第五章銅及銅合金

第五章銅及銅合金一、工業(yè)純銅二、銅合金三、銅合金的應(yīng)用一、工業(yè)純銅銅是人類最早使用的金屬.早在史前時(shí)代，銅制造武器、工具和其他器皿.銅存在于地殼和海洋中，銅在地殼含量約為0.01％，在個(gè)別銅礦床中，銅的含量可以達(dá)到3－5％.純銅：又稱為紫銅，密度為8.94×103kg/m3，屬于重金屬，晶體結(jié)構(gòu)為面心立方晶格；原子量63.54，熔點(diǎn)1083℃；線性膨脹數(shù)17.6×10-6/℃，導(dǎo)熱率0-100℃399W/mk。軟態(tài)280MPA，延伸率≥40%。自然界中的銅，多數(shù)以化合物即銅礦物存在。銅礦物與其他礦物聚合成銅礦石，開(kāi)采出來(lái)的銅礦石，經(jīng)過(guò)選礦而成為含銅品位較高的銅精礦。銅已在航空、造船、化工、電氣、機(jī)械、等工業(yè)部門以及在生活用品的制造中得到廣泛的應(yīng)用。一、工業(yè)純銅1、純銅的性能特點(diǎn)（1）導(dǎo)電導(dǎo)熱性：高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，僅次于銀而居第二位。工業(yè)純金屬的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性由高到低順序：銀、銅、鋁、鎂、鋅、鎘、鈷、鐵、鉑，錫、鉛、銻.用途：各種導(dǎo)線、電纜、導(dǎo)電牌、電器開(kāi)關(guān)等導(dǎo)電器材和各種冷凝管、散熱管、熱交換器、真空電弧爐的結(jié)晶器等.

所有雜質(zhì)和加入元素，降低銅的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能.

冷變形對(duì)銅的導(dǎo)電性能影響不大.1、純銅的性能特點(diǎn)導(dǎo)電性導(dǎo)熱性（2）耐蝕性：銅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為+0.345V，比氫高，銅在許多介質(zhì)中化學(xué)穩(wěn)定性好。銅在大氣中耐蝕性良好，暴露在大氣中的銅能在表面生成難溶于水、并與基底緊密結(jié)合的堿性硫酸銅(即銅綠，CuS04·3Cu(OH)2)或堿性碳酸銅(CuCO3·Cu(OH)2)薄膜，對(duì)銅有保護(hù)作用，可防止銅繼續(xù)腐蝕。銅在淡水及蒸汽中抗蝕性能也很好。銅在海水中的腐蝕速度不大，約為0.05mm／a；加入0.15～0.3％As能顯著提高銅對(duì)海水的抗蝕性。銅在氧化劑和氧化性的酸(如硝酸)中不耐蝕。氨、氯化銨，氰化物，汞鹽的水溶液和濕潤(rùn)的鹵素族元素等，均引起銅強(qiáng)烈的腐蝕。1、純銅的性能特點(diǎn)（3）磁性：為逆磁性物質(zhì)，磁化率為-0.085×10-6，常用來(lái)制造不受磁場(chǎng)干擾的磁學(xué)儀器，如羅盤、航空儀器。（4）銅的機(jī)械性能

軟態(tài)銅：σb=200～240MPa，35～45HB，δ≈50％。硬態(tài)銅：σb≥350～400MPa，110～

130HB，延伸率δ=6％。銅為面心立方晶格，滑移系多，變形易，退火態(tài)銅不經(jīng)中間退火可壓縮85～95％而不產(chǎn)生裂紋。1、純銅的性能特點(diǎn)（4）銅的機(jī)械性能

純銅在500～600℃呈現(xiàn)“中溫脆性”，熱加工需在高于脆性區(qū)溫度下進(jìn)行.中溫脆性:低熔點(diǎn)金屬Pb、Bi與Cu生成低熔點(diǎn)共晶、分布在晶界上造成，中溫區(qū)以液體狀態(tài)存在于晶界，造成熱脆；而在較高溫度時(shí)，由于Pb、Bi在Cu中的固溶度增大，微量Pb、Bi又固溶于銅的晶粒內(nèi)，不造成危害，從而使塑性又升高。

1、純銅的性能特點(diǎn)純銅中的雜質(zhì)分為三類：固溶于銅的雜質(zhì)及微量元素，對(duì)銅塑性影響不大.很少固溶于銅，并與銅形成易熔共晶的雜質(zhì)及微量元素（熱脆）.幾乎不固溶于銅，并與銅形成熔點(diǎn)較高的脆性化合物的雜質(zhì)及微量元素（分布于晶界時(shí)產(chǎn)生“冷脆”）.2、雜質(zhì)元素對(duì)純銅塑性變形性能的影響

