金属材料与热处理 模块九 课题一铜及铜合金
加入Zn
加入Ni
加入Sn、 Al、Si、 Be、Ti等
黄铜 白铜
青铜
有色金属及硬质合金
一、
纯铜呈紫红色，故又称为紫铜，如图9-3所示。纯铜的密度为8 968×10 3 kg/m 3,熔 点为1083 ℃，其导电性和导热性仅次于金和银，是最常用的导电、导热材料。它的塑性 非常好，易于冷、热压力加工，在大气及淡水中有良好的耐蚀性能，但纯铜在含有二氧化 碳的潮湿空气中表面会产生绿色铜膜称为铜绿。
有色金属及硬质合金
2 白铜是指以Cu-Ni为基的合金。Ni和Cu在固态下能完全互溶，所以各类铜镍合金均为单
相α固溶体，具有良好的冷热加工性能，不能进行热处理强化，只能用固溶强化和加工硬 化来提高其强度。
白铜具有较高的耐蚀性和优良的冷热加工成形性，是精密仪器仪表、化工机械、医疗器 械及工艺品制造中的重要材料，如图9-6所示。 白铜的牌号用“B”加镍含量表示，三元以上的白铜用“B”加第二个主添加元素符号及 除基元素铜外的成分数字组表示。如B30表示含Ni量为30%的白铜；BMn3-12表示含锰量为 3%、含镍量为12%的锰白铜。
有色金属及硬质合金
3 除了黄铜和白铜外，所有的铜基合金都称为青铜。按主加元素种类的不同，青铜可分为 锡青铜、铝青铜、铍青铜和硅青铜等；按生产方式也可分为压力加工青铜和铸造青铜两类。 图9-7所示为古代青铜件。
有色金属及硬质合金
压力加工青铜的代号由“Q” ＋主加元素符号及含量＋其他加入元素的含量组成。例如， QSn4-3表示含锡量为4%、含锌量为3%、其余为铜的锡青铜；QAl7表示含铝量为7%、其余为 铜的铝青铜。 铸造青铜的牌号表示方法与铸造黄铜的牌号表示方法相同，均由“ZCu” ＋主加元素符号 ＋主加元素含量＋其他加入元素符号及含量组成，如ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl9Mn2等。
（1）锡青铜
锡青铜是以锡为主要合金 元素的铜合金，是人类历史上 应用最早的金属。
（2）铝青铜
含铝量为5%~12%。
（3）铍青铜
含铍量为1.7%~2.5%。
（4）硅青铜
铸态锡青铜的力学性 能与含锡量的关系
有色金属及硬质合金
（2）铝青铜。通常铝青铜的含铝量为5%～12%。铝青铜比黄铜和锡青铜具有更好的耐蚀性、 耐磨性和耐热性，并具有更好的力学性能，还可以进行淬火和回火，以进一步强化其性能， 常用于铸造承受重载、耐蚀和耐磨的零件。 （3）铍青铜。通常铍青铜的含铍量为1 7%～2 5%。铍在铜中的溶解度随温度的增加而 增加，因此，经淬火后加以人工时效可获得较高的强度、硬度、耐蚀性和抗疲劳性，还具 有良好的导电性和导热性，是一种综合性能较好的结构材料，主要用于弹性零件和有耐磨 性要求的零件。 （4）硅青铜。硅青铜具有很高的力学性能和耐蚀性能，并具有良好的铸造性能和冷、热 变形加工性能，常用于制造耐蚀和耐磨零件。图9-9所示为现代青铜制品。
有色金属及硬质合金
思考与练习
1
（ ），铸造黄铜（
青铜（ ）。
A H68 B QSn4—3 C QBe2 D ZCuZn38
2
？
3
？
4
？
5
？
6
？它们的牌号如何表示？
7
？试举例说明。
8
T2，H68，HPb59-1，ZCuSn10Pb1。
），锡青铜（
），铍
（1）锡青铜。锡青铜是以锡为主要合金元素的铜合金，是人类历史上应用最早的金属。 锡能溶于铜而成α固溶体，但比锌在铜中的溶解度小得多（小于14%）。
由于锡青铜在生产条件下不易得到平衡状态，因而在铸造状态下，含锡量超过6%时就可 能出现α＋δ的共析体（δ是一个硬而脆的相）。
锡对铸态青铜力学性能的影响，如图9-8所示。由图可知，含锡量较小时，随着含锡量 的增加，青铜的强度和塑性增加。当含锡量超过5%～6%时，因合金中出现δ相而塑性急剧 下降，强度仍然很高；当含锡量大于10%时，塑性已显著降低； 当含锡量大于20%后，大 量的δ相使强度显著降低，合金变得硬而脆，已无使用价值，故工业用锡青铜的含锡量一
