铜及铜合金分类、牌号及用途

1.铜及铜合金的特性

1.1优异导电导热性:导电性仅次于Ag。

抗磁性金属:磁化率极低,用在罗盘、雷达等抗外磁场环境。

摩擦系数小:减摩性耐磨性好,高弹性极限和疲劳极限,尤其是含Sn的多元铜合金耐磨零件、轴套、轴瓦、涡轮等。

电极电位很高(+0.34V):高于氢,耐蚀性好。

面心立方晶格,无同素异构转变:高塑性,易加工。

在水介质中释放铜离子:Cu离子具有抑制细菌生长和水生物生长的作用,因此用于饮水输送管道、洗衣机内筒、船只的螺旋桨。

颜色鲜艳:纯铜呈紫红色,合金化可以呈金黄色、白色。

1.2杂质元素。工业纯铜中常含有少量的Pb、Bi、Ag、Cd、Fe、Ti、Se、Te、O、S、P、Zr等。

Ti、P、Fe、Si会显著降低紫铜的导电性和导热性。

O、S、Se、Te会降低紫铜的塑性。

一定量的S、Pb、Te会增加紫铜的易切削,但对焊接不利。

O会造成冷脆性和氢脆病。

1.3合金元素的作用。

1.3.1形成铜基共溶体。

Ni、Al、Sn、Zn、Mn是铜合金中最有效的固溶强化元素。

P、Si、Fe、Co、Be、Al、Mn强烈降低铜的导电性,Ag、Cd、Cr对导电性影响不大。

溶质元素均较大程度降低铜的导热性。

1.3.2形成金属间化合物。有时效强化作用。

2.铜及铜合金的分类。纯铜又称紫铜,铜合金分为黄铜、青铜、白铜。

黄铜分为普通黄铜(二元黄铜)、特殊黄铜(多元黄铜);

青铜分为锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜;

白铜分为普通白铜、特殊白铜。

3.纯铜。又称紫铜,纯度大于99%,分为普通纯铜、脱氧铜、无氧铜及特种铜。有优异的导电性,导热性,无磁性,塑性。在大气、淡水中有良好的耐蚀性,海水中较差。

3.1分类。

普通纯铜:含氧量高,不能在还原性介质中加热,以免发生氢脆,主要用于导电导热元件。

脱氧铜:残留一定的脱氧剂元素(P,Mn),强烈降低铜的导电性,只宜作为结构材料使用。

无氧铜:氧和杂质含量极低,主要用于电真空器件。

特种铜:含有不同的微量特定元素,如含As、Ag、Te和弥散铜,主要用于导电结构件。

3.2性质。

3.2.1杂质元素会降低纯铜的导电性与导热性。

3.2.2Pb、Bi会增加热脆性,热加工时易开裂,加入Ca、Ce、Zr形成难熔化合物,可消除影响;S、O会增加冷脆性,冷加工时易破裂,O在0.02-0.1%,S在0.005-0.01%。

3.2.3氢病(氧引起的)。

3.2.4氧的作用:引起氢脆病和冷脆性。

3.3牌号。用T(Tong)表示,1-4号紫铜,T1、T2、T3、T4,数字增加表示纯度下降。氧含量低于0.01%的铜称为无氧铜,以TU1、TU2表示。

4.黄铜。分为普通黄铜(二元黄铜)、特殊黄铜(多元黄铜)。

普通黄铜:Cu-Zn二元合金。

代号H+Cu%,如H68表示含Cu68%的铜锌合金。

特点,良好的耐蚀性,锌含量越高越便宜,最高可达46%;含锌越多,越容易应力腐蚀破裂,加入Si和As可降低应力腐蚀破裂。

六种相。

典型黄铜及用途:七三黄铜,H70,制造弹壳,又名弹壳黄铜;二一黄铜,含铜约65%,可制造铜杆、铜线、铜片、铜管、木螺钉、弹簧等;六四黄铜,含铜约60%,制造暖气管、铜片、铜线、铜杆等。

5.青铜。分为锡青铜、铝青铜、铍青铜、磷青铜、硅青铜等。

5.1牌号。Q+主加元素的符号及质量分数+其他元素的质量分数。如QSn4-3表示含锡4%,含锌3%的锡青铜。

5.2锡青铜。含锡3~14%,含锡越高,合金强度硬度越大。锡价格较高。

铸造性能:体积收缩率小。

机械性能:锡<6%,适合冷变形,锡6~7%适合热加工;锡10~14%适合铸造合金。

耐腐蚀性:比紫铜、黄铜好。

多元锡青铜:加入Zn、P、Pb、Ni等。P可以有效提高合金的机械性能,尤其是弹性极限和疲劳极限,适合做弹簧;Zn提升铸造流动性和致密性;Pb改善切削性和耐磨性;Zr、B、V、Ti细化晶粒;

常用锡青铜:QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等,用于制造弹性元件、耐磨零件、抗磁及耐蚀零件,如弹簧、轴承、齿轮、涡轮、垫圈等。

机械锡青铜:俗称炮铜,含Sn10%,制作齿轮、阀、螺旋桨等耐蚀耐磨器件。

轴承锡青铜:含Sn12~15%,铁路车轴等低速度重负荷轴承?

硬币锡青铜:含Sn4~10%,延展性好,铸造性优异。

钟用锡青铜:含Sn20~32%,杂质越少,声音越清脆悦耳。

青铜器:铜像及家饰用青铜,Cu80~90%,Sn2~8%,Zn1~12%,Pb1~3%,含Zn提高溶液流动性,铸件表面纹路清晰。

镜铜:2/3Cu,1/3Sn,古代以铜制镜。加入少量Ni和As可以制作科学仪器。

5.3铝青铜。铝<11.5%。锡价格较高,铝价格便宜,以铝青铜代替部分锡青铜。

铸造性能:流动性好,体积收缩率大,有氧化铝夹杂,易开裂。

机械性能:冲击无火花。Al含量提高,强度硬度提升,塑性下降。Al5~8%,冷加工热加工均可,Al8~11%,流动性差,用作铸造合金。

耐蚀性:表面形成致密的氧化膜,抗蚀性胜过锡青铜。

多元铝青铜:加入Fe、Ni、Mn等。Fe细化晶1

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