黄 铜：主加合金元素为锌的铜合金；白铜： 主加合金元素为镍的铜合金；青铜：主加 合金元素不是锌或镍的铜合金。
扩散气孔：
见图8-8，H的溶解度，液态高，固态低，凝
固时突降，析出气泡；铜的导热快，凝固快，形
成的气泡来不及浮出，成为气孔。
图 8-8 氢在铜中的溶解度和温度的关系
反应气孔：
铜氧化生成Cu2O，Cu2O与铜液中H反应：
Cu2O+2H=2Cu+H2O↑ ， 水 蒸 气 不 溶 于 铜 液 ， 成
为气泡；铜导热速度快，凝固快，气泡来不及逸
出形成气孔。
4. 焊接接头的力学性能和导电性能
焊接接头的抗拉强度与母材相近，但塑性低。
热影响区粗大晶粒，降低焊缝强度；为了防止焊
缝出现气孔，焊接材料中加入Mn、Si等脱氧元素，
固溶强化提高了焊缝的强度，但降低了塑性。
加入了Mn、Si等脱氧元素，焊缝处的电阻增
（1）普通黄铜： 见 图 8-13 ， 在 300～700℃出现低 塑 性 区 ， 在 200℃ 以 下 700℃ 以 上 均 有较高塑性，也有 中温脆性的问题。 图8-12，温度超过 850℃ ， 由 于 晶 粒 粗化，塑性开始迅 速下降。
图 8-13 普通黄铜的塑性图
（2）特殊黄铜：
塑性比普通黄铜低，
（1）锻造温度范围。见表8-10。铜合金的 锻造温度范围通常小于150℃，比碳钢窄。
铜及铜合金性能数据
铜及铜合金性能数据1.优良的导电性：铜是一种具有优异导电性能的金属。
在常温下，铜的导电率为56×10^6S/m，仅次于银和金，适合用于电子器件和电路。
此外，铜的电阻率在低于4.2K时接近于0，可以用于超导体和低温电工领域。
2.优良的导热性：铜的导热性在金属中属于最好的，其导热系数为401W/(m·K)。
铜导热性好的特性使其广泛应用于散热器、制冷器、换热器等领域。
3.良好的加工性能：铜具有良好的可塑性和可锻性，可以通过冷加工和热加工进行成型。
铜的延展性好，可经过拉制、挤压、深冲等工艺加工成复杂的形状。
此外，铜还可以进行焊接、铆接和焊接等加工方式。
4.高强度：铜具有较高的强度，其抗拉强度可达到210-690MPa。
通过合金化和热处理等方法，可以进一步提高铜的强度。
具有高强度的铜合金广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
5.抗腐蚀性：铜具有良好的抗腐蚀性能。
铜可以与氧化剂、盐类和酸类等物质发生反应，形成一层致密的氧化膜，起到保护金属的作用。
此外，铜还具有抗菌性，可以有效地抑制细菌的生长。
6.耐磨性：铜具有良好的耐磨性，可用于制造各种耐磨零件。
铜合金经过适当的合金化和热处理，可以获得更高的硬度和耐磨性，满足各种高摩擦、高磨损环境下的要求。
7.可焊性：铜具有良好的可焊性，适用于各种焊接工艺，包括气焊、手工弧焊、TIG焊等。
铜的可焊性在航空航天、热交换器、电气设备等领域有重要应用。
8.可回收性：铜具有较高的可回收性，利用废铜可以进行回收再利用。
这有助于环境保护和资源节约。
总之，铜及铜合金具有优良的导电性、导热性、加工性能、强度、抗腐蚀性、耐磨性、可焊性和可回收性等特点。
这些性能使铜成为一种重要的工程材料，广泛应用于各个领域。
铜及铜合金的发展对于推动社会的科技进步和经济的发展具有重要意义。
工程材料铜及铜合金
BFe30-1-1）
小结
纯铜（T）的性能特点、牌号及用途 铜合金分类 黄铜（H）的分类：普通黄铜、特殊黄铜，其 成分、性能特点、牌号及用途 青铜（Q）的分类：锡青铜、铝青铜、铍青铜， 其成分、性能特点、牌号及用途 白铜（B）成分、性能特点、牌号及用途 铜合金的选用及在舰船上的应用
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3、常用牌号有 QSn4-3、QSn6.50.4、ZCuSn10Pb1等。
船用青铜软 管快速接头 阀(锡青铜阀 体、阀盖)
锡青铜管
4、主要用于耐蚀承载件, 如弹簧、轴承、齿轮 轴、蜗轮、垫圈等。
（二）铝青铜
1、Cu-Al相图
2、成分－组织－性能
