铜合金的热处理

教学章节：5.1教学内容：黄铜的热处理教学要求：1、了解黄铜的牌号；2、掌握铜锌合金相图。

重点难点：铜锌合金相图。

教学过程（板书设计）：以铜为基的铜与锌的合金称为黄铜。

可分两类：普通黄铜和特殊黄铜。

一、普通黄铜1、牌号H+xx（xx表示铜的百分含量）例如H68表示含Cu68%，含Zn约32%的黄铜。

若为铸造黄铜，则ZH+xx（xx表示铜的百分含量）例如ZH68表示含Cu68%，含Zn约32%的铸造黄铜。

2、合金相如Cu-Zn相图所示α—Cu基固溶体（FCC），黄铜基体相β—CuZn基固溶体，电子弄得2/3，bcc；γ—Cu5Zn8基固溶体，电子浓度21/13，复杂bcc。

黄铜中Zn含量小于50%，Cu合金中相主要为α、β、γ。

α—Cu基固溶体为黄铜基体相。

工业黄铜退火多为α、α+β、β组织。

3、工业黄铜的性质与应用一般处于H96-H59（如相图所示）H96-H65：α黄铜H63-H59：α+β黄铜在RT情况下，α-Cu的塑性高于β-CuZn的塑性，强度低于β-CuZn 的强度；在HT下，正好相反。

因此，α+β黄铜热塑性好，而α黄铜冷塑性好。

与紫铜相比，黄铜的强度、塑性均优，工艺性好，抗蚀性好，且价格低。

因此用途广、可作各种零件、日用品、管道、散热器、工艺品、炮弹等。

二、特殊黄铜加Sn、Si、Al、Fe、Ni、As、Mn、Pb等，形成特殊黄铜。

Si、Fe、Ni、Mn—改善力学性能Sn、Si、Al、Fe、Ni、As—提高耐蚀性能Pb—改善切削性能。

1、牌号（1）、H+第三组元元素符号+xx（xx表示铜含量的百分比）-y（第三组元含量）-z（第四组元含量）……例如：HSn70-1表示含Cu70%、含Zn29%、含Sn约1%的特殊黄铜HFe59-1-1表示含Cu59%、含Zn39%、含Fe约1%的特殊黄铜（2）、若为铸造黄铜，则ZH+第三组元元素符号+xx（xx表示铜含量的百分比）-y（第三组元含量）-z（第四组元含量）……例如：ZHSn70-1表示含Cu70%、含Zn29%、含Sn约1%的铸造特殊黄铜。

课后习题：1、黄铜的热处理有和两种。

2、简述黄铜的热处理教学章节：5.2教学内容：锡青铜的热处理教学要求：1、了解锡青铜的牌号；2、掌握铜锡合金相图。

重点难点：铜锡合金相图。

教学过程（板书设计）：早期青铜仅指锡青铜。

现在青铜这个名词以成为除黄铜和白铜之外的铜合金的总称。

一、锡青铜铜与锡的合金称为锡青铜。

1、牌号QSn+x（x表示Sn含量）-y（第三组元含量）-z（第四组元含量）……例如QSn4-3表示含Sn约4%，其它元素约3%的青铜。

QH Sn4-3表示含Sn约4%，其它元素约3%的铸造青铜。

2、合金相如下图Cu-Sn相图所示：α—Cu基固溶体（FCC）青铜的基体相，存在退火栾晶；β—Cu5Sn基固溶体，电子浓度3/2，bcc；γ—Cu3Sn基固溶体，电子浓度7/4，fcc；δ—Cu31Sn8基固溶体，电子浓度21/13，复杂立方；ε—Cu3Zn基固溶体，电子浓度7/4，密排六方；注意：δ→α+ε（反应慢）一般不出现所以：（1）一般合金RT组织通常为α+（α+δ）共晶组织；（2）Sn扩散慢，结晶范围宽，偏析严重；（3）铸锭中易于出现分散缩孔和反偏析（锡汗）现象。