有色金属及硬质合金
必备知识
铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属材料之一。由于铜及铜合金具有良好的导电性、 导热性、抗磁性和工艺性，故在电气工业、仪表工业、造船业及机械制造业中得到了广泛 应用。铜及铜合金的分类，如图9-2所示。
纯铜（紫铜） （含Cu99.7%以上）
加入合金元素 铜 合 金
工业纯铜
无氧纯铜
有色金属及硬质合金
（2）特殊黄铜。特殊黄铜就是在普通黄铜的基础上加入Sn、Si、Mn、Pb、Al等元素所形 成的铜合金。根据加入元素不同，分别称为锡黄铜、硅黄铜、锰黄铜、铅黄铜和铝黄铜等。 它们比普通黄铜具有更高的强度、硬度和耐蚀性。 黄铜的牌号表示方法：普通压力加工黄铜的牌号用“H” ＋平均含铜量表示。如H62表示 含铜量为62%，其余为锌的普通黄铜。 特殊压力加工黄铜的牌号用“H” ＋主加元素符号（除锌外）＋平均含铜量＋主加元素平 均含量表示。如HMn58-2表示含铜量为58%、含锰量为2%的特殊黄铜。 铸造黄铜无论是普通黄铜还是特殊黄铜，牌号表示方法均由“ZCu” ＋主加元素符号＋主 加元素含量＋其他加入元素符号及含量组成，如ZCuZn38、ZCuZn40Mn2等。 常用黄铜的牌号、化学成分、力学性能及用途见表9-2。
有色金属及硬质合金
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阅读材料
我国古代青铜文化
中国青铜时代约始于公元前21世纪，公元前13世纪至公元前11世纪为鼎盛时期，它跨越 了中国历史上最早的夏、商、周三代，延续了近两千年，创造了辉煌灿烂的文明。 早期的青铜器种类很多，用途广泛，主要种类有酒器、食器、炊器、兵器、水器、乐器、 铜镜、车马饰、带钩、度量器、动物造型等，如图9-10所示。西周社会还对青铜器的使用 制定了严格的等级制度。以礼器来说，就有“天子九鼎，诸侯七，大夫五，元士三”的规 定。许多贵族视青铜器为身份的象征，除生前大量享用，死后也把大量的青铜器作为随葬 品。此外，青铜器的文字对后世了解当时社会发展、重大事件和生活习俗有着极其重要的 价值。
3% 14%。
有色金属及硬质合金
通常，含锡量小于8%的锡青铜，具有较好的塑性和适当的强度，适于压力加工。含锡量 大于10%的锡青铜，由于塑性较差，只适于铸造。锡青铜在铸造时，因体积收缩小，易形 成分散细小的缩孔，可铸造形状复杂的铸件，但铸件的致密性差，在高压下易渗漏，故不 适于制造密封性要求高的铸件。
有色金属及硬质合金
1
各类线条练习
有色金属及硬质合金
案例导入
子弹由弹壳、底火、发射药、弹头四部分组成。发射时由撞针撞击底火，使发射药燃烧， 产生气体将弹头推出。图9-1所示为一枚子弹。在生产中，子弹的弹壳通常采用冷冲压工 艺制造。那么，制造弹壳应选择什么材料合适呢？
有色金属及硬质合金
案例分析
由于子弹的弹壳通常采用冷冲压工艺制造，弹壳细长，属于变形程度较大的冲压件。所 以，要求所用材料有良好的冷塑性变形能力。子弹在弹药爆炸时，弹壳承受强烈的冲击， 因此，还要求所用材料具有较高的强度和韧性，同时还应具有一定耐弹药腐蚀性。
有色金属及硬质合金
有色金属及硬质合金
总结提升
铜及铜合金在工业生产中应用较广泛，合理选材是非常有必要的。根据以上知识，弹壳 最理想的材料应该是黄铜中的H68。因为它不但有非常好的冷变形性能，来满足弹壳深度 变形加工的需要，而且还有足够的强度和韧性，来抵抗弹药爆炸时对弹壳产生强烈的冲击 作用，同时还具有良好的耐蚀性。
有色金属及硬质合金
纯铜中常含有0 05%～0 30%的杂质（主要有铅、铋、氧、硫和磷等），它们对铜的力 学性能和工艺性能有很大的影响，一般不用于受力的结构零件。常用冷加工方法制造电线、 电缆、铜管以及配制铜合金等。