（1）鉍和鉛：對(duì)銅的熱塑性變形能力有嚴(yán)重影響，與銅均形成共晶系相圖，共晶溫度很低，分別為270℃和326℃。鑄錠冷凝過(guò)程中，此低熔點(diǎn)共晶體最后結(jié)晶，在晶界上形成極薄的膜。熱加工時(shí)，薄膜熔化，使金屬晶粒與晶粒之間的結(jié)合力降低，發(fā)生晶間斷裂.銅材中，鉍<0.002-0.003%,鉛<0.005%-0.05%.2、雜質(zhì)元素對(duì)純銅塑性變形性能的影響

2、雜質(zhì)元素對(duì)純銅塑性變形性能的影響

銅-鉍相圖2、雜質(zhì)元素對(duì)純銅塑性變形性能的影響

銅-鉛相圖2、雜質(zhì)元素對(duì)純銅塑性變形性能的影響

圖含0.2%Bi及0.3%Pb的鑄態(tài)銅的顯微組織（2）砷：熔點(diǎn)613℃，在固態(tài)銅中可溶解7.5％.少量As對(duì)機(jī)械性能沒(méi)明顯影響，但顯著↓銅的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性.砷↑銅的再結(jié)晶溫度，↑銅的耐熱性，顯著提高銅的耐蝕性.（3）銻：熔點(diǎn)630℃，共晶溫度（645℃）下銻在銅中的固溶度11％.

隨溫度↓，銻在銅中的溶解度↓↓，并形成脆性Cu3Sb，分布在晶界上而造成“冷脆”.2、雜質(zhì)元素對(duì)純銅塑性變形性能的影響

（3）銻：銻同時(shí)造成銅的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性↓↓，導(dǎo)電用銅的含銻量不允許超過(guò)0.002％.

（4）硫：形成共晶系相圖，共晶溫度較高，對(duì)銅熱變形影響不明顯，共晶體(α+Cu2S)集中在晶界上，Cu2S硬而脆，致使金屬發(fā)生“冷脆”.

硫的最大允許含量為0.005～0.01％.2、雜質(zhì)元素對(duì)純銅塑性變形性能的影響

（5）氧：不固溶于銅，與銅形成高熔點(diǎn)脆性化合物Cu2O，含氧銅冷凝時(shí)，氧呈共晶體(Cu+Cu2O)析出，分布在晶界上.共晶溫度很高(1066℃)，對(duì)熱變形性能不產(chǎn)生影響，但Cu2O硬而脆，使冷變形產(chǎn)生困難，致使金屬發(fā)生“冷脆”.2、雜質(zhì)元素對(duì)純銅塑性變形性能的影響

（5）氧：含氧銅在氫或還原性氣氛中退火時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“氫病”。“氫病”的本質(zhì)是由于退火時(shí)，氫或還原性氣氛易于滲入銅中與CuO的氧化合而形成水蒸氣或CO2.100g含氧0.01％的銅在氫氣中退火，會(huì)形成1.4mL的蒸汽。生成的水蒸汽無(wú)法擴(kuò)散，在銅中形成很高的壓力，使銅遭到破壞。2、雜質(zhì)元素對(duì)純銅塑性變形性能的影響

工業(yè)純銅牌號(hào)：字母T加上序號(hào)，如T1，T2，T3等，數(shù)字增加表示純度降低.含氧量低于0.01%的稱為無(wú)氧銅，無(wú)氧銅用“T”和“U”加上序號(hào)表示，如TUl、TU2。含氧量極微，其他雜質(zhì)極少，無(wú)氫病，有更高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性、可焊性、塑性.用磷和錳脫氧的無(wú)氧銅，在TU后面加脫氧劑化學(xué)元素符號(hào)表示，如TUP、TUMn。3、工業(yè)純銅的牌號(hào)及應(yīng)用表工業(yè)純銅的牌號(hào)、成分和用途表工業(yè)純銅的牌號(hào)、成分和用途二、銅合金純銅強(qiáng)度低（230-240MPa），通過(guò)冷作硬化強(qiáng)度可↑（400-500MPa），但延伸率↓到2%.

22個(gè)元素在固態(tài)銅中的極限固溶度>0.2%，可固溶強(qiáng)化.

常用：Zn、Al、Sn、Mn、Ni等.固溶度均>9.4%.通過(guò)固溶強(qiáng)化，銅的強(qiáng)度240MPa↑650MPa.

