铜合金的热处理
铜合金的热处理
对于能热处理强化的铜合金，中间退火后必须缓冷，其他铜合金冷却速度对性能影响不大。中间退 火的温度与预先的冷变形程度、金属的成分、加热速度、原始晶粒尺寸等有关。加热温度且在再结 晶温度以上，温度太低再结晶不完全，但太高又会使晶粒粗大，使下一道冷加工时，材料表面出现 “桔皮”状，这是十分有害的，尤其在单相材料中。在成形加工量小时，宜采用晶粒细小的坯料，当成 形加工量大时，宜采用晶粒粗大的坯料。铜合金再结晶后的力学性能不仅与其成分有关，还与退火 温度及退火前的冷加工量有关。
鏈接
項目
11 铍青铜固溶与时效工艺 铍青铜薄板、带材及薄件固溶
12 处理的保温时间
13 铍青铜固溶后要求的晶粒尺寸
硅青铜、铬青铜、锆青铜、铝 14 白铜固溶时效处理工艺 15 铜及加工铜合金加热保护气氛
铜与铜合金热处理保护气氛的 16 类型和成分
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鏈接
铜合金的热处理--退火
均匀化退火
中间退火温度在再结晶温度以上，材料的软化程度取决于冷加工率、退火温度、保温时间。一般在 加工初期采用高温退火，加工后期采用较低温度退火，以保证晶粒度的均匀一致。合金再结晶温度 经验公式：T再＝0.4T熔（k）＝0.4t熔－164（℃）
通常中间退火时，采取快速升温，装炉量大，温度取上限.从而提高再结晶温度，细化晶粒，缩短加 热时间，减少氧化，提高生产率;最终退火，缓慢升温，控制装炉量，温度取下限，特别是薄壁零件， 以保证产品性能均匀。温度控制在±5℃之内，退火保温时黄铜为1.5～3h，锡青铜、铝青铜、铍青铜 为1～3h。
说明
主要目的：消除铸造时锭坯的成份偏析。 主要用于铜合金铸锭。锡青铜、铍青铜及白铜铸件通常都要进行均匀化退 火。加热温度以不发生熔化为度（白铜为1000℃）。
高性能铜合金的热处理及其加工技术
高性能铜合金的热处理及其加工技术发布时间：2023-02-23T06:23:28.590Z 来源：工程建设标准化》2022年第19期10月作者：余锡孟，程列鑫，黄翔[导读] 从二十世纪六十年代起，国外对高性能铜合金的研究越来越深入，并研制出了一批高性能铜合金余锡孟，程列鑫，黄翔绍兴市质量技术监督检测院浙江省绍兴市 312366摘要：从二十世纪六十年代起，国外对高性能铜合金的研究越来越深入，并研制出了一批高性能铜合金。
近十年来，我国的高性能铜合金技术大多是仿效国外，间接导致我国的高性能铜合金技术发展进入瓶颈期，我国合金处理加工技术面临着巨大的挑战。
因此，结合我国资源特点，开发出性能优良的高性能铜合金，对我国来说具有重大的战略和现实意义。
本文介绍了高性能铜合金技术的现状、热处理及加工技术、以及处理措施。
关键词：高性能铜合金；热处理；加工技术高性能铜合金是一种应用范围很广的功能材料。
但是，随着电子设备的迅速发展，高性能铜合金在强度和导电性能上已不能满足当前的需求，高性能铜合金由于强度高，在加工过程中会产生很大的导电损耗。
随着技术的进步，新的技术不断涌现，为高性能铜合金的生产开辟了一条新的途径。
本文以此为基础，对高性能铜合金的热处理及加工技术进行了较为深入的探讨，并提出了解决措施。
1.高性能铜合金研究现状通过高性能铜合金的研究发展，现如今高性能铜合金大致如下：1.沉淀型强化：通过固溶和时效后，高性能铜合金的固溶体沉淀出一种强化相，从而提高了铜合金的强度和导电性能。
但其时效温度高（400~650℃），加工技术较为复杂，对加工设备的要求也比较高。
2.弥散强化铜合金：将陶瓷颗粒添加到铜基体中，以提高其强度和稳定性。
在实际使用中，应注意其与CuJ基体的相容性，避免因选用强化相的不当而影响高性能铜合金的结构及性质。
目前，弥散强化铜合金的主要强化材料为氧化铝，使铜合金的强度和导电性能得到显著改善。
3.铜-镁合金，顾名思义，是将适量的镁加入到铜中，其优势在于加工技术简便，无需再进行任何热处理，就能达到比较高的标准，还降低了生产成本。
热处理工艺对铜合金材料的强度和塑性的调控
热处理工艺对铜合金材料的强度和塑性的调控热处理工艺是一种利用材料在一定温度下的相变和组织变化来改变其性能的方法。
在铜合金材料的热处理过程中，能够通过调控温度、时间和冷却速率等参数，有效地调控材料的强度和塑性。
强度是材料抵抗外力破坏的能力，通常以屈服强度和抗拉强度来表示。
热处理工艺可以通过改变合金的晶粒尺寸、形状和分布来调控材料的强度。
例如，在固溶处理中，通过加热合金到高温使其固溶体中原子扩散，然后迅速冷却，使得溶质原子无法回到晶格中，形成高强度的固溶体溶体。