铜加工产品按化学成分不同可分为纯铜和无氧铜两类，我国工业纯铜有三个牌号，即一 号铜（ωCu =99.95%）、二号铜（ωCu =99.90%）和三号铜（ωCu =99.70%），其代号 分别为T1、T2、T3；无氧铜，其含氧量极低，不大于0 003%，其代号有TU1、TU2，“U” 是“无”字的汉语拼音字首。纯铜的牌号、化学成分及用途见表9-1。
有色金属及硬质合金
黄铜按其所含合金元素的种类可分为普通黄铜和特殊黄铜两类；按生产方式分为压力加 工黄铜和铸造黄铜两类。
（1）普通黄铜。普通黄铜是Cu-Zn的二元合金。普通黄铜又分为单相黄铜和双相黄铜两类： 当含锌量小于39%时，锌全部溶于铜中形成α固溶体，即单相黄铜；当含锌量大于等于39% 时，除了有α固溶体外，组织中还出现了以化合物CuZn为基体的β固溶体，即α+β的双相黄 铜。锌对黄铜力学性能的影响如图9-5所示。含锌量在32%以下时，随含锌量的增加，铜的 强度和塑性不断提高，当含锌量达到30%～32%时，黄铜的塑性最好；当含锌量超过39%以 后，由于出现了β相，强度继续升高，但塑性迅速下降。当含锌量大于45%以后，强度也 开始急剧下降，所以工业上所用的黄铜含锌量一般不超过47%。单相黄铜塑性很好，适于 冷、热变形加工。双相黄铜强度高，热状态下塑性良好，故适于热变形加工。
有色金属及硬质合金
二、铜合金
纯铜强度低，虽然冷加工变形可提高其强度，但塑性显著降低，不能制造受力的结构件。 为了满足制造结构件的要求，工业上广泛采用在铜中加入合金元素而制成性能得到强化的 铜合金，常用的铜合金可分为黄铜、白铜和青铜三大类。 1 黄铜是指以Cu-Zn为基的合金。常用黄铜中含锌量在0~50%范围内。黄铜具有良好的机械性 能，易加工成形，对大气、海水有相当好的耐蚀能力，是应用最广的有色金属材料，图94所示为黄铜的应用。
铜及加工铜合金的热处理
一、铜和加工铜合金的热处理字体[大][中][小](一)铜和加工铜合金的退火1. 再结晶退火加工硬化可以提高铜和铜合金的强度和硬度，但也降低了材料的塑性和韧性。
冷加工(冷轧、冷冲或冷拔)后的型材(线材、棒材、板材)再作进一步冷变形时将成为困难。
所以，材料冷轧或冷拔的过程中，一道与一道之间须进行再结晶退火，恢复其塑性，以便于冷加工，此类再结晶退火为中间(再结晶)退火。
为了改善材料的组织，且使材料均匀化，以满足使用条件的要求，成品最终要进行一次再结晶退火，即为最终再结晶退火。
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。
纯铜的再结晶退火工艺见表9.2-1，加工铜合金再结晶退火工艺见表9.2-2，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，表9.2-3显示了黄铜带材的制造过程与力学性能的关系。
2. 去应力退火其作用是去除铸件、焊接件及冷成形件的内应力，以防止零件变形与开裂，也能提高抗蚀性(因零件存在拉应力时，在腐蚀介质中，极易产生应力腐蚀)。
去应力退火也能提高冷成形黄铜、锌白铜、磷青铜的弹性和强度。
一般合金去应力退火保温时间为1～3 h，铍青铜为15～20 min，去应力退火温度见表9.2-2。
铜及铜合金ppt课件
铸造工艺
01
02
03
连续铸造
将熔融的铜液连续浇注到 结晶器中，冷却后得到一 定规格的铜材。
模铸ห้องสมุดไป่ตู้
将熔融的铜液浇注入铸型 内，冷却凝固后获得所需 形状和规格的铜铸件。
压力铸造
在高压下将熔融的铜液注 入模具，使铜液快速冷却 凝固，形成精密、复杂的 铜铸件。
加工工艺
轧制
通过轧机对铜及铜合金进 行塑性加工，使其成为一 定规格的板、带、箔等产 品。
与其他金属的兼容性
铜及铜合金能够与某些其他金 属结合，形成具有特定性能的