Cu-Be合金，含2%Be的銅合金熱處理后強(qiáng)度可達(dá)1400MPa.1、銅的合金化二、銅合金

銅合金：黃銅、白銅，青銅。（1）黃銅：簡(jiǎn)單黃銅和復(fù)雜黃銅。簡(jiǎn)單黃銅：為Cu-Zn二元合金，以“H”表示，H后面的數(shù)字表示合金的平均含銅量，如H70表示含銅量為70％，其余為鋅.復(fù)雜黃銅：在Cu-Zn會(huì)金中加入少量鉛、錫、鋁、錳等，組成多元合金。如HSn70-1表示含70％Cu、1％Sn、余為鋅的錫黃銅.多元合金則以第三種含量最多的元素相稱，如：HMn57-3-1：57％Cu、3％Mn、1％Al、余為鋅的錳黃銅。2、銅合金的分類及牌號(hào)（2）青銅：除黃銅、白銅之外的銅合金。按主加元素(如Sn、Al，Be等)命名為錫青銅、鋁青銅、鈹青銅，并以Q＋主添元素化學(xué)符號(hào)及百分含量表示，如QSn6.5-0.1為6.5％Sn、0.1％P、余為銅的錫磷青銅。QAl5為5％Al、余為銅的鋁青銅。QBe2為2%Be、余下為銅的鈹青銅.（3）白銅：銅為基、鎳為主要合金元素的銅合金.以B表示。如：B10為10％Ni、余為銅；B30為30%Ni、余Cu的銅鎳合金.2、銅合金的分類及牌號(hào)3、黃銅黃銅具有良好的力學(xué)性能、耐蝕性能、導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能和熱加工工藝性能。與紫銅和許多銅合金相比，黃銅價(jià)格較低、色澤美麗，是有色金屬中應(yīng)用最廣泛的合金材料。最簡(jiǎn)單的黃銅是銅鋅二元合金，稱為普通黃銅或二元黃銅。工業(yè)上使用的黃銅其含鋅量均在50%以下。在二元銅鋅合金的基礎(chǔ)上加入一種或多種其他合金元素的黃銅稱為復(fù)雜黃銅或特殊黃銅。黃銅按其生產(chǎn)工藝可分為壓力加工黃銅和鑄造黃銅（牌號(hào)為Z）。如ZCuZn38,38為鋅的平均質(zhì)量含量（%）。3、黃銅（1）普通黃銅普通黃銅的相組成及各相的特性Cu-Zn二元系相圖中，固態(tài)下有α、β、γ、δ、ε、η六個(gè)相。α相是以銅為基的固溶體，其晶格常數(shù)隨鋅含量的增加而增大，鋅在銅中的溶解度與一般合金相反，隨溫度降低而增加，在456℃時(shí)固溶度達(dá)最大值(39％Zn)；之后，鋅在銅中的溶解度隨溫度的降低而減少。α固溶體具有良好的塑性，可進(jìn)行冷熱加工，并有良好的焊接性能。

H70黃銅的鑄態(tài)組織及變形后退火組織

（1）普通黃銅3、黃銅β相：以電子化合物CuZn為基的體心立方晶格固溶體。冷卻過(guò)程中，在468～456℃溫度范圍，無(wú)序相β轉(zhuǎn)變成有序相β′。β′相塑性低，硬而脆，冷加工困難，所以含有β′相的合金不適宜冷加工。但加熱到有序化溫度以上，β′→β后，又具有良好塑性。β相高溫塑性好，可進(jìn)行熱加工。γ相：是以電子化合物Cu5Zn8為基的復(fù)雜立方晶格固溶體，硬而脆，難以壓力加工，工業(yè)上不采用。工業(yè)用黃銅的鋅含量均小于46％，不含γ相。工業(yè)用黃銅，按其退火組織可分為α黃銅和α+β兩相黃銅。β黃銅只用作焊料。（1）普通黃銅

α+β兩相黃銅含36～46％Zn，H62至H59均屬于此。凝固時(shí)發(fā)生包晶反應(yīng)形成β相，凝固完畢，合金為單相β組織，當(dāng)冷至α+β兩相區(qū)時(shí)，α相自β相析出，殘留的β相冷至有序轉(zhuǎn)變溫度時(shí)(456℃)，β無(wú)序相轉(zhuǎn)變?yōu)棣隆溆行蛳?，室溫下合金為?β′兩相組織.