这可以导致材料的抗拉强度和屈服强度的显著提高。
另外一种常用的热处理工艺是时效处理。
通过在合金处于一定温度下的时效过程中，溶质原子与基体原子之间的扩散作用会导致新的相的形成和晶粒长大。
这种相变和晶粒长大会影响材料的结构和力学性能。
例如，蒸汽渗碳处理是一种常用的铜合金时效处理方法，可以在分解时沿晶界生长出细小且高硬度的二次硬质相，从而提高合金的强度。
塑性是材料进行形变的能力。
在热处理工艺中，塑性和强度通常是相互矛盾的。
通过改变热处理过程中的参数，可以在一定程度上调节材料的塑性。
例如，在固溶处理时，快速冷却可以得到高强度的固溶体溶体，但同时也降低了材料的塑性。
而在时效处理中，较长的时效时间可以提高材料的强度，但会降低其塑性。
因此，在控制热处理参数时需要考虑到材料所需的强度和塑性之间的平衡。
此外，热处理工艺还可以改善材料的热稳定性和耐腐蚀性能。
例如，通过高温处理和快速冷却可以获得高强度的材料，同时提高其热稳定性。
而时效处理可以通过第二相的析出来增加材料的硬度和耐腐蚀性。
总结起来，热处理工艺对铜合金材料的强度和塑性具有明显的调控作用。
通过调整热处理工艺参数，可以改变材料的晶粒尺寸、形状和分布，从而调节材料的力学性能。
然而，需要注意的是，强度和塑性通常是相互矛盾的，因此需要在调节过程中寻找一个平衡点，以满足特定的工程要求。
同时热处理工艺还可以提高材料的热稳定性和耐腐蚀性能，使材料在特定环境中具有更好的性能。
热处理工艺对铜合金材料的电导率和热导率的调控
热处理工艺对铜合金材料的电导率和热导率的调控热处理工艺对铜合金材料的电导率和热导率的调控铜合金材料在众多行业中都有广泛的应用，因为其具有良好的导电性和热导性。
然而，不同的应用场景对材料的导电性和热导性要求不同。
为了调控铜合金材料的导电性和热导性，热处理工艺被广泛用于铜合金材料的制备和改性。
热处理是指通过加热和冷却等工艺操作，使材料的组织结构和性能发生相应的变化。
针对铜合金材料，常用的热处理工艺包括时效处理、固溶处理和淬火等。
这些热处理工艺可以对铜合金材料的晶体结构、晶界结构和孪晶结构等进行调控，从而影响材料的导电性和热导性。
首先，热处理工艺对铜合金材料的晶体结构有重要影响。
晶体是材料中基本的结构单元，不同的晶体结构对电流和热流的传导方式存在差异。
例如，铜合金材料常见的晶体结构有面心立方（FCC）结构和体心立方（BCC）结构。
通过热处理工艺，可以改变铜合金材料的晶体结构，从而对导电性和热导性进行调控。
例如，通过固溶处理可以将固溶体中的固溶元素溶解在铜合金的原子晶格中，使其晶体结构由原来的FCC结构转变为固溶体的BCC结构。
这样的晶体结构变化使得铜合金材料的电导率和热导率发生了明显的变化。
其次，热处理工艺对铜合金材料的晶界结构也产生了影响。
晶界是晶体的边缘区域，其结构和性质对材料的导电性和热导性具有重要影响。
通过热处理工艺，可以改变材料的晶界结构，从而影响铜合金材料的导电性和热导性。
例如，通过时效处理可以在晶界形成细小的析出物，这些析出物在晶界上形成了障碍，减弱了电子和热流的传导，从而降低了材料的导电率和热导率。
最后，热处理工艺还可以对铜合金材料的孪晶结构进行控制。
孪晶是晶体中具有特殊晶界结构的区域，对材料的导电性和热导性有重要影响。
通过热处理工艺，可以控制材料的孪晶比例和孪晶尺寸，从而对铜合金材料的导电性和热导性进行调控。
例如，通过淬火等工艺可以使材料中的孪晶比例增加，从而提高了材料的导电率和热导率。
铬锆铜热处理工艺
铬锆铜热处理工艺铬锆铜热处理工艺1. 简介铬锆铜是一种特殊合金，广泛应用于航空航天、电子设备和化工等领域。
它具有良好的导电性、热传导性和耐腐蚀性，因此在一些特殊环境下具有重要的作用。
铬锆铜的热处理工艺是为了改善合金的性能和延长其使用寿命。
2. 热处理工艺的基本原理热处理是通过控制合金的加热和冷却过程，改变其晶体结构和物理性能。
铬锆铜的热处理工艺主要包括固溶处理和时效处理。
2.1 固溶处理固溶处理是将铬锆铜加热到固溶温度，使合金中的固溶体均匀溶解，然后迅速冷却。
这样可以使合金中的溶质原子重新分散，减少晶界和亚晶界的敏感性，提高合金的塑性和强度。
固溶处理的温度和时间需要根据具体的合金成分和要求进行调整。
2.2 时效处理时效处理是将固溶体经过适当的加热保温时间后迅速冷却。
时效处理可以改善铬锆铜的机械性能，特别是抗拉强度和硬度。
时效处理的温度和时间也需要根据具体的合金成分和要求进行调整。
3. 热处理工艺的操作步骤铬锆铜的热处理工艺包括以下几个步骤：3.1 清洗和去除氧化物在进行热处理之前，首先需要将铬锆铜的表面清洗干净，并去除氧化物和杂质。