合金。
力学性能
01
02
03
04
强度与硬度
铜及铜合金具有较高的强度和 硬度，能够承受一定的压力和
摩擦力。
塑性与延展性
铜及铜合金具有良好的塑性和 延展性，易于加工成各种形状
和尺寸的制品。
疲劳与断裂韧性
在循环载荷下，铜及铜合金可 能发生疲劳断裂，需关注其疲
铜及铜合金的表面处理技术
抛光
01
通过抛光处理，使铜及铜合金表面光滑平整，减少腐蚀介质附
着。
喷涂
02
采用喷涂技术，在铜及铜合金表面形成均匀的涂层，提高抗腐
蚀性能。
阳极氧化
03
通过阳极氧化处理，使铜及铜合金表面形成一层致密的氧化膜
，增强耐腐蚀性。
05
铜及铜合金的市场与发展趋势
全球铜及铜合金市场概况
机械腐蚀
铜及铜合金在受到外力作用时，如摩擦、冲击等，表面发生破坏， 引发腐蚀。
铜及铜合金的防腐蚀方法
表面涂层
在铜及铜合金表面涂覆防腐蚀涂层，如油漆、树 脂等，隔离金属与外界环境。
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 教案
课后练习：铜及其铜合金部分一、填空题1.通常把黑色金属以外的金属称为______________也称_______________。
常用的有色金属有______________及其合金、___________及其合金、______________及其合金和轴承合金等。
2.常用的铜合金可分为______________、____________和______________大类，其中_______________是以锌为主加合金元素;_________________是以镍主加合金元素；而除了_____________和_______________外，所有的铜基合金都称为______________________。
3.普通黄铜又分为______________黄铜和______________黄铜两类，当含锌量小于39％时，称为________________黄铜。
由于其塑性好，适合干______________加工:当含锌量大于或等于39％时，称为_____________黄铜，其塑性逐渐变差，只适合进行_______________加工。
4.白铜具有高的_______________和优良的冷热加工成形性，是精密___________________、________________、____________及工艺品制造中的重要材料.二、判断题(正确的打“√＂，误的打“×”)1.纯铜无同素异构转变。
( )2.黄铜中含锌量越高，其强度也越高。
( )3.特殊黄铜是不含锌元素的黄铜。
( )4.含锡量大于10％的锡青铜，塑性较差，只适合铸造( )5.含锌量为30％左右的普通青铜，塑性最好( )三、选择题(将正确答案的序号填在括号内)将相应的牌号填在括号里:普通黄铜( )・铸造黄铜( )，锡青铜( )，铍青铜( )A.H68 B QSn4-3 C. QBe2 D. ZCuZn38四、牌号解释1.T22.H683.HPb59—14.ZCuSn10Pb1。
铜与铜合金力学性能及强韧化机制
06
研究展望与发展趋势
新材料设计与开发
高强度高导电铜合金
利用新材料设计技术，开发高强度、高导电性的铜合金，以满足能源、电子等领域对高性能材料的需求。
纳米结构铜合金
通过控制合金的纳米结构，提高铜合金的力学性能和功能性能，如开发具有高强度、高韧性的纳米结构铜基复合材料 。
生物相容性铜合金
针对医疗领域的需求，开发具有生物相容性、耐腐蚀性的铜合金，用于制造医疗器械和植入物。
热处理可以通过调整铜合金的相组成和微观 结构，进一步提高其力学性能。例如，通过 固溶处理和时效处理，可以析出强化相，提
高铜合金的强度和硬度。
复合强化机制
通过同时采用多种强化机制，可以进一步提高铜合金 的力学性能。例如，通过同时添加合金元素、控制加 工和热处理过程以及采用复合材料结构，可以获得具 有优异力学性能的铜合金。