<5% Al → σb太低不用 5~7%Al →α→ δ好 7~12%Al →[α+γ]
工程材料铜及铜合金
一、铜及铜合金性能特点
（一）纯铜
1、物理性能: 纯铜呈紫红色，又称紫铜,具有面心立方晶格,无 同素异构转变，无磁性。纯铜具有优良的导电性和导热性，
2、机械性能：强度偏低(230~250MPa),塑性高,易于加工成型 3、化学性能: 在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。 4、牌号：工业纯铜(99.95~99.5%)---T1 → T4
无氧铜---TU1、TU2 5、应用：导体及导电元器件 6、提高强度方法：冷加工硬化
合金化---Zn、Sn、Ni等
（二）、铜合金
铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、 Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又 保持了纯铜特性。
铜及铜合金
2 铜合金
1）铜合金分类
（1）按化学成分分类 按化学成分的不同，铜合金可分为黄铜、青铜及白铜（铜镍合金）三大类。机器制造 业中，应用较广的是黄铜和青铜。 黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金。其中，不含其他合金元素的黄铜称为普通黄铜 （或简单黄铜），含有其他合金元素的黄铜称为特殊黄铜（或复杂黄铜）。 青铜是以除锌和镍以外的其他元素作为主要合金元素的铜合金。按其所含主要合金元 素种类的不同，青铜可分为锡青铜、铝青铜、铍青铜、铅青铜、硅青铜等。
图8-9 锌对铜力学性能的影响（退火）
普通黄铜的耐蚀性良好，并与纯铜相近。但当 Zn 7%（尤其是大于 20%）并经冷压力加工后的黄铜，在潮湿的大气中，特别是在含氨的气氛 中，易产生应力腐蚀破裂现象（自裂）。防止应力破裂的方法是在250～ 300℃进行去应力退火。
2）特殊黄铜
在普通黄铜基础上，再加入其他合金元素所组成的多元合金称为特殊黄铜，常加入的元素有 锡、铅、铝、硅、锰、铁等。特殊黄铜也可依据加入的第二合金元素命名，如锡黄铜、铅黄铜、 铝黄铜等。
（2）铍青铜 铍青铜是以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.6%～2.5%，是时效强化 效果极大的铜合金。经淬火（780℃水冷后， Rm为500～550 MPa，硬度为 120 HBW，A为25%～35%）再经冷压成形、时效（300～350℃，2 h）之后， 铍青铜具有很高的强度、硬度与弹性极限（ Rm =1250～1400 MPa，硬度为 330～400 HBW）。可贵的是，铍青铜的导热性、导电性、耐寒性也非常好， 同时还有抗磁、受冲击时不产生火花等特殊性能。 铍青铜主要用来制作精密仪器、仪表中各种重要用途的弹性元件和耐蚀、 耐磨零件（如仪表中齿轮）和航海罗盘仪零件及防爆工具。一般铍青铜是以 压力加工后淬火为供应状态，工厂制成零件后，只需进行时效即可。但铍青 铜价格昂贵，工艺复杂，因此限制了它的应用。
铜及铜合金
1.3 青铜
➢铍青铜
应用：
铍青铜在工业上主要用于制造重 要的弹性元件、耐磨件及其他重要零件， 如仪表齿轮、弹簧、航海罗盘、电焊机 电极以及防爆工具等。
纯铜及其合金对于制造不允许受 磁性干扰的磁学仪器，如罗盘，航空仪 表和炮兵瞄准环等具有重要价值。
1.2 黄铜
黄铜是以锌为主要合金元素 的铜合金，可分为：
普通黄铜 特殊黄铜 铸造黄铜
1.2 黄铜
普通黄铜
它是铜、锌两元合金，其中锌的含量对 黄铜的性能的影响 当Wzn＝32％时，黄铜的塑性最好 当Wzn＝45％时，黄铜的强度最高 兼顾两者，所以Wzn一般在30％~40％之 间
工 程 材 料 及 热 处 理
铜及铜合金
铜及铜合金是历史上应用最 早的金属，具有良好的耐蚀性和导 电、导热性能，铜合金还有较高的 力学性能，
目前工业上使用的铜及铜合金 主要有工业纯铜、黄铜、青铜和白铜 （铜镍合金）等。
1.1 工业纯铜
