金属材料学第9章 铜合金

锡黄铜
锡黄铜在普通黄铜中+0.5~1.5%Sn。 作用：抑制脱Zn，提高耐蚀性。并使黄铜 强度和硬度↑，改善切削加工性。
锡黄铜主要以管、棒、板材大量用于舰艇制 造工业，如冷凝管、船舶零件、船舰焊接件的 焊条等，故有海军黄铜之称。
铝黄铜
黄铜中加入少量铝（0.7~3.5%） 作用：在表面形成致密和牢固的Al2O3膜，↑ 耐蚀性。细化晶粒，↑硬度和强度。但＞2% Al 时塑韧性↓。 含2%Al、20% Zn的铝黄铜具有最高热塑性， 所以HAl77-2合金得到广泛应用。 含铝特殊黄铜焊接比较困难，且有高的应力 腐蚀倾向，必须进行充分低温退火加以消除。
镍黄铜
作用：镍扩大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 性及耐磨性。镍黄铜适合于冷、热加工。镍 对脱Zn应力腐蚀起稳定作用，可显著提高黄 铜在大气和海水中的耐蚀性。
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。
硅黄铜
硅黄铜 加入1.5~4.0%Si，能↑↑黄铜在海 水中的耐蚀性以及抗应力腐蚀能力，改善铸 造性和焊接性。HSi80-3硅黄铜显微组织为 α+β，主要用于舰船制造和其它工业中的耐 蚀零件和接触蒸汽的配件等。
H70、H68：为三七黄铜。强度较高，塑性 好，用于冷冲压、深拉伸的形状复杂件。大量 用于弹壳，所以也称为弹壳黄铜。 Zn?
H62：强度高，塑性也好，常、用于水管、 油管，也称为商业黄铜。
冷凝器管
2、特殊黄铜
合金 元素 的锌 当量
在铜锌合金中加入Sn、Mn、Al、Ni、 Si、Pb等合金元素，合金元素都能固溶 于铜中，替代了一部分Zn，通常只是使 Cu-Zn状态图中的α、（α+β）相区相图 位置和组织产生影响，改变了α与β的组 成比例，起到增Zn或减Zn的作用。相当 于普通黄铜中增加或减少了锌含量的组 织。用Zn当量来估计特殊黄铜的组织。
第9章 铜合金
一、概述
1、铜的基本性质
良导电、导热性 无磁性
易切削、 冷热加工 成型性好
人体必需 元素，抑
菌作用
铜fcc
密度8.94, 熔 点1083℃,无
晶形转变
耐腐蚀好 化学活性低，且 CuO膜有耐蚀性
塑性、可 焊性好
环保材料 可再生
3、铜的分类
纯铜
Cu> 99%，呈紫红色，又称紫铜。 其牌号以汉语拼音字头“T”加数字 表示，数字越大，杂质的含量越高， 工业纯铜分为四种：T1、T2、T3、 T4。纯铜用于制作导电、导热及兼 具抗蚀性的器材(在大气、淡水中 具有良好的抗蚀性，在海水中的抗 蚀性较差)。
性 到最高值;
能
＞32% Zn时，由于出现脆性β′相，
塑性↓，强度↑ ,在45%Zn时达最大值
铸态黄铜 性能与锌含
量关系
单相 黄铜 中温 脆性
在200~700℃热加工时易出现。原因： α相区内存在α1(Cu3Zn)α 2 (Cu9Zn)
两个有序化合物，在中低温加热时 出现有序化转变。 微量Pb、Bi有害杂质热脆引起。
铅黄铜
Pb实际不溶于黄铜。HPb74-3是单相α铅黄 铜，铅呈细小质点分布在晶界；HPb59-1是双 相（α+β）铅黄铜，切削性特别好，称为易切 黄铜，有足够高的强度、耐磨性和耐蚀性。广 泛用作钟表机芯的基础部件和汽车、拖拉机等 机械零件如衬套、螺钉、电器插座等。
汽车机油泵衬套
锰黄铜
Mn细化晶粒，不降低塑性的前提下，提高强度 和耐蚀性。
杂质对纯铜性能的影响
工业纯铜中通常有0.1-0.5％杂质（Pb、Bi、O、S、 P等），它们对铜的力学性能和物理性能及工艺性 能有很大影响 导电性：使铜的导电性能下降 热脆：Pb、Bi等杂质能与铜形成低熔点的共晶体， 铜在加热时，这些共晶体发生熔化，形成热脆 冷脆：S、O与铜形成Cu＋Cu2S，Cu＋Cu2O共晶体， 属脆性化合物，冷加工时易产生裂纹 氢病 ：O含量过高，氢或一氧化碳易与晶界的氧化 亚铜(Cu2O)作用，产生高压水蒸气或二氧化碳气体， 使铜破裂。
普通黄铜：H62表示含62%Cu、38% Zn
牌 号 表
特殊黄铜：用“H”加主添元素的化学符号再加 铜含量和添加元素的含量表示。 如HMn58-2表示58%Cu，2% Mn，余量Zn
示
方
铸造黄铜:用 “Z”再加铜化学符号和主添元素
法
化学符号及含量表示。
如ZCuZn38：Cu为基体元素，Zn为主要合金
解决办法： 添加Re与杂质元素形成高熔点化合
物；减慢铜原子扩散，即有序化过程 。
黄铜的自 裂（季裂、 应力腐蚀
开裂）
零件冷压力加工（挤压、冲压、弯曲等） 成型时，因残余内应力存在，在氨、湿 气、海水作用下，极易出现应力腐蚀开 裂现象。
形成原因：脱锌 --- 锌的电极 电位远低于铜, 所以在某些介 质下优先溶解、腐蚀，留下空 洞，降低合金强度。黄铜在海 水中极易发生应力腐蚀开裂。
铁黄铜
Fe细化铸造组织，抑制退火晶粒长大，有析出 强化效果，提高强度和改善减摩性。
3、黄铜的热处理
普通黄铜不能固溶强化，不能热处理强化。 普通黄铜热处理类型：再结晶退火和去应力
元素，38为锌的平均质量分数
黄铜铸件 黄铜棒
来自百度文库
1、普通黄铜
组织
＜36%Zn 的合 金为单相α黄铜，
36～46% Zn合 金为α+β双相黄铜 ， 易热加工，为热加 工黄铜。
普通黄铜的显微组织
单相黄铜
双相黄铜 (α-亮色；β-暗色)
随Zn↑,导电导热性↓，线胀系数↑
＜30%Zn时,随Zn↑,强度和塑性↑, δ达
纯铜
形变退火
退火孪晶
铜合金
按化学成分： 黄铜：Cu-Zn合金，称为普通黄铜，在此基础上添加其
它Me称为特殊黄铜 青铜：Cu-Sn(或Al、Si、Be、Mn、Pb)合金，分别称为
锡青铜（普通青铜）和无锡青铜（特殊青铜） 白铜：Cu-Ni合金
按成型方法分：变形铜合金和铸造铜合金
二、黄铜
黄铜是以锌为主要元素的铜合金。
影响：含锌越高, 应力腐蚀倾向越大； 内应力越高，应力 腐蚀倾向越大
防止： 消除内应力的退火（如，弹壳在250～300℃保温1h以上）
黄铜有良好的铸造性能，即流动性高，偏析 倾向小，适用于铸造复杂和精致的铸造制品。
H96、H90等：有金色黄铜之称。导热性、 抗蚀性好。用于冷凝器、散热器和工艺品等