延伸率
同时，铜与铜合金也具有良好的塑性，延伸率一 般在30%-60%之间。
3
弹性模量
此外，铜与铜合金的弹性模量较低，具有较好的 弹性性能。
硬度测试
硬度值
通过硬度测试，可以得出铜与铜合金的硬度值，一般在 80-220 HV之间。
硬度均匀性
铜与铜合金的硬度分布较为均匀，这有利于提高其力学 性能。
疲劳测试
先进表征技术应用
原位表征技术
利用原位表征技术，在实时监测下研究铜合 金在力学、电学和化学环境中的性能表现， 以揭示其内在机制。
分子动力学模拟
运用分子动力学模拟方法，从原子尺度模拟和预测 铜合金的性能，为材料设计提供理论指导。
人工智能与数据科学
应用人工智能和数据科学方法，对实验数据 进行深度挖掘和分析，揭示铜合金性能与微 来自结构之间的关联。感谢观看
铜 合 金
刀具半径补偿偏置方向的判别
2)指令说明 G41与G42的判断方法是： 处在补偿平面外另一根轴的正方向，沿刀具的移动方向看，当刀具处在切削轮廓 左侧时，称为刀具半径左补偿；当刀具处在切削轮廓的右侧时，称为刀具半径右 补偿，
(3)刀具半径补偿过程 刀具半径补偿过程
(3)刀具半径补偿过程 程序如下：
O0010； …… N10 G41 G01 X100.0 Y100.0 D01；
2.任意角度倒棱角C/倒圆弧R R后的数值指令倒圆R的半径值。 N0010 G91 G01 X100.0，R10.0; N0020 X100.0 Y100.0;
自动倒圆弧角 倒棱C及倒圆R程序段之后的程序段，须是直线插补(G01)或圆弧插补(G02、 G03)的移动指令。若为其他指令，则出现P／S报警，警示号52。
理
→时效强化。铍青铜淬火时必须严格控制加热温
特
度。否则会产生过热和过烧。加热温度过低，富
点
铍相不能充分溶解，↓沉淀硬化能力
小结
铜合金中固溶强化的合金元素主要是锌、铝、锡、 锰、镍等。许多元素在固态铜中的溶解度随温度降低 而急剧减小，如铍、钛、锆、铬等，因而它们具有时 效强化效果。
过剩相强化在铜合金中的应用也较普遍。黄铜和青 铜中的Cu31Sn8等相均产生过剩相强化作用。 由于锌在铜中的固溶度随温度降低而增大，故黄铜 不能热处理强化。黄铜常用的热处理是去应力退火和 再结晶退火。此外，一般青铜也不能热处理强化，但 铍青铜经过固溶处理并时效后，强化效果十分显著。
镍黄铜
添加镍可扩大α相区，故双相黄铜添加适 当的镍可转变为单相黄铜。镍能↑强度、韧 性、耐蚀性及耐磨性。镍黄铜适合于冷、热 加工。镍黄铜具有小的应力腐蚀破裂倾向， 可用来制造海船工业的压力表及冷凝管等， 还可作锡磷青铜的代用品。
课题一：铜及铜合金
模块七非铁金属及其合金课题一铜及铜合金小结思考与练习课题二铝及铝合金小结思考与练习*课题三钛及钛合金小结思考与练习课题四滑动轴承合金小结思考与练习课题五硬质合金小结思考与练习习题课题一铜及铜合金一、铜纯铜呈紫红色，故又称为紫铜。
纯铜的密度为8.96×103Kg/m3,熔点为1083℃，其导电性和导热性仅仅次于金和银，是最常用的导电、导热材料。
纯铜的塑性非常好，易于冷、热压力加工，在大气及淡水中有良好的抗腐蚀性能。
铜中常含有0.05%～0.30%的杂质（主要是铅、铋、氧、硫和磷等），它们对铜的力学性能和工艺性能有很大的影响，尤其是铅和铋的危害最大。
铜经过轧制和退火后的力学性能为：σ b=200～250/MPa，δ=45%～50%，硬度100～120HBS。
由于铜的强度不高，所以一般用作结构零件。
常用冷加工方法制造电线、电缆、铜管以及配置铜合金等。
铜加工产品按化学成分不同可分为纯铜材料和无氧铜材料两类，详细见下表：二、铜合金1、工业上广泛采用的是铜合金。
以下为常用的铜合金分类：单相黄铜双相黄铜 铸造黄铜特殊黄铜锡青铜 铝青铜铍青铜 硅青铜2、常用铜合金的牌号、性能特点及用途 （1）黄铜黄铜是以锌为主加元素的铜合金。
