微課件－銅合金及其應用輪機工程學院陳培紅主講１３銅合金及其應用2紫銅黃銅青銅白銅一、紫銅1.

性能紫銅比重8.96，熔點1083℃；具有優良的導電性和導熱性，僅次于銀而位居第二；紫銅即工業純銅，純銅原是玫瑰紅色的，在大氣中表面形成牢固致密的氧化銅薄膜（紫色），因呈紫色而得名。故其對大氣很好的耐蝕性。在含CO2的濕空氣中其表面易形成堿性碳酸鹽的綠色薄膜，俗稱銅綠。因此在淡水中的耐蝕性也好。紫銅為何對大氣和淡水中的耐蝕性好？理化性能一、紫銅1.

性能機械性能具有面心立方晶格→無同素異晶轉變；良好塑性,強度較低—冷熱加工性好；不宜做零件構件

雜質鉍與鉛——熱脆；磷與氧——冷脆。２.應用強度較低→不適合制造結構零件；導電→導線、電刷等；塑性好→銅墊。導熱→管殼式熱交換成器中管子，鍋爐水管。一、紫銅3.牌號４.熱處理代號：T1、T2、T3、T4—序號愈大,純度愈低案例分析：在船上對拆下噴油器后發硬的紫銅墊采用噴燈加熱至發紅（600～650℃）,投入水中，然后就可再次使用。【分析】用后發生冷加工硬化，塑性變差，無法再次使用。加熱為再結晶退火,軟化并消除應力，水冷非淬火，而是去除表面上灰黑色的氧化皮（利用銅與氧化皮熱脹冷縮系數不同）。再結晶退火銅鋅合金銅鎳合金剩下全部為青銅銅合金——分類提高紫銅的強硬度生產銅合金。以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。黃銅按化學成分可分為普通黃銅和特殊黃銅。按工藝可分為壓力加工黃銅和鑄造黃銅。

黃銅鑄件黃銅棒二、黃銅黃銅是以鋅為主加元素的銅合金（×）銅與鋅的二元合金為黃銅。①成分與組織Zn＜39%單相固溶α黃銅Zn＞39%雙相黃銅α+β右圖→單相黃銅強度高（×）塑性好，可冷熱加工。雙相黃銅只適于熱加工。機械性能與含鋅量有關當Zn≤30%時，隨著含鋅量的增加，強度和延伸率都升高，當Zn=30%后，塑性開始下降，強度仍升高；Zn=45%附近，強度達到最大值。

（1）普通黃銅黃銅的組織、力學性能與含鋅量的關系普通黃銅的顯微組織單相黃銅

兩相黃銅

普通黃銅有優良的鑄造性，在大氣、淡水和海水及蒸汽中有較好的耐蝕性。（1）普通黃銅②普通黃銅的牌號、性能與應用壓力加工牌號H+Cu百分含量單相黃銅—H68＝彈殼黃銅強度塑性高，耐蝕，冷沖壓性能好。制彈殼、冷凝管等雙相黃銅—H59＝日用黃銅價格最便宜，強硬度高，塑性差，熱加工,耐蝕性一般。螺釘、螺母、螺栓、彈簧、管子等鑄造黃銅ZCuZn+Zn百分含量如ZCuZn38汽車機油泵襯套冷凝器管（1）普通黃銅季裂＝自裂定義：黃銅在冷加工后殘余內應力,在潮濕空氣或海水中或有氨的環境中自動開裂。屬于應力腐蝕。影響因素：含鋅量越高,應力腐蝕傾向越大。實質：電化學腐蝕措施：去應力退火和加入合金元素,加合金元素如Sn等。③黃銅的腐蝕破壞——季裂與脫鋅（1）普通黃銅③黃銅的腐蝕破壞——季裂與脫鋅（1）普通黃銅脫鋅定義：黃銅在酸性或鹽溶液中的一種選擇性腐蝕。制件表面氧化膜局部破壞后，鋅溶于酸性或鹽類溶液，造成制件表面殘留一層多孔海綿狀的純銅的現象。實質：電化學腐蝕。措施：加入少量砷或鎂可防止脫鋅。在普通黃銅的基礎上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn等合金元素形成特殊黃銅。

黃銅制品黃銅棒（2）特殊黃銅壓力加工特殊黃銅鑄造特殊黃銅練一練下列牌號中，屬于單相普通黃銅的是_______。Ⅰ．H59；Ⅱ．H62；Ⅲ．H68；Ⅳ．H92A．Ⅰ+ⅡB．Ⅰ+Ⅱ+ⅢC．ⅣD．Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ在黃銅中加入少量________可防止脫鋅。A．砷B．鎂C．稀土

