铜及其合金的分类和性能
铜及其合金
铜及其合金以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。
纯铜呈紫红色，又称紫铜。
纯铜密度为8.96，熔点为1083℃，具有优良的导电性、导热性、延展性和耐蚀性。
主要用于制作发电机、母线、电缆、开关装置、变压器等电工器材和热交换器、管道、太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。
常用的铜合金分为黄铜、青铜、白铜3大类。
1.黄铜：以锌作主要添加元素的铜合金﹐具有美观的黄色﹐统称黄铜。
铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。
三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。
含锌低于36%的黄铜合金具有良好的冷加工性能；最常用的是含锌40%的六四黄铜。
为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝、镍、锰、锡、硅、铅等。
铝能提高黄铜的强度、硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低﹐适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。
锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐用作船舶热工设备和螺旋桨等。
铅能改善黄铜的切削性能，这种易切削黄铜常用作钟表零件。
黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。
船舶常用的消防栓防爆月牙扳手，就是黄铜加铝铸造而成。
2.白铜：以镍为主要添加元素的铜合金。
铜镍二元合金称普通白铜；加有锰、铁、锌、铝等元素的白铜合金称复杂白铜。
工业用白铜分为结构白铜和电工白铜两大类。
结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好，色泽美观。
这种白铜广泛用于制造精密机械、化工机械和船舶构件。
电工白铜一般有良好的热电性能。
锰铜、康铜、考铜是含锰量不同的锰白铜，是制造精密电工仪器、变阻器、精密电阻、应变片、热电偶等用的材料。
3.青铜：原指铜锡合金，后除黄铜、白铜以外的铜合金均称青铜，并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。
锡青铜的铸造性能、减摩性能好和机械性能好，适合于制造轴承、蜗轮、齿轮等。
铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。
铝青铜强度高﹐耐磨性和耐蚀性好﹐用于铸造高载荷的齿轮、轴套、船用螺旋桨等。
磷青铜的弹性极限高﹐导电性好﹐适於制造精密弹簧和电接触元件。
铍青铜还用来制造煤矿、油库等使用的无火花工具。
铜和铜合金的分类、代号和用途
铸造黄铜
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ZH
铸造锡青铜
ZQSn
铸造铅青铜
ZQPb
轴承衬套、浮动轴承，耐磨耐酸件
铸造铝青铜
ZQAl
力学性能高、耐磨、耐蚀、耐寒 、耐热、无磁、打击无火花、熔 简单大型铸件，如衬套、齿轮、轴承、轴 套、轮缘 融态流动性好、不易偏析，组织 易粗大变脆、钎焊困难 塑性好、易加工和焊接，在大气 冷凝管、散热片、蛇形管、波纹管日用五 、淡水、海水中耐蚀 金、弹簧、紧固件、钟表零件 弹性、耐磨性、耐蚀性、焊接性 弹性元件，飞机、汽车、拖拉机衬套、轴 、抗磁性、切削加工性能好、撞 承等耐磨件，仪表耐磨抗磁元件 击不发生火花 强度高，耐磨性、弹性、耐蚀性 弹性元件、管配件、轴承、齿轮、衬套、 均好、可电焊和气焊、不易钎焊 阀座 淬火、调质后有高强度、硬度、 弹性、耐磨性和疲劳强度，导电 重要弹性元件、耐磨、高速高压下的轴承 、衬套、精密仪表元件 性好、耐热、耐寒、耐蚀、无磁 、撞击无火花，易焊接和钎焊 高强度、硬度、弹性、耐磨、耐 电器开关、继电器弹性件、齿轮和轴承， 热、耐蚀、抗疲劳、无磁、撞击 精密仪器仪表弹性元件，如振动片、膜片 无火花 、行程开关弹片 力学性能好，耐蚀、耐寒、弹性 船用耐蚀件、高温高压下工作的管路，工 好，焊接性差 业器皿、医疗器械、弹簧
变形黄铜
H
变形锡青铜
QSn
变形铝青铜
Qal
铍青铜
QBe
钛青铜
Qti
白铜
B
合金的分类、代号和用途
用途
电线、电缆、导电螺钉、电器开关、雷管 、化工用品、管道、油管、铆钉、热交换 器、蒸发器、感应器等 管道件、衬套、轴承、阀门、海水淡水中 工作的零件，300度以下在蒸气中工作的 零件 压力管道配件、轴瓦衬套、涨圈、阀、齿 轮、蜗轮泵体等耐磨、耐蚀件
