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塑性成形加工技术 第一章 金属和合金的基本理论 （二） §1.5 主要有色金属及合金 一、铜及铜合金 铜是人类最早使用的金属，自然界有自然铜存在。公元前17世纪，我国黄河上游齐家文化时期，人们就懂得冷锻和铸造红铜技术。 铜及铜合金性能：高导电率和导热率，具有良好塑性易于成型、较高强度与良好耐磨性以及某些条件下有良好的耐蚀性。 用途：铜及其铜合金是发展电力、电机、电工仪器和航海、造船工业的材料。但铜资源少，价格贵，当前全世界已查明的储量为6.4亿吨。 工业中广泛应用的铜和铜合金有工业纯铜（紫铜）、黄铜、青铜和白铜。 §1.5 主要有色金属及合金 1、纯铜的性质及用途 性能 密度8 .94g/cm3，熔点1083℃，FCC，无同素异型转变； 导电导热性好 (Ag, Cu, Au, Al, Mg, Zn, Ni,…) ； 高的的稳定性（大气、淡水）；但在海水中稍差，在氧化性酸及各种盐类极易被腐蚀，而在HF酸及盐酸中几乎不受腐蚀；铜的电极电位较正，在许多介质中都耐蚀，可在大气、淡水、水蒸气及低速海水等介质中工作。铜与其他金属接触时成为阴极，而其他金属及合金多为阳极，并发生阳极腐蚀，为此需要镀锌保护。 §1.5 主要有色金属及合金 一定的机械性能（σb 200-250 MPa），冷加工状态下σb 450 MPa； 优良的加工成形性，铜有极高的塑性，能承受很大的变形量而不发生破裂； 优良的可焊性； 铜的另一个特性是无磁性，常用来制造不受磁场干扰的磁学仪器。 §1.5 主要有色金属及合金 杂质对性能的影响 主要有O，S，H，Pb，Bi，As，P等，对铜的性能有害。 O，S与Cu形成（Cu+Cu2S）和（Cu+Cu2O）共晶，熔点为1067℃，均高于Cu的热加工温度，冷加工时易产生破裂（冷脆）； H与Cu2O形成Cu与H2O气泡，降低塑性，“氢脆”; Pb, Bi与Cu形成低熔点共晶，熔点低，其共晶温度相应为270℃和326℃，分布在晶界上，热加工时会引起热脆； 其它，如Al, Fe, Ni, Sn, Zn, Sb等，虽在铜的溶解度较大，但对铜性能的影响较小。 §1.5 主要有色金属及合金 分类、牌号及用途 根据O %和生产方法的不同，可分为三类： 1）韧铜： 0.02%-0.10%O；用T1，T2，T3，T4表示； T1、T2：导电及高纯度铜合金用； T3、T4：一般用铜材及铜合金； 2）无氧铜：0.003%O；用TU1，TU2表示，主要用于电子真空仪器仪表中导体； 3．脱氧铜：0.01%O；用TUP，TUMn表示。 TUP磷脱氧铜：主要用于焊接用铜材，制作热交换器、排水管、冷凝管等； TUMn锰脱氧铜：用于电子管用铜材。 §1.5 主要有色金属及合金 2、黄铜 Cu-Zn合金，成为黄铜。再加入其他合金元素后，形成多元黄铜，或称复杂黄铜。 §1.5 主要有色金属及合金 组织： Zn＜36%的合金为α黄铜，铸态组织为单相树枝状晶，形变及再结晶退火后得到等轴晶粒。 Zn=36-46%的合金为α+β黄铜。 性能： 铸态下黄铜的性能如图1-34。 随Zn量的增加，强度、塑性提高，得到某一值时下降；强度的最大值出现在含Zn45%，塑性的最大值出现在含Zn30%。 §1.5 主要有色金属及合金 §1.5 主要有色金属及合金 变形及退火后的性能与Zn量的关系与铸态相似，但因成分均匀和晶粒细化，其强度和塑性比铸态高; 黄铜有极好的塑性，能承受冷、热塑性变形，但在200-700℃存在低塑性区。 黄铜有良好的铸造性能。 在大气、淡水中耐蚀，在海水中耐蚀性尚可。黄铜的腐蚀表现在脱锌和应力腐蚀。 牌号（表1-8） 普通黄铜牌号：H＋数字（Cu含量） 特殊黄铜：HPb74-3 §1.5 主要有色金属及合金 3、青铜 青铜是铜和锡、铝、铍、硅、锰、铬等元素组成的合金的统称。 1）锡青铜 组成相 α相：含锡的铜基固溶体； β相：Cu5Sn 电子化合物为基的固溶体； 共析分解β—α+ γ（586 ℃ ） γ 相： CuSn 为基的固溶体；γ—α+ δ （520 ℃ ） δ相：Cu31Sn8 电子化合物，δ —α+ ε （Cu3Sn） （350 ℃ ） §1.5 主要有色金属及合金 §1.5 主要有色金属及合金 性能 随Sn量增加，强度、塑性提高，但Sn＞6%伸长率急剧下降，强度继续提高；直到Sn=25%时因δ量增多，而强度急剧下降。 锡青铜铸造时，铸件收缩率小，适用于铸造形状复杂，壁厚变化大的器件。但铸件易形成分散缩孔，致密性差，不适于制造密封性高的铸件。 在大气、海水和碱性溶液中有良好的耐蚀性，用于铸造海上船舶和矿山机械零件。 §1.5 主要有色金属及合金 §1.5 主要有色金属及合金 2）铝青铜