3、性能(1)、不出现δ相时，Sn↑，强度和塑性都↓，出现δ相时，Sn↑，塑性↓，而强度↑。

但是大量的δ相也会引起强度↓。

(2)、具有良好的抗蚀性能，由于生成了Cu2O或2CuCO3·Cu（OH）薄膜，故可作船舶零件，这也是青铜器可以长久保持的原因。

(3)、铸造工艺性能不好（相对而言的），但因分散缩孔多，体积缩小，可铸造尺寸准确、花纹清晰的工艺品。

(4)、热轧难，挤压易，通常需要均匀化退火。

4、工业锡青铜二元合金少，通常加P、Pb、Zn等元素课后习题1、简述锡青铜的热处理教学章节：5.3教学内容：铝青铜的热处理教学要求：1、了解铝青铜的牌号；2、掌握铜铝合金相图。

重点难点：铜铝合金相图。

教学过程（板书设计）：当主要添加元素为铝时称为铝青铜。

铝青铜具有良好的机械性能、耐蚀性能和抗磨性能，是各种青铜中应用最广泛的一个。

1、牌号与上述锡青铜相同QAl+x（x表示Al含量）-y（第三组元含量）-z（第四组元含量）……例如Qal4-3表示含Al约4%，其它元素约3%的青铜。

2、合金相如下图Cu-Al合金相图所示：α—Cu基固溶体（FCC），铝青铜的基体相，存在退火栾晶；β—Cu3Al基固溶体，电子弄得3/2，bcc；γ2—Cu4Al9基固溶体，电子浓度21/13,复杂立方；慢冷，在565℃，β→α+γ2（自回火现象），导致合金脆化；快冷，低铝者，β→β’（马氏体）高铝者，β→β1→β’或γ’（均为马氏体）通常选择快冷，而且工业铝青铜Al＜13%，属于低铝者，快冷组织为β’马氏体，但实际铸造组织重也可能有α+γ2组织存在。

3、性能（1）机械性能优于黄铜、锡青铜；（2）大气、海水、大多数有机酸中耐蚀性好；（3）耐磨、耐寒、冲击不产生火花（有油易燃时有利）4、工业铝青铜二元合金QAl5,、QAl7（属于单相α组织，枝晶和栾晶，耐蚀、耐磨、弹性材料，如弹簧）多元合金（通常加Fe、Mn、Ni等）Qal9-4(Fe):Fe加入，细化组织，HB↑，耐磨性↑，防止自回火，可热处理强化，用于船舶电器零件；QAl9-2（Mn）：Mn加入，耐蚀性↑，防止自回火，用于海轮上的零件；QAl11-6-6（Fe、Ni）：综合性能最佳，主要用于重要的重型零件，应用与机械，航空工业的高强耐磨齿轮，可用温度高达500℃.课后习题：1、简述铝青铜的热处理教学章节：5.4教学内容：铍青铜的热处理教学要求：1、了解铍青铜的牌号和成分；2、掌握铜铍合金相图。

重点难点：铜铍合金相图。

教学过程（板书设计）：铍青铜是硬度、强度最高的、也是综合性能（尤其是弹性模量高、抗疲劳强度高、耐磨耐蚀、导电导热性好，耐寒、无磁性、冲击不差产生火花等）最好的铜合金，óh1250-1500Mpa，HB350-400，主要用于弹性零件和耐磨零件。

最大问题是Be贵，而且有毒，限制了它的应用。

1、牌号与成分牌号与锡青铜相同。

铍青铜中的Be通常处于1.5-2.5%，虽然少但作用大，溶解度从高温Max2.7→室温0.2，变化大，而且脱溶有强烈的时效强化效果。

2、合金相如Cu-Be相图所示：α—Cu基固溶体（FCC），铍青铜的基体相，存在退火栾晶；γ1—Cu2Be， bcc；γ2—Cu2Be，有序bcc（时效强化原因）；时效时，γ1→α+γ2因此最终相组成：α+γ2组织组成：α+(α+γ2)3、时效特点（1）脱溶序列过饱和的α-固溶体—γ’’（片状GP区）—γ’—γ2其中γ’’（片状GP区）—γ’发展时强度最高；（2）为了达到最高强度，时效温度应不超过330℃，否则会发生晶界反应，即发生不连续脱溶，不利于性能。