（1）普通黃銅二元黃銅性能變化規(guī)律：其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性隨Zn含量的增加而下降，而機(jī)械性能(抗拉強(qiáng)度、硬度)則隨Zn含量的增加而上升。H96、H90和H85：良好的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和耐蝕性，有足夠的強(qiáng)度和良好的冷、熱加工性能，被大量采用來(lái)制作冷凝管、散熱管、散熱片、冷卻設(shè)備及導(dǎo)電零件等。H70、H68：高的塑性和較高的強(qiáng)度，冷成型性能特別好，適于用冷沖壓或深拉法制造各種形狀復(fù)雜的零件，有“彈殼黃銅”之稱。H62：α+β黃銅，高的強(qiáng)度，塑性也較好，有“商業(yè)黃銅”之稱。H59：強(qiáng)度高；含鋅量高，能承受熱態(tài)壓力加工，有一定的耐蝕性，多以棒材和型材應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。（1）普通黃銅—性能及用途代號(hào)化學(xué)成分,%機(jī)械性能CuZn加工

狀態(tài)bMPa%HBH9695~97余量退火25052－H8079~81余量退火27044－H6867~70余量退火30052－H5957~60余量退火變形300420255－103（2）復(fù)雜黃銅為提高二元黃銅的耐蝕性能、機(jī)械性能或切削加工性能，在二元黃銅中加入少量Sn、Pb、Mn、Fe、Si、Ni、Al等元素，即得復(fù)雜黃銅。①鉛的作用及鉛黃銅鉛提高黃銅的切削性能，使零件獲得高的光潔度，同時(shí)提高合金的耐磨性。(α+β)兩相鉛黃銅可熱軋、熱擠，而單相α鉛黃銅通常只能冷軋或熱擠。鉛黃銅有極好的切削性能，耐磨、高強(qiáng)、耐蝕、導(dǎo)電性好，它以棒材，扁材、帶材等廣泛供應(yīng)汽車、拖拉機(jī)、鐘表、電器等工業(yè)，用以制作各種螺絲、螺母、電器插座、鐘表零件等。②錫的作用及錫黃銅錫抑制黃銅脫鋅，提高黃銅的耐蝕性。錫黃銅在淡水及海水中均耐蝕，故稱“海軍黃銅”。錫提高合金的強(qiáng)度和硬度，常用錫黃銅含1％Sn，含錫量過(guò)多會(huì)降低合金的塑性。錫黃銅能較好地承受熱、冷壓力加工。錫黃銅主要用于海輪，熱電廠作高強(qiáng)，耐蝕冷凝管、熱交換器，船舶零件等。（2）復(fù)雜黃銅③鋁的作用及鋁黃銅黃銅中加入少量鋁能在合金表面形成堅(jiān)固的氧化膜，提高合金對(duì)氣體、溶液、高速海水的耐蝕性，并能提高合金的強(qiáng)度和硬度。鋁含量增高時(shí)，將出現(xiàn)γ相，劇烈降低塑性，使合金的晶粒粗化。為了使合金能進(jìn)行冷變形，鋁含量應(yīng)低于4％。鋁黃銅以HAl70-2用量最大，主要是制成高強(qiáng)、耐蝕的管材，廣泛用做海船和發(fā)電站的冷凝器等。鋁黃銅的顏色隨成分而變化，通過(guò)調(diào)整成分，可獲得金黃色的鋁黃銅，作為金粉涂料的代用品。（2）復(fù)雜黃銅④錳的作用及錳黃銅錳起固溶強(qiáng)化作用，少量的錳可提高黃銅的強(qiáng)度、硬度。錳黃銅能較好地承受熱、冷壓力加工。錳能顯著升高黃銅在海水、氯化物和過(guò)熱蒸汽中的耐蝕性。錳黃銅、特別是同時(shí)加有鋁、錫或鐵的錳黃銅廣泛用于造船及軍工等部門。（2）復(fù)雜黃銅組

別代

號(hào)主要化學(xué)成分,%機(jī)械性能(變形)Cu其它bMPa%HBPb黃銅HPb63-3HPb60-162.0~65.059.0~61.0Pb2.4~3.0Pb0.6~1.060061054－－Sn黃銅HSn90-1HSn62-188.0~91.061.0~63.0Sn0.25~0.75Sn0.7~1.152070054148－Al黃銅HAl77-276.0~79.0Al1.8~2.665012170Si黃銅HSi65-1.5-363.5~66.5Si1.0~2.0Pb2.5~3.56008160Mn黃銅Fe黃銅HMn58-2HFe59-1-157.0~60.057.0~60.0Mn1.0~1.2Fe0.6~1.27007001010175160Ni黃銅HNi65-564.0~67.0Ni5.0~6.57004－（3）黃銅的熱處理黃銅主要熱處理方式為退火，包括再結(jié)晶退火和去應(yīng)力退火.再結(jié)晶退火包括有加工工序之間的中間退火和產(chǎn)品的最終退火，其目的是消除加工硬化，恢復(fù)塑性及獲得細(xì)晶粒組織。再結(jié)晶退火多在600~700℃進(jìn)行。含鋅量較高的黃銅，應(yīng)力腐蝕破裂傾向很嚴(yán)重，其冷變形產(chǎn)品必須進(jìn)行去應(yīng)力退火，以消除變形過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，防止自裂。去應(yīng)力退火溫度一般比再結(jié)晶溫度低30~100℃，約為230~300℃。保溫時(shí)間約為30min至1h。（1）錫青銅

