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铜合金的分类、特点及应用 0901011227 杨轶全 铜合金以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。黄铜以锌作主要添加元素的铜合金铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。Cu-Zn合金，包括 a：简单黄铜（普通黄铜） Zn5% b：复杂黄铜（特殊黄铜） Cu-Zn+其它合金元素 工业黄铜（Zn5%），室温组织是α相、β相。 α相：Zn溶入Cu形成的有限固溶体（具有面心立方晶格），塑性好，具有优良的成型加工性。 β相：以电子化合物CuZn为基的固溶体，电子浓度3/2（β相），具有体心立方晶格，高温下的β相中的Zn、Cu原子分布没有规律，处于无序状态，具有良好的塑性，可进行热加工变形。缓冷至456~468℃时，β相发生有序化转变→β’，塑性显著降低，含有β’的黄铜不适于冷加工变形。加热到有序温度以上β’→β，塑性恢复。 工业黄铜按组织分 a：单项黄铜α，Cu=100~62.4% b：两相黄铜α+β，Cu=56~62.4% 2、Zn含量对黄铜性能的影响： Zn含量对黄铜的物理、机械与工艺性能有很大影响。 随着Zn含量增加，黄铜的导电性、导热性降低。 ②随着Zn含量增加，当组织为单α相时，黄铜的强度、塑性都增大；Zn含量30~32%，塑性δ达到最大；继续增加Zn含量，由于β’出现，塑性下降，而强度σb继续提高，至45～46%Zn；合金进入单相β’区，σb急剧降低。 ③随着Zn含量增加，黄铜“自裂”倾向增大。“自裂”：Zn20%的黄铜，经冷变形后，在潮湿的大气或海水中，尤其有氨存在时，会发生自动破裂（应力腐蚀破裂）。 防止自裂的措施：a、低温去应力退火 260～300℃，1～2小时 b、往黄铜中加入Sn、Si、Al、Ni等元素 c、表面镀Sn或Zn ④黄铜的铸造性能良好，Zn10%或Zn38%时，由于结晶温度间隙较小，流动性好。 ZHAl 67-2.5 ：表示含Al 2.5%，Cu67%的铸造黄铜。 HSn 70-1：表示含Sn 1%、Cu70%的特殊黄铜（海洋黄铜，防脱锌） 二、青铜 青铜使人类历史上应用最早的一种合金，我国公元前2000多年的夏商时期就开始使用青铜铸造钟、鼎、武器、镜等。经对出土汉镜分析，成分如下：Cu（65~70%），Sn（24~26%），Pb（1~9%），Zn（0~5%）。金相组织几乎完全是Cu31Sn8（δ相），颜色呈青灰色—故称青铜。青铜最早是指Cu-Sn合金，后来把Cu-Al、Cu-Si、Cu-Be、Cu-Mn、Cu-Pb合金都称为青铜。为了区别，分别称为铝青铜、硅青铜、… …铅青铜等。 青铜一般具有较好的耐腐蚀性、耐磨性、铸造性和优良的机械性能。用于制造精密轴承、高压轴承、船舶上抗海水腐蚀的机械零件以及各种板材、管材、棒材等。青铜还有一个反常的特性——“热缩冷胀”，用来铸造塑像，冷却后膨胀，可以使眉目更清楚。铜与锡、磷的合金，坚硬，可制弹簧。 锡青铜： a、组织 Cu-Sn合金相图非常复杂，由几个包晶转变和共析转变组成，转变产物有：α、β、γ、δ、ε等相。 α相：Sn在Cu中的置换固溶体，具有面心立方晶格，塑性良好，适于冷热变形加工。 β相：以电子化合物Cu5Sn为基的固溶体，电子浓度3/2，体心立方晶格。586℃以上稳定存在，塑性良好，适于热加工；586℃发生共析反应，形成α+β相，塑性急剧降低。 γ相：以电子化合物为基的固溶体，晶格结构尚未确定，只能在520℃以上稳定存在，520℃发生共析反应，分解为α+δ相。 δ相：以电子化合物Cu31Sn8为基的固溶体，电子浓度21/13，具有复杂立方晶格，硬而脆。δ相很稳定，在350℃发生共析转变，形成α+ε相。但转变速度极其缓慢，一般很难进行。只有经70～80%的变形，数千小时退火，才能完成转变，故称δ相是青铜的基本室温组织。 ε相：以电子化合物Cu3Sn为基的固溶体，密排六方晶格，即硬而脆，在青铜中无使用价值。 b、Sn含量对青铜性能的影响 Sn含量较低时，Sn↑→σb↑，塑性δ变化不大。 Sn7%时，由于组织中出现δ相，塑性急剧降低。 Sn20%时，不仅塑性降低，强度也急剧下降。 故工业上锡青铜Sn含量在3~14%范围。 压力加工锡青铜：6~7%Sn，铸造锡青铜：10~14%Sn 锡青铜的铸造性 Sn：3~14%范围内，青铜的结晶温度间隔很大，流动性差，易产生偏析，铸造性能差。但铸造收缩率很小，使有色合金中收缩率最小的合金，可用来生产形状复杂、气密性要求不高的铸件。 其它合金元素