这可以通过化学清洗、喷砂或酸洗等方法来实现。
3.2 加热和保温将清洗后的铬锆铜放入热处理炉中，加热到固溶温度并保持一段时间，以便固溶体完全溶解。
加热的速度和保温时间需要根据具体的合金成分和要求来确定。
3.3 快速冷却在保温结束后，需要迅速将铬锆铜冷却到室温。
可以使用水、风扇或其他冷却介质进行快速冷却。
3.4 时效处理固溶处理后的铬锆铜需要进行时效处理，以获得更好的机械性能。
将固溶体加热到适当的时效温度，并保持一定的时间，然后迅速冷却。
4. 热处理后的性能改善通过铬锆铜的热处理，可以显著改善合金的机械性能和抗腐蚀性能。
固溶处理可以提高合金的塑性和强度，时效处理可以进一步提高抗拉强度和硬度。
另外，热处理还可以改善铬锆铜的晶界和亚晶界敏感性，提高合金的耐腐蚀性。
5. 我对铬锆铜热处理工艺的理解铬锆铜热处理工艺是一项复杂而关键的加工工艺，对于合金的性能和质量具有重要影响。
热处理工艺对铜合金材料的导电性和热膨胀性的调控
热处理工艺对铜合金材料的导电性和热膨胀性的调控热处理是一种常用的金属材料加工技术，通过调整材料的结构和性能来满足不同的工程要求。
对于铜合金材料而言，热处理工艺可以对其导电性和热膨胀性进行有效的调控。
热处理工艺对铜合金材料的导电性有着显著的影响。
导电性是金属材料的重要性能指标之一，对于电子行业和电气工程等领域的应用至关重要。
一般来说，提高铜合金材料的导电性可以通过两种方式进行调控。
首先，通过固溶处理可以改善铜合金材料的导电性能。
铜合金中常添加其他金属元素以形成固溶体，如锌、铝、镍等。
这些元素的加入可以提高材料的强度和硬度，同时对导电性的影响相对较小。
例如，铝对铜的固溶体形成能够减少晶界阻力和杂质的形成，从而改善导电性。
其次，热处理过程中的过热和退火处理也可以对铜合金材料的导电性进行调控。
过热处理是将材料加热到超过其再结晶温度，通过晶界迁移和晶界控制来改善导电性能。
退火处理是将材料加热到较高的温度，然后缓慢冷却至室温，通过晶粒长大和重结晶来改善导电性能。
这两种方法都可以消除材料中的晶间固溶体和杂质，提高晶界的连续性和电子的传导性。
除了导电性，热处理工艺对铜合金材料的热膨胀性也有着显著的影响。
热膨胀性是材料在温度变化时长度、体积或形状发生变化的特性。
对于需要在不同温度下使用的铜合金材料，热膨胀性的调控至关重要。
通过热处理工艺可以调节铜合金材料的晶粒尺寸和晶粒形态，从而影响其热膨胀性能。
晶粒尺寸的增大可以减小热膨胀系数，使材料在温度变化时产生较小的体积变化。
晶粒形态的调控也可以影响热膨胀性能，例如通过控制晶界的连续性来改变材料的热膨胀系数。
此外，热处理工艺还可以通过调节材料的相组成来影响其热膨胀性能。
例如，在铜锡合金中，通过固溶处理可以调节材料的相组成，从而改善其热膨胀性能。
通过选择适当的热处理参数和合金元素，可以实现铜合金材料热膨胀性能的优化。
总之，热处理工艺对铜合金材料的导电性和热膨胀性具有重要的调控作用。
铜合金热处理容易出现的缺陷及防治办法
20
20
25
CuNi34
420
-
-
25
CuNi44
590
20
20
25
OCr18Ni9
600
25
-
25
NiCr3020
600
18
18
25
NiCr6015
590
18
18
25
1Cr13Al4
600
-
-
15
oCr20Al5
600
＞12
-
15
oCr25Al5
690
＞12
-
15
oCr27A17M02
-
12
硫锈斑：加热介质中或制件表面残留的润滑剂中有过量的硫，在加热过程中使制件表面硫化锈蚀；加热介质应干净化，制件入炉前应严格清洗除油。
粗晶（深冲出现“橘皮”）：1、退火加热温度过高或时间过长，2、退火前的冷变形量过小，达到临界变形值；1、严格控制退火规程，防止过热。2、前道冷变形量不大时退火温度应相应降低。
≥1.25-0.50
＞0.50-1.00
＞1
CuNi1
210
-
-
25
CuNi2
220
18
18
25
CuNi6
250
18
18
25
CuNi8
270
-
-
25
CuMn3
290
20
20
25
CuNi10
290
20
20
25
CuNi14
310
-
-
25
CuNi19
热处理工艺对铜合金材料的热导性和导电性的提高
热处理工艺对铜合金材料的热导性和导电性的提高热处理是一种重要的材料加工方法，通过对材料进行加热和冷却处理，可以改善材料的性能，包括热导性和导电性。
对于铜合金材料来说，热处理工艺起着至关重要的作用。
铜合金是一种常见的工程材料，具有良好的导热性和导电性。
然而，铜合金在应用过程中还存在一些问题，如强度低、塑性差等。