最古老的銅合金。用于鼎、鐘、武器、銅鏡等。耐蝕、耐磨、彈性好和鑄件體積收縮率小等。錫青銅有三大用途：用作高強(qiáng)、彈性材料，如作彈簧、彈片、彈性元件.用作耐磨材料。如作滑動(dòng)軸承的軸套、齒輪等耐磨零件.鑄件體積收縮小、耐蝕，用來(lái)制作藝術(shù)鑄件，如銅像等.3、青銅（1）錫青銅①二元錫青銅的組織銅錫相圖中有兩個(gè)包晶反應(yīng)和三個(gè)共析反應(yīng).δ相是γ相在520℃時(shí)的共析分解產(chǎn)物，這個(gè)相在350℃時(shí)分解成α+ε相，一般生產(chǎn)條件下不會(huì)出現(xiàn)該組織.δ相的分解進(jìn)行得極慢，以致在含錫20％以下的合金中，ε相實(shí)際上不存在。錫青銅實(shí)際上只能存在以下的組織：ⅰ鑄造合金中的枝晶組織，合金凝固間隔很寬.ⅱ低錫合金，變形和退火后組織為α固溶體.ⅲ高錫合金，由α固溶體和共析體α+δ組成.4、青銅

（1）錫青銅②二元錫青銅的性能ⅰ鑄造性能

銅錫合金結(jié)晶溫度間隔可達(dá)150～160℃，流動(dòng)性差.錫在銅中擴(kuò)散慢，熔點(diǎn)相差大，枝晶偏析嚴(yán)重，枝晶軸富銅，呈黑色；基底富錫，呈亮色.

鑄錠在進(jìn)行壓力加工前要進(jìn)行均勻化退火，并經(jīng)多次壓力加工和退火后，才基本上消除枝晶偏析.（1）錫青銅②二元錫青銅的性能ⅰ鑄造性能錫青銅凝固時(shí)不形成集中縮孔，只形成沿鑄件斷面均勻分布在枝晶間的分散縮孔，鑄件致密性差，在高壓下容易滲漏，不適于鑄造密度和氣密性要求高的零件.錫青銅線收縮率小，熱裂傾向小，利于獲得斷面厚薄不等、尺寸要求精確的復(fù)雜鑄件和花紋清晰的工藝美術(shù)品.（1）錫青銅ⅱ機(jī)械性能錫青銅的性能與含錫量及組織有關(guān)。δ相(Cu3lSn8)硬而脆，隨著δ相的增多，σb起初升高，其后也急劇下降。工業(yè)用合金中，錫的含量從3到14％，變形合金的含錫量在8％以下，且含磷、鋅或鉛等。ⅲ抗蝕性能錫青銅在大氣、水蒸氣和海水中具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，在海水中的耐蝕性比紫銅、黃銅優(yōu)良。但鹽酸和硝酸強(qiáng)烈腐蝕錫青銅。二元錫青銅易偏析，不致密，機(jī)械性能得不到保證，故很少應(yīng)用。為了改善二元錫青銅的工藝和使用性能，幾乎全部工業(yè)用錫青銅都分別加有鋅、磷、鉛、鎳等元素，組成多元錫青銅。②二元錫青銅的性能

1、磷的作用及錫磷青銅錫青銅熔煉時(shí)用磷脫氧，微量磷（0.3％）能有效地提高合金的機(jī)械性能.錫磷青銅，含磷量不超過(guò)0.4％，此時(shí)錫青銅力學(xué)和工藝性能最好，有高的彈性極限、彈性模量和疲勞極限(100×106次循環(huán)時(shí)達(dá)250～280MPa).用于制作彈簧、彈片及彈性元件.1、磷的作用及錫磷青銅磷在錫青銅中溶解度小，室溫時(shí)磷在錫青銅中的極限溶解度為0.2％左右.

磷化物硬度高，耐磨.

磷化物+δ相作硬相，為軸承合金創(chuàng)造了所必需的條件，在鑄造耐磨錫青銅中，磷含量可達(dá)1.2％.2、鋅的作用及錫鋅青銅鋅↓錫青銅的結(jié)晶溫度間隔，減少偏析，提高流動(dòng)性，促進(jìn)脫氧除氣，提高鑄件密度.錫鋅青銅的含鋅量在2～4％時(shí)，具有良好的機(jī)械性能和抗蝕性能.