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。
铜合金种类参数
铜合金种类及性能简介
铜合金的种类和参数可能因不同的分类标准而异。
以下是一些常见的铜合金种类和参数：
1.黄铜：黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金，分为普通黄铜和特殊黄铜两
种。
普通黄铜是铜锌二元合金，塑性好，适于制造板材、棒材、线材、管材及深冲零件。
特殊黄铜是在铜锌合金中加入铝、硅、锰、铅、锡等元素，以获得更高的强度、抗蚀性和良好的铸造性能。
例如，铅黄铜的切削性能优良，耐磨性好，广泛用于制造钟表零件，锡黄铜的耐腐蚀性能好，广泛用于制造海船零件。
2.磷青铜：磷青铜是铜基合金，其中磷元素与铜形成强化相，提高合金的强
度和耐腐蚀性。
3.铍青铜：铍青铜是以铍为主要合金元素的铜合金，具有高强度、高导电性
和良好的耐腐蚀性。
4.白铜：白铜是以镍为主要合金元素的铜合金，具有银白色的金属光泽和良
好的耐腐蚀性。
以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询相关领域专业人员。
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。
铜的分类以及性能
铜合金以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。
纯铜呈紫红色﹐又称紫铜。
纯铜密度为8.96﹐熔点为1083℃﹐具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。
主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。
常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜3大类。
黄铜以锌作主要添加元素的铜合金﹐具有美观的黄色﹐统称黄铜。
铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。
三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。
含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成﹐铜合金具有良好的冷加工性能﹐如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳﹐俗称弹壳黄铜或七三黄铜。
含锌在36～42%之间的黄铜合金由和固溶体组成﹐其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。
为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。
铝能提高黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低﹐适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。
锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐故称海军黄铜﹐用作船舶热工设备和螺旋桨等。
铅能改善黄铜的切削性能﹔这种易切削黄铜常用作钟表零件。
黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。
船舶常用的消防栓防爆月牙扳手，就是黄铜加铝铸造而成。
铜合金消防栓扳手青铜原指铜锡合金﹐后除黄铜﹑白铜以外的铜合金均称青铜﹐并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。
锡青铜的铸造性能﹑减摩性能好和机械性能好﹐适合於制造轴承﹑蜗轮﹑齿轮等。
铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。
铝青铜强度高﹐耐磨性和耐蚀性好﹐用於铸造高载荷的齿轮﹑轴套﹑船用螺旋桨等。
铍青铜和磷青铜的弹性极限高﹐导电性好﹐适於制造精密弹簧和电接触元件﹐铍青铜还用来制造煤矿﹑油库等使用的无火花工具。
白铜以镍为主要添加元素的铜合金。
铜镍二元合金称普通白铜﹔加有锰﹑铁﹑锌﹑铝等元素的白铜合金称复杂白铜。
工业用白铜分为结构白铜和电工白铜两大类。
结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好﹐色泽美观。
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
一、铜及铜合金的特性：（1）优异的物理化学性能：导电性、导热性好；抗蚀能力高；铜（紫铜）抗磁性；（2）良好的加工性能：塑性好，铸造性能好；（3）特殊机械性能：减摩性耐磨性好，高的弹性极限和疲劳极限；（4）色泽美观。