纯铜因其是用电解法获得 的，故也称电解铜。
工业纯铜的纯度为Wcu＝ 99.5％～99.95％，
1.2 黄铜
黄铜制品
1.3 青铜
青铜原指铜锡合金，但目前已将 铝、硅、铅、铍、锰等的铜基合金统称 为无锡青铜。
青铜包括锡青铜、铝青铜、铍青 铜等。
它也可分为压力加工青铜和铸造 青铜两类。
1.3 青铜
锡青铜
锡青铜中Wsn一般为3％～14％
铜及铜合金特性用途
铜及铜合金特性用途铜是一种常见的金属，具有许多特点和特性，适用于各种用途。
以下是铜及铜合金的特性和用途的详细介绍：1. 导电性：铜是最常用的导电材料之一，具有良好的电导率。
由于其电导性能，铜被广泛用于电线、电缆、电子器件和电路板等领域。
2. 导热性：铜具有优异的导热性能，是热交换器、冷却器、暖气片等热传导设备的常见材料。
由于其导热性，铜也常用于制造厨房用具，如炉灶、锅具等。
3. 耐腐蚀性：铜具有良好的耐腐蚀性，对湿度较高、酸性和碱性环境均有很好的抵抗能力。
因此，铜常被用于制造管道、管件和海洋设备等需要防腐蚀的应用。
4. 高强度：通过合金化可以增加铜的强度。
铜合金在应用中被广泛使用，以满足不同应用对材料强度和耐久性的要求。
例如，锌与铜合金化制备的黄铜硬度较高，常用于制造装饰品、管道配件等。
5. 可塑性：铜是一种具有良好可塑性的金属，可以通过冷加工和热加工进行成型。
铜常被用于制造各种形状的零件和组件，如管材、线材、板材等。
6. 抗疲劳性：铜具有较好的抗疲劳性，可以承受较高的循环应力。
这使得铜在制造运输设备、汽车零部件等高负载应用中具有竞争力。
7. 生物相容性：铜对人体无毒且生物相容性好，因此被广泛用于制造医疗器械、人工心脏瓣膜和手术器械等。
铜的特性和特性使其适用于许多领域和行业。
以下是铜及铜合金在各个领域的主要用途：1. 电子行业：铜是电子设备最常用的导电材料之一。
它被广泛用于制造电线、电缆、电致冷设备和电路板等。
2. 建筑和建筑业：铜的耐腐蚀性和可塑性使其成为建筑和建筑业中常见的金属。
它被用于制造管道、管件、屋顶材料、门窗等。
3. 制造业：铜及铜合金在制造业中有广泛的应用，如汽车制造、航空航天、船舶制造、机械设备等。
铜合金可用于制造齿轮、轴承、气缸和阀门等零件和组件。
4. 医疗设备：铜对人体无毒，因此在医疗设备制造中得到广泛应用。
它被用于制造医疗器械、植入物、手术器械和人工心脏瓣膜等。
5. 冶金和化工工业：铜及铜合金被广泛用于冶金和化工工业中的各种应用，如制造金属配件、阀门、泵等。
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１、性能特点： 良好的导电和导热性，空气中有很好的耐蚀性； 铝合金具有强度高、质量轻、惯性小等优点。 ２、应用
任务实施
二、铜及铜合金性能及在汽车上的运用
１、铜及铜合金的性能特点： 良好的导电性、导热性和耐蚀性。 良好的塑性、适当的强度、好的耐蚀性。 ２、应用
任务实施
四、滑动轴承合金性能及运用
１、轴承合金的性能特点： 足够的强度和抗疲劳性，并有低的摩擦系数； 良好的导热性、耐蚀性和低的膨胀系数； 能很好地储存润滑油，使接触表面形成油膜。 ２、运用
学习评价
一、填空题
1、汽车常用的有色金属有铝及铝合金、
、
。
二、选择题
１、车轮轮毂常采用以下哪种合金（ ）
任务描述
本次任务需要你了解有色金属的性能及其在汽车上的运用
学Байду номын сангаас目标
通过本任务学习，应能： 1、了解有色金属的性能； 2、了解有色金属在汽车上的运用
学习重难点
学习重点：
有色金属在汽车上的运用
学习难点：
有色金属的性能
任务实施
一、常见的有色金属
１、铝及铝合金 ２、铜及铜合金 ３、滑动轴承合金
任务实施
Ａ、铝及铝合金 Ｂ、铜及铜合金
Ｃ、滑动轴承合金
２、主轴承常采用以下哪种铸铁（ ）
Ａ、铝及铝合金 Ｂ、铜及铜合金
Ｃ、滑动轴承合金
３、连杆衬套常采用以下哪种铸铁（ ）
Ａ、铝及铝合金 Ｂ、铜及铜合金
Ｃ、滑动轴承合金
参考答案
一、填空题 1、铜及铜合金 滑动轴承合金 二、选择题 １、Ａ ２、Ｃ ３、Ｂ