鋅能大量溶入α固溶體中，改善合金的機(jī)械性能。含鋅加工錫青銅均具有單相α固溶體組織（如QSn4-3）.典型的錫鋅青銅如QSn4-3，常用于制造彈簧、彈片等彈性元件、化工器械、耐磨零件和抗磁零件等。3、鉛的作用及錫鉛青銅鉛不固溶于青銅，以純組元狀態(tài)存在，呈黑色夾雜物分布在枝晶之間，可改善切削和耐磨性.含鉛低時(shí)(如1～2％)主要改善切削性.含鉛高時(shí)(4～5％)用作軸承材料，降低摩擦系數(shù)。錫鉛青銅用以制造耐蝕、耐磨、易切削零件或軸套、軸承內(nèi)襯等零件。微量Zr、B、Ti可細(xì)化晶粒，改善錫青銅的機(jī)械性能和冷熱加工性能.①二元鋁青銅的組織含Al小于7％的合金在所有溫度下均具有單相α固溶體組織。α相塑性好，易加工.實(shí)際生產(chǎn)條件下，7～8％Al的合金組織中便有α+γ2共析體。γ2是硬脆相(520HV)，它使硬度、強(qiáng)度升高，塑性下降.含9.4～15.6％Al的合金緩慢冷卻到586℃時(shí)，發(fā)生β→α+γ2轉(zhuǎn)變，形成共析體組織。(α+γ2)共析體組織與退火鋼中的珠光體相似，具有明顯的片層狀特征.（2）鋁青銅

（2）鋁青銅①二元鋁青銅的組織β單相區(qū)快速淬火時(shí)，共析轉(zhuǎn)變受阻，此時(shí)的相變過(guò)程為：無(wú)序β→有序β1→β1′或γ1′，此時(shí)形成的馬氏體β1′(或γ1′)因Al的濃度而異).②二元鋁青銅的性能ⅰ機(jī)械性能其強(qiáng)度和塑性隨鋁含量的增加而升高，塑性在鋁含量4％左右達(dá)最大值，其后下降，而強(qiáng)度在10％Al左右達(dá)最大值。工業(yè)鋁青銅含鋁量在5～11％范圍內(nèi)。鋁青銅具有機(jī)械性能高、耐蝕、耐磨、沖擊時(shí)不發(fā)生火花等優(yōu)點(diǎn)。(α+β)合金能承受熱壓力加工，但主要用擠壓法獲得制品，不能進(jìn)行冷變形.（2）鋁青銅②二元鋁青銅的性能ⅱ鑄造性能鋁青銅結(jié)晶溫度間隔僅10～80℃，流動(dòng)性很好，幾乎不生成分散縮孔，易得致密鑄件，成分偏析也不嚴(yán)重，但易生成集中縮孔，易形成粗大柱狀晶，使壓力加工變得困難。為防止鋁青銅晶粒粗大，除嚴(yán)格控制鋁含量外，還用復(fù)合變質(zhì)劑(如Ti+V+B等)細(xì)化晶粒。ⅲ耐蝕性鋁青銅的耐蝕性比黃銅、錫青銅好，在大氣、海水和大多數(shù)有機(jī)酸(檸檬酸、醋酸、乳酸等)溶液中均有很高的耐蝕性，在某些硫酸鹽，苛性堿、酒石酸等溶液中的耐蝕性也較好。

（2）鋁青銅合金元素對(duì)鋁青銅的影響

①錳:

顯著降低鋁青銅β相的共析轉(zhuǎn)變溫度和速度，穩(wěn)定β相，推遲β→(α+γ2)，避免“自發(fā)回火”脆性。溶解于鋁青銅中的錳，可提高合金的機(jī)械性能和耐蝕性.0.3～0.5％Mn能減少熱軋開(kāi)裂，提高成品率，改善合金的冷、熱變形能力.②鐵:

少量鐵能溶于鋁青銅α固溶體中，↑↑機(jī)械性能.

含量高時(shí)以Fe3Al化合物析出，使合金機(jī)械性能變壞，抗蝕性惡化，鋁青銅中Fe加入量不超過(guò)5％.③鎳：顯著提高鋁青銅的強(qiáng)度、硬度、熱穩(wěn)定性、耐蝕性和再結(jié)晶溫度。加Ni的鋁青銅可熱處理強(qiáng)化，Cu-14Al-4Ni(重量％)為具有形狀記憶效應(yīng)的合金。鋁青銅中同時(shí)添加鎳和鐵，能獲得更佳的性能。工業(yè)鋁青銅中Fe、Ni含量相等。QAl10-4-4在500℃的抗拉強(qiáng)度比錫青銅在室溫的強(qiáng)度還高。改變時(shí)效溫度可以調(diào)整其強(qiáng)度和塑性之間的配合。鈹青銅即含1.5～2.5％Be的銅合金淬火時(shí)效強(qiáng)度高，σb達(dá)1250～1500MPa，硬度350～400HB。彈性極限高(700～780MPa)，彈性穩(wěn)定性好，彈性滯后小，耐蝕、耐磨、耐寒、耐疲勞，無(wú)磁性，沖擊不發(fā)生火花，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好，鈹青銅的綜合性能優(yōu)良。鈹青銅用作高級(jí)彈性元件(如彈簧、膜片，手表的游絲)，特殊要求的耐磨元件，高速，高壓下工作的軸承、襯套、齒輪等。

