《工程材料》第九章.ppt

第三十页，共八十页。 第三十一页，共八十页。 第三十二页，共八十页。 第二节 铜及其合金 铜及铜合金的特性: ⑴优异的物理、化学性能 纯铜导电性、导热性极佳，铜合金 的导电、导热性也很好。铜及铜合金对大气和水的抗蚀能力 很高。铜是抗磁性物质。 ⑵良好的加工性能 铜及其某些合金塑性很好；容易冷、热成 形；铸造铜合金有很好的铸造性能。 ⑶某些特殊机械性能 例如优良的减磨性和耐磨性（如青铜及 部分黄铜），高的弹性极限和疲劳极限（如铍青铜等）。 ⑷色泽美观 铜及铜合金在电气工业、仪表工业、造船工业及 机械制造工业部门中获得了广泛的应用。 ⑸铜的储量较小，价格较贵，属于应节约使用的材料，只有在 特殊需要的情况下，例如要求有特殊的磁性、耐蚀性、加工 性能、机械性能以及特殊的外观等条件下，才考虑使用。 第三十三页，共八十页。 一、纯铜（紫铜） 1.结构与性能 结构：纯铜呈玫瑰红色，因其表面在空气中氧化形成一层 紫红色的氧化物而常称紫铜。密度8.94g/cm3,熔点 1083℃，无磁性，面心立方晶格，无同素异构转变。 性能：①优良的导电、导热及耐蚀性(但不耐硝酸和硫酸); ②高的塑性及可焊性。纯铜强度较低，在各种冷热 加工条件下有很好的变形能力，不能通过热处理 强化,但是能通过冷变形加工硬化。 ③微量杂质Bi、Pb、S等会与形成低熔点共晶组织 导致“热脆”，如形成熔点为270℃的(Cu+Bi)和熔 点为326℃的(Cu+Pb)共晶体，并且分布在晶界上。 硫和氧则易与铜形成脆性化合物和，冷加工时破 裂断开，导致“冷脆”。 第三十四页，共八十页。 2.纯铜的牌号及用途 1)韧铜(工业纯铜)：0.02～0.10%O，用T（铜）表示， T1～T4，顺序号越大，纯度越低； 2)无氧铜：﹤0.003%O，用TU(无氧铜)表示，TU1、TU2; 3)脱氧铜：﹤0.01%O，用TU+脱氧剂化学符号表示，TUP、 TUMn（磷脱氧铜和锰脱氧铜）。 牌号 代号 纯度(％) 杂质(％) 杂质总量 (％) 用 途 Bi Pb 一号铜 T1 99.95 0.002 0.005 0.05 导电材料和配制高纯度合金 二号铜 T2 99.90 0.002 0.005 0.1 导电材料，制作电线、电缆等 三号铜 T3 99.70 0.002 0.01 0.3 铜材、电气开关、垫圈、铆钉、油管等 四号铜 T4 99.50 0.003 0.05 0.5 铜材、电气开关、垫圈、铆钉、油管等 表 工业纯铜的牌号、成分及用途 第三十五页，共八十页。 二、黄铜 1.普通黄铜 普通黄铜:是Cu-Zn合金,工业上使用的黄铜Zn﹤50%。 α相：Zn在Cu中的置换固溶体，具有很大的溶解度，面 心立方晶格，塑性好。 β相：以电子化合物CuZn为基的固溶体，体心立方晶格, 塑性好。当温度低于456～468℃以下时，转变为 有序固溶体β′，硬而脆。 γ相：以电子化合物Cu5Zn8为基的固溶体，复杂立方晶 格(γ黄铜结构)，塑性较差。当温度低于270℃ 以下时，转变为有序固溶体γ′，硬而脆。 性能：当Zn﹤32%时，单相α固溶体，强度和塑性较高; 当Zn﹥32%时，双相α+β′，塑性降低，Zn = 45% 时强度最大；当Zn﹥47%时，双相β′+γ, 强度和塑性急剧降低。 第三十六页，共八十页。 Cu-Zn合金相图 第三十七页，共八十页。 图 单相黄铜的显微组织 图 双相黄铜的显微组织 第三十八页，共八十页。 1)α(单相、冷加工)黄铜：100～62.4%Cu，良好的冷、 热加工性，常用的H80、H70、H68。 2)α+β(双相、热加工)黄铜：56.0～62.4%Cu，良好 的热加工性，常用的H59、H62。 2.特殊黄铜 特殊黄铜：在Cu-Zn基础上加入Al、Fe、Si、Mn、 Pb、Ni等形成，称为铝黄铜、铁黄铜等, 目的是提高机械、耐蚀及工艺性能。 3.铸造黄铜 铸造黄铜含较多的铜及少量的合金元素，目的是降 低熔点，减小液固相