1）普通黄铜 普通黄铜分为单相黄铜和双相黄铜两类：当锌含量小于39%时，锌全部溶于铜中，形成均匀的单相固溶体α，即单相黄铜；当锌的含量大于等于39%时，除了有α固溶体外，还有以化合物CnZn 为基体的β固溶体，即α+β的双相黄铜。
锌对黄铜力学性能的影响，当锌的含量在32%以下时，随锌的增加，黄铜的强度和塑性不断提高，当锌的含量达到30%～32%时，黄铜的塑性最好。
当锌含量超过39%以后，由于出现β相，强度继续升高，但塑性迅速下降。
当锌含量大于45以后，强度也急剧下降，在生产中已无实用价值。
单相黄铜塑性很好，适于冷、热变形加工。
双相黄铜强度高，热状态下塑性良好，故适于热变形加工。
普通黄铜的牌号用“H ”+数字表示。
《材料与社会》青铜兵器千古之谜——铜及铜合金
2.3 青铜兵器千古之谜——铜及铜合金1. 工业纯铜的一般特性纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后呈紫色，故工业纯铜常称紫铜或电解铜。
密度为8~9g/cm3，熔点1083℃。
纯铜导电性很好；导热性好；塑性极好。
纯铜产品有冶炼品及加工品两种。
主要用于制作电导体及配制合金。
工业纯铜分为4种：T1、T2、T3、T4。
编号越大，纯度越低。
纯铜的强度低，不宜用作结构材料。
2. 铜合金的分类铜合金：在纯铜中加入某些合金元素（如锌、锡、铝、铍、锰、硅、镍、磷等），就形成了铜合金。
铜中加入合金元素后，可提高合金的强度，并保持良好的加工性能。
铜合金按其主要组成和性能，可以分为三类，即黄铜、青铜和白铜。
黄铜——Cu+Zn的合金。
铜锌二元合金也称“普通黄铜”。
良好的加工性能，优良的铸造性能，耐腐蚀性能也好。
改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。
黄铜中锌的含量越高，其强度也较高，塑性稍低。
工业中采用的黄铜含锌量不超过45%，含锌量再高将会产生脆性，使合金性能变坏。
特殊黄铜——为了改善黄铜的某种性能，在黄铜的基础上加入第三种其他元素，如添加硅元素，即称为“硅黄铜”等，习惯上把这些多元黄铜统称为“特殊黄铜”。
常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。
青铜：历史上应用最早的一种合金，原指铜锡合金，因颜色呈青灰色，故称青铜。
锡青铜有较高的机械性能，较好的耐蚀性、减摩性和好的铸造性能；对过热和气体的敏感性小，焊接性能好，无铁磁性，收缩系数小。
锡是一种稀缺元素。
故采用其它元素来代替，叫无锡青铜。
无锡青铜主要有铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等。
除黄铜和白铜以外的铜合金均称为青铜。
例如：铝青铜有比锡青铜高的机械性能和耐磨、耐蚀、耐寒、耐热、无铁磁性，有良好的流动性，无偏析倾向，可得到致密的铸件。
白铜：以镍为主要添加元素的铜基合金，呈银白色，有金属光泽，故名白铜.具有较好的强度和塑性，能进行冷加工变形，抗腐蚀性能也好。
白铜线是国际上应用比较广泛的一种耐蚀性材料和装饰结构材料，在仪器仪表、机电、化工、卫生和日用五金等工业部门用于制作耐蚀、弹性元件、医疗器械和日用装饰品等：晶体振荡元件外壳，晶体壳体，电位器用滑动片，医疗机械，建筑材料等。
铜及铜合金的性质、研究和应用
提纲●铜的物理特性●铜的金属学原理和关键技术⏹a机械性能⏹b加工性能⏹c热处理⏹d铜的防护●铜的合金化原理和关键技术⏹a导电模型⏹b强化模型⏹c相图与改性●分析测试技术第一章铜的物理特性1.20℃，纯铜的弹性模量为105-137GPa，切变模量为38-48GPa。