通过热处理工艺，可以改变材料的晶粒结构和组织，从而提高其性能。
热处理工艺中的一种常用方法是固溶处理，也称为退火处理。
固溶处理通过将材料加热到一定温度，使固溶体中的溶质原子重新进入晶格中，同时通过冷却固溶体，使溶质原子重新固溶。
这种处理方法可以提高材料的晶格结构的均匀性，从而提高材料的热导性和导电性。
固溶处理还可以通过改变材料中的析出相来提高材料的性能。
在固溶处理后，通过恰当的降温速率，使材料中的溶质原子重新组合并析出为细小、均匀分布的析出相，这些析出相可以增加材料的强度和硬度，并改善其导热性和导电性。
除了固溶处理，还可以采用时效处理的方法来进一步提高材料的性能。
时效处理是在固溶处理后，将材料保持在一定温度下的一种处理方法。
通过这种处理方法，可以使析出相逐渐长大，形成更均匀、更细小的晶粒，从而提高材料的导热性和导电性。
值得注意的是，热处理工艺对铜合金材料的提高热导性和导电性的效果的实现需要进行恰当的程序控制和参数选择。
这包括对加热温度、保温时间、冷却速率等的精确控制。
不同的铜合金材料也可能需要不同的热处理工艺，因此，在进行热处理前应先进行一系列的试验和分析。
总之，热处理工艺对铜合金材料的热导性和导电性的提高起着重要作用。
通过固溶处理和时效处理，可以改变材料的晶粒结构和组织，提高其导热性和导电性。
然而，为了实现最佳的效果，需要进行适当的程序控制和参数选择。
热处理工艺的应用可以使铜合金材料在实际应用中发挥更好的性能。
铜合金是一种具有广泛应用的材料，因其优良的导热性和导电性而在电子、电工、汽车和航空航天等行业得到广泛应用。
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2、合金相
Cu-Al合金相图
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；
Cu-Sn相图
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
一、锡青铜
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。
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
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；
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℃。
第五章 铜合金的热处理
5-1黄铜的热处理 5-2锡青铜的热处理 5-3铝青铜的热处理 5-4铍青铜的热处理 5-5白铜的热处理 5-6铜及铜合金热处理的特点
5-1黄铜的热处理
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。
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%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
（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。
2. 合金相
Cu-Zn相图 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。
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βCuZn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。
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
Cu-Be相图 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）；
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。
5-2 锡青铜的热处理
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）
(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。
(4)热轧难，挤压易，通常需要均匀化退火。
5-3铝青铜的热处理
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