D．砷或鎂練一練某工件采用單相黃銅制造，其強化工藝應該是________。A．時效強化B．固溶強化C．形變強化D．熱處理強化錫黃銅-HSn70-1（海軍黃銅）1%Sn提高耐海水腐蝕，降低自裂傾向并提高強度→應用于耐腐蝕冷卻器或冷凝器的管子.鉛黃銅—HPb59-1易削黃銅：以純鉛相存在，呈細點針狀分布于晶界，使切屑易斷。軟質點，減摩而耐磨。錳黃銅-HMn58-2主加元素2%Mn可提高強度及在海水耐蝕和過熱蒸汽耐蝕性→應用于內河小船尾軸襯套。壓力加工特殊黃銅的牌號：算Zn%H(黃)+主加元素符號(Zn非主加元素)+銅平均百分含量+主加元素平均百分含量（2）特殊黃銅鑄造特殊黃銅的牌號為：（靠近并算Cu）ZCuZn+鋅平均百分含量+主加元素及其平均百分含量。錳黃銅-HMn58-2可鑄造ZCuZn42Mn2－內河小船尾軸襯套錳黃銅-ZCuZn41Mn3Fe1加入1%鐵可細化晶粒提高機械性能，常用作大型海船和軍艦的非高速螺旋槳。（2）特殊黃銅CuZn31Al2表示，WZn=31%，WA1=2%，WCu=67%除黃銅和白銅外的其他銅合金統稱為青銅。青銅制品三、青銅錫青銅＝普通青銅無錫青銅＝特殊青銅成份：是以錫為主要元素的銅合金。錫含量一般為3~14%。錫Sn＜5%單相α固溶體→塑性好，適宜于冷加工使用；含錫5%～7%的錫青銅α+δ適宜于熱加工，大于７%Sn的錫青銅適合鑄造。（1）錫青銅性能：錫青銅鑄造性好，優于紫銅，黃銅與鉛青銅←流動性好，適于形狀復雜的零件。但鑄件易產生分散縮孔，材質不夠致密，高壓下易滲漏。但體積收縮率在有色金屬中最小。耐蝕性良好，在大氣、蒸汽、海水及無機鹽溶液中的耐蝕性比純銅和黃銅好，但在硫酸、鹽酸和氨水中的耐蝕性較差。具有優良的耐磨性。應用：一般用于鑄造成氣密性要求不高的形狀復雜的工藝品和鑄件。錫青銅中常加入少量的合金元素以進一步提高和改善錫青銅的性能，主要有：鉛：用以提高耐磨性和改善切削加工性；鋅：能夠縮小結晶溫度范圍，改善鑄造性；磷：可提高耐磨性、流動性和脫氧等。（1）錫青銅ZCuSn10P1主要用于耐蝕承載件,如彈簧、軸承、齒輪軸、蝸輪、墊圈等。錫青銅管10%Sn形成化合物提高耐磨性。1%P提高流動性及耐磨性。常用牌號有QSn4-3、QSn6.5-0.4、（1）錫青銅以鋁為主要合金元素的銅合金，鋁含量為5~11%。鋁青銅強硬度、耐磨性、耐熱性及耐蝕性高于黃銅和錫青銅，常用牌號有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。主要用于制造船舶、飛機及儀器中的高強、耐磨、耐蝕件，如齒輪、軸承、蝸輪、軸套、螺旋槳等。鑄造鋁青銅做大型海船和軍艦的高速螺旋槳。（2)

鋁青銅以鈹為主加元素的銅合金，鈹含量為1.7~2.5%。具有高的強度、彈性極限和疲勞極限，耐磨性、耐蝕性，良好的導電性、導熱性、冷熱加工及鑄造性能，但價格較貴.鈹青銅制品常用牌號：QBe2、QBe1.7、QBe1.9應用：用于重要的彈性件、耐磨件，如精密彈簧，高速、高壓軸承及防爆工具、航海羅盤等重要機件。（3)

鈹青銅牌號：ZCuPb30性能：

高壓（25～30MPa）及高速（8～10m/s）工作條件下，有高的疲勞強度。

易成分偏析，澆鑄時要攪拌。應用：用于制造承受高速重載和沖擊負荷的重要軸承。（4)

鉛青銅普通白銅是Cu-Ni二元合金，Cu與Ni無限固溶的單相固溶體，較好的強度和優良的塑性，優良的塑性和冷熱加工性能。具有較高的耐蝕性和抗腐蝕疲勞性能；電阻率較高。

普通白銅牌號：B+鎳的平均百分含量，如B19。白銅件成份：以鎳為主要合金元素的銅合金稱白銅。分類：普通白銅和特殊白銅。含19%Ni四、白銅特殊白銅是在普通白銅基礎上添加Zn