二、铜及其合金的分类与牌号：(一)紫铜（纯铜）：Fcc无磁性，无同素异构转变，熔点1083℃。
据铜中的含氧量可将铜分为三类：a.工业纯铜：O%=0.02-0.10%. 牌号为T1, T2, T3, 由1—3，含Cu 为99.95---99.70%b.磷脱氧铜：O%<0.01%. 牌号为TP1(99.90%)， TP2(99.85%)c.无氧铜：O%<0.003%. 牌号为TU1(99.97%)， TU2(99.95%)(二)黄铜（以Zn为主要合金元素的铜合金）黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。
1.普通黄铜：如：H96, H80, H70, H68, H59等。
H70称：“三七黄铜”，b=300MPa,=55%,形变强化后b≥660MPa，=3%。
大量用于作弹壳、套管和复杂深冲零件。
2.复杂黄铜：在Cu-Zn二元合金基础上加入其它合金元素形成的。
如Pb黄铜，Sn黄铜，Al黄铜，Si 黄铜等。
（三）青铜（含有Sn. Al. Si. Pb. Be, Mn等的铜基合金）包括：锡青铜，铝青铜，铍青铜等等。
分类：压力加工青铜（以压力加工产品的形式供应）和铸造青铜。
编号方法：① Q+主加元素符号+主加元素含量+其它元素含量；如：QSn4-3, 表示含4%Sn 、3%Zn，其余为Cu的锡青铜。
②铸造青铜在编号前加“Z”字，如：ZQSn10-5。
（四）白铜（以Ni为主要合金元素的铜合金）编号为：B+镍的平均含量，“B”意指“白铜”，如：B19表示含19%Ni的普通白铜三、铜合金选用原则：（1）充分考虑其导电导热性能特点，可制：导体及散热器片、线材、管材、薄板材、电缆等。
（2）考虑其机械性能及耐磨，耐蚀性能等，对于一些耐蚀件、散热器件、减摩零件及弹性元件等，可选用铜合金。
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铜及其合金的分类和性能
铜及铜合金具有优良的导电性能、导热性能、抗腐蚀性能和良好的成形性能，在电气、化工、机械、动力、交通等工业部门得到广泛的应用。
铜及铜合金类按其化学成分和颜色的不同可分为紫铜、黄铜、青铜和白铜。
按其制造方法不同可把铜及其合金分为变形铜及其合金；铸造铜及其合金。
(一)紫铜
紫铜系工业钝铜，紫铜外观呈紫红色。
紫铜具有极好的导电性(仅次于银)、导热性和良好的塑性，具有良好的耐腐蚀性，还具有良好的低温性能，紫铜广泛用来制造电缆、散热器、冷凝器以及热交换器等，但由于紫铜的力学性能不高，故在机械、结构零件中使用的铜都是铜合金。
紫铜具有面心立方晶格，无同素异构转变，因此，紫铜具有优良的加工成形性。
紫铜的牌号用字母“T”加序号表示，无氧铜用"TU”加序号表示，用磷(P)脱氧的无氧铜"TUP”可用于制造重要的焊接结构。
紫铜的牌号、化学成分及用途详见表5—16。
(二)黄铜
黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金，它的颜色随含锌量的增加由黄红色变成淡黄色。
铜、锌合金称为普通黄铜，在铜锌合金的基础上加入其它合金元素(如硅、铝、铅、锡、锰等)的黄铜称为特殊黄铜。
黄铜的导电性能比紫铜差，但强度、硬度和耐腐蚀性能均比紫铜高，又能承受热加工和冷加工，广泛用来制造各种结构零件，如散热器、冷凝器管道、船舶、汽车和拖拉机零件、齿轮、垫圈、弹簧、螺纹零件等。
黄铜的牌号用字母“H”加铜含量百分数表示，特殊黄铜用“H”加主添元素化学符号再加铜含量和添加元素含量表示，余量为锌，铸造用黄铜在“H”前加字母“z”表示。
黄铜根据性能和用途不同，可分为压力加工黄铜和铸造黄铜两类。
黄铜的牌号、化学成分详见表5—17。
(三)青铜
青铜最早是指铜锡合金，颜色呈青灰色。
现在青铜是指铜锡合金、铜铝合金、铜硅合金、铜铍合金等的通称。
通常分别称为锡青铜、铝青铜、硅青铜、铍青铜等。
青铜具有很高的耐腐蚀性、良好的机械性能、铸造性能和耐磨性能，用于制造各种耐磨零件和与酸、碱、蒸汽等腐蚀介质接触的零件。
(四)白铜
白铜是铜和镍的合金，如有锰、锌、铁、铝等元素的铜镍合金称为锰白铜、锌白铜、铁白铜、铝白铜等。
工业中应用的白铜一般含5％～30％的镍(Ni)，在焊接结构中使用的多是含10％、20％、30％镍的合金。
白铜根据用途分为耐腐蚀结构用自铜和电工白铜两类。
结构用白铜力学性能和耐腐蚀性较好，用于制造精密机械、化工机械和船舶零件。
电工白铜具有特殊的导电性能，用于制造精密电工测量仪器、变阻器和热电偶等。
白铜的导热性接近于碳钢，因此比较容易焊接，并且不要求预热。
但焊接时应严格控制铅、磷和硫的含量，以免产生热裂纹。
白铜的牌号用字母“B”为首，后面标注镍(Ni)含量(百分数)，特殊白铜用
“B”加合金元素化学符号再加镍含量和合金元素含量来表示。
如BMn40—1.5表示含40％镍、1.5％的锰的锰白铜。