4、工业铍铜二元合金QBe1.5 QBe2等课后习题：1、铍青铜的热处理分、、退火三类。

2、简述铍青铜和硅青铜的热处理。

教学章节：5.5教学内容：白铜的热处理教学要求：1、了解白铜的牌号；2、掌握铜镍合金相图。

重点难点：铜镍合金相图。

教学过程（板书设计）：以Ni为主要合金元素的铜基合金称为白铜。

白铜可分为两类：普通白铜—Cu-Ni二元合金复杂白铜—Cu-Ni-X多元合金，（X=Ni、Fe、Mn、Al、Zn、Pb等）1、牌号（1）普通白铜：B+xx（xx表示Ni含量的百分比）例如：B19表示含Ni约19%、含Cu约81%的Cu-Ni二元合金（白铜）（2）复杂白铜：B+第三组元元素符号+x（Ni的含量）-y(第三组元含量)-z（第四组元含量）……例如：BZn15-20表示含Ni约15%、含Zn约20%、含Cu约65%的复杂白铜2、合金元素的作用与复杂白铜Ni：与铜形成完全固溶体，Ni↑，ó↑，电阻↑，抗蚀性↑，热电势↑，普通白铜Fe：细化晶粒，Fe↑，ó↑，抗蚀性ó↑（抗海水冲击腐蚀明显增强），铁白铜Mn：电阻率↑，电阻温度系数↓，锰白铜Al：生成Ni3Al、Ni2Al，ó↑，热处理可强化，铝白铜Zn：耐蚀性↑，颜色银白，锌白铜（亦称中国银、德国银）Pb：易切削3、主要应用（1）结构用白铜：除B0.6，锰白铜等常作补偿导线、标准电阻、热电偶等电器电工材料外，其余白铜均可作结构件；（2）锰白铜：精密电工仪表材料BMn3-12（锰铜）—标准电阻（电桥、电位计）BMn40-1.5（康铜）—电热体、热电偶BMn43-0.5（考铜）—变阻器、热电偶、补偿导线等等教学章节：5.6教学内容：铜及铜合金热处理的特点教学要求：1、了解光亮退火。

重点难点：光亮退火。

教学过程（板书设计）：一、类型铜及铜合金的热处理包括均匀化退火、回复与再结晶退火、淬火时效等等，但在具体应用中不同合金，采用不同的类型。

铝青铜、锆青铜、铬青铜、铍青铜都是热处理可强化合金，淬火时效在铍青铜中很普遍，但其他则不一定。

二、存在的问题1、低温退火硬化现象2、光亮退火目的：防止氧化、吸气，提高表面质量在保护性气氛中或真空中退火，保证表面十分漂亮保护性气氛：水蒸气、分解氨、不完全燃烧的脱水氨、氮气、干燥氢、不完全燃烧的煤气或其他可燃气体，但具体选择，与合金本性、种类和退火要求有关。

例如：纯铜、白铜在弱还原气氛中;含氧铜，氢量不可超过5%，以防氢氧病；高锌黄铜、锌白铜在还原气氛中退火时，要降温减时，以防脱锌；Al、Cr、Be、Si青铜只有在高还原气氛中退火；课后习题：1、铜及铜合金在热处理过程中很容易氧化，为了避免这一缺陷的出现，提高工件的表面质量，需在或中进行，即常说的。

2、光亮退火常用的保护气氛有水蒸气、、、及城市煤气等，可根据合金种类选择合适气源。