2. 比热容385-420J/(kg•K)3. 熔化潜热212.5kJ/kg4. 电阻温度系数0.00393/K5. 沸点2350-2600℃6. 熔点1084.5℃7. 20℃，99.9999%加工纯铜密度为8958kg/m31913年，国际退火铜标准确定:采用密度为8.89g/cm3、长度为1m、重量为1g、电阻为0.15328欧姆的退火铜线作为测量标准。
在20摄氏度下，上述退火铜线的电导率为58. 0MS/m时确定为100%IACS(国际退火铜标准)，其他任何材料的电导率(%IACS)可用下式进行计算: 电导率(%IACS)=电导率/58.0* 100%电导率是电阻率的倒数，也就是说a MS/m等同于1/a µΩ*m1.7241uΩ•cm被定义为100%IACS1.导电性、导热性仅次于Ag。
2.杂质P、Si、Fe、Ti、Be、Al、Mn等对导电性、导热性影响较大；硫化物、氧化物、硅酸盐、Pb、Bi等夹杂物影响较小。
3.电极电位较正——耐蚀——大气、淡水、低速海水，与其它金属接触成为阴极，发生阳极腐蚀。
4.无磁性——不受磁场干扰的磁学仪器。
5.冷变形80%后导电率下降不到3%——导线。
铜的分类*紫铜:系指纯铜，主要品种有无氧铜、紫铜、磷脱氧铜、银铜;*黄铜:系指铜与锌为基础的合金，又可细分为简单黄铜和复杂黄铜，复杂黄铜中又以第三组元冠名为镍黄铜、硅黄铜等;*青铜:系指除铜镍、铜锌合金以外的铜基合金，主要品种有锡青铜、铝青铜、特殊青铜(又称高铜合金) ;*白铜:系指铜镍系合金。
第二章铜的金属学原理和关键技术●偏析可分为三种类型，即晶内偏析、区域偏析和比重偏析。
铜及铜合金材料与热处理 教学PPT课件
锰黄铜能较好地承受热、冷压力加工。
锰能显著升高黄铜在海水、氯化物和过热蒸汽中的耐蚀性。
锰黄铜、特别是同时加有铝、锡或铁的锰黄铜广泛用于造船及军工等部门
铁的作用及铁黄铜
铁可以提高黄铜再结晶温度和细化晶粒的作用，使力学性能提高。
铁黄铜具有高的韧性、耐磨性及在大气和海水中优良的抗蚀性。
铁黄铜可以用于制造受摩擦及受海水腐蚀的零件。
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金属材料热处理
1.2黄铜
2、特殊黄铜 为提高二元黄铜的耐蚀性能、机械性能或切削加工性能，在二元黄
铜中加入少量Sn、Pb、Mn、Fe、Si、Ni、Al等元素，即得特殊黄 铜。 特殊合金的编号方法:“H+主加元素符号+铜含量+主加元素含量”。 特殊黄铜可分为压力加工黄铜和铸造黄铜。
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?中温脆性是低熔点金属pbbi与cu生成低熔点共晶分布在晶界上造成因在中温区它以液体状态存在于晶界造成热脆而在较高温度时由于pbbi在cu中的固溶度增大微量pbbi又固溶于铜的晶粒内不造成危害从而使塑性又升高
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1铜及铜合金
铜是人类最早使用的金属。早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,并用获取的铜制造武器、工具 和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。
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二元铝青铜的组织 含Al小于7％的合金在所有温度下均具有单相α固溶体组织。α相塑性好，易加工。 实际生产条件下，7～8％Al的合金组织中便有α+γ2共析体。γ2是硬脆相
(520HV)，它使硬度、强度升高，塑性下降。 含9.4～15.6％Al的合金缓慢冷却到586℃时，发生β→α+γ2转变，形成共析体组
铝黄铜的颜色随成分而变化，通过调整成分，可获得金黄色的铝黄铜，作为金粉涂料的代用品。