（3）鈹青銅①相組成及其特性

α、β、γ三個(gè)單相區(qū)α：以銅為基的置換固溶體，面心立方晶格，有良好的塑性，可冷熱變形。鈹原子半徑比銅小，造成嚴(yán)重晶格歪扭。α相有明顯溶解度變化，有強(qiáng)烈的時(shí)效強(qiáng)化效應(yīng)。β

：以電子化合物CuBe為基的無(wú)序固溶體，體心立方結(jié)構(gòu)，高溫塑性好，淬火過(guò)冷到室溫，極柔軟，可冷變形。β相在緩冷時(shí)發(fā)生共析分解.γ：電子化合物CuBe為基的有序固溶體，體心立方結(jié)構(gòu)，低溫穩(wěn)定相，室溫硬而脆。（3）鈹青銅（3）鈹青銅β

α+γ605℃共析體②鈹青銅的熱處理ⅰ淬火：在760～790℃固溶處理，保溫時(shí)間為8～15min。為防止固溶體冷卻時(shí)分解，常用水淬.ⅱ時(shí)效：Cu-Be合金的性能隨時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間而變化。獲得最高機(jī)械性能的時(shí)效溫度約等于0.5-0.6T熔.含鈹高于1.7%的合金，最佳時(shí)效溫度是300-330℃，保溫1-3h.含鈹?shù)陀?.5%的高導(dǎo)電性電極合金，熔點(diǎn)升高，最佳時(shí)效溫度是450-480℃，保溫1-3h.（3）鈹青銅QBe2時(shí)效曲線②鈹青銅的熱處理（3）鈹青銅②鈹青銅的熱處理鈹青銅過(guò)飽和固溶體的分解以連續(xù)脫溶及不連續(xù)脫溶兩種方式同時(shí)進(jìn)行。其脫溶過(guò)程為：過(guò)飽和固溶體→γ′′→γ′→γ.鈹青銅的最高機(jī)械性能是在γ′′將開(kāi)始向中間相γ′轉(zhuǎn)變的階段獲得。ⅲ退火：鈹青銅的退火最好在β共析轉(zhuǎn)變溫度以下進(jìn)行，一般為550-570℃，保溫2-3h。溫度過(guò)高，導(dǎo)致β相的聚集粗化，低于550℃則不能有效軟化合金。（3）鈹青銅連續(xù)脫溶：連續(xù)脫溶：在脫溶過(guò)程中，隨著新相的形成，母相的成分連續(xù)地、平緩地由過(guò)飽和狀態(tài)逐漸達(dá)到飽和狀態(tài)。也就是說(shuō)，在脫溶過(guò)程中，除了新舊相間產(chǎn)生相界面外，在母相內(nèi)部并不產(chǎn)生新界面，仍保持著連貫性，但脫溶相附近母相的濃度較低，并由相界面向內(nèi)，母相的濃度逐步升高，而呈現(xiàn)連續(xù)的濃度梯度，新相依靠長(zhǎng)程擴(kuò)散而成長(zhǎng)。不連續(xù)脫溶：與連續(xù)脫溶正好相反，脫溶相β一旦在α相中的特定地區(qū)（如晶界）析出，僅僅引起母相局部地區(qū)成分的改變，并且在此脫溶微區(qū)內(nèi)達(dá)到兩相成分和數(shù)量的平衡或介穩(wěn)平衡，形成區(qū)別于母相其他地區(qū)的胞狀脫溶區(qū)。這種脫溶過(guò)程的繼續(xù)是這種兩相向未發(fā)生成分變化的母相中生長(zhǎng)。這種現(xiàn)象稱為非連續(xù)脫溶。所得組織與共析組織（或珠光體組織）很相似。合金元素的影響：為了減緩時(shí)效過(guò)程，抑制晶界反應(yīng)，適當(dāng)加入其它合金元素.微量元素Co、Ni、Fe和Ti能緩和過(guò)飽和固溶體的分解，抑制鈹青銅的晶界反應(yīng)和過(guò)時(shí)效軟化。Co和Ni的作用最明顯但Co的價(jià)格比Ni貴.鎳：穩(wěn)定α固溶體和抑制α相在淬火過(guò)程中發(fā)生分解的作用，抑制再結(jié)晶過(guò)程，阻止加熱時(shí)晶粒長(zhǎng)大.鎳能抑制時(shí)效中的晶界反應(yīng)，因?yàn)殒囄接诰Ы?，減少鈹在晶界的過(guò)飽和度.鎳降低鈹在銅中的溶解度，縮小α區(qū)，常使鈹青銅出現(xiàn)一定數(shù)量的硬脆γ2相，對(duì)合金的疲勞強(qiáng)度、彈性滯后和彈性穩(wěn)定性都產(chǎn)生不良影響。

嚴(yán)格控制Ni含量，使合金不出現(xiàn)或少出現(xiàn)γ2相。Ni的合適加入量為0.2～O.4％。

微量Fe的作用與Co、Ni相，并有細(xì)化晶粒的作用，但加入量不能超過(guò)0.15％.合金元素的影響：

微量Ti(0.1～0.25％)對(duì)過(guò)飽和固溶體分解的抑制作用比Fe、Ni、Co還強(qiáng).微量Ti細(xì)化晶粒和降低晶界上鈹?shù)臐舛龋瑴p弱晶界反應(yīng)，同時(shí)使合金中的硬脆γ2相減至極少，↑疲勞強(qiáng)度提高.

磷促進(jìn)鈹青銅的晶界反應(yīng)，加速固溶體分解，使鈹青銅加熱耐晶粒長(zhǎng)大.

鉛能使鈹青銅的晶界反應(yīng)迅速發(fā)展，加速合金軟化，損害熱加工性能，但少量鉛可↑鈹青銅的切削性.合金元素的影響4、白銅：耐蝕性、耐熱性、耐寒性好，中等強(qiáng)度，高塑性，能冷、熱壓加工，好的電學(xué)性能，用作結(jié)構(gòu)材料外、高電阻和熱電偶合金.工業(yè)白銅按用途分為結(jié)構(gòu)白銅和電工白銅。（1）結(jié)構(gòu)白銅：具有很好的耐蝕性，優(yōu)良的機(jī)械性能和壓力加工性能，焊接性好.普通白銅：即Cu-Ni二元合金。銅與鎳形成無(wú)限固溶體，為單相固溶體.普通白銅在各種腐蝕介質(zhì)中有極高的化學(xué)穩(wěn)定性，可生產(chǎn)各種尺寸的板、帶、管、棒等半成品，廣泛應(yīng)用于海船、醫(yī)療器械、化工等。

（1）結(jié)構(gòu)白銅：鐵白銅：普通白銅中加入少量鐵，稱為鐵白銅.鐵能顯著細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度和耐蝕性，尤其是提高海水沖擊腐蝕時(shí)的耐蝕性.

10％Ni的銅合金中加入l～2％Fe，對(duì)提高耐流動(dòng)海水的沖刷腐蝕有顯著效果.

30％Ni的合金中加入0.5％Fe，有相同作用.

白銅中Fe的加入量不超過(guò)2％，否則，反而引起腐蝕開(kāi)裂.4、白銅

（1）結(jié)構(gòu)白銅：鋅白銅：鋅白銅亦稱“鎳銀”或“德國(guó)銀”。鋅能大量溶于Cu-Ni合金中，形成單相α固溶體。

鋅起固溶強(qiáng)化作用，提高強(qiáng)度及抗大氣腐蝕能力。BZnl5-20耐蝕性高，銀白色光澤、力學(xué)性能好，能承受熱冷壓力加工。用于精密儀器、電工器材、醫(yī)療器材、衛(wèi)生工程用零件及藝術(shù)制品。4、白銅

（1）結(jié)構(gòu)白銅：鋁白銅：鋁能顯著提高白銅的強(qiáng)度和耐蝕性，但使合金的冷加工性能變差。

高的機(jī)械性能和耐蝕性，抗寒，有很好的彈性并能承受冷熱加工.鋁白銅的機(jī)械性能和導(dǎo)熱性比B30還好，耐蝕性接近B30，焊接性好，可代替B30.4、白銅工業(yè)用白銅的牌號(hào)、主要成分、性質(zhì)和用途（2）電工白銅：應(yīng)用最廣泛的電工白銅是康銅、錳銅和考銅.錳銅：BMn3-12錳白銅又稱錳銅.高的電阻和低的電阻溫度系數(shù)，電阻值很穩(wěn)定，與銅接觸時(shí)的熱電勢(shì)不大.用來(lái)制作工作溫度在100℃以下的標(biāo)準(zhǔn)電阻、電橋、電位差計(jì)以及其它精密電氣測(cè)量?jī)x器儀表中的電阻元件。（2）電工白銅康銅：BMn40-1.5錳白銅又稱康銅。

熱電動(dòng)勢(shì)高、電阻溫度系數(shù)低和穩(wěn)定的