[工学]工程材料与热加工技术第7章.ppt

　　纯铜的强度不高(σb=230～240 MPa)，硬度很低(40～50 HBS)，塑性却很好(δ=45%～50%)。冷塑性变形后，可以使铜的强度提高到400～500 MPa，但伸长率急剧下降到2%左右。纯铜的主要用途是制作各种导线、电缆、导热体、铜管、防磁器械等。 　　工业纯铜分未加工产品(铜锭、电解铜)和加工产品(铜料)两种。未加工产品代号有Cu-1和Cu-2两种。加工产品代号有T1、T2、T3三种，“T”为“铜”的汉语拼音字首，代号中数字越大，表示杂质含量愈多。纯铜中的杂质主要有铅、铋、氧、硫和磷等，这些杂质的存在，不仅可降低铜的导电性，而且还会使其在冷、热加工过程中发生冷脆和热脆现象。 7.2.2 铜合金 　　1．铜合金的分类、牌号 　　1) 铜合金的分类 　　铜合金按化学成分可分为黄铜、青铜及白铜(铜镍合金)三大类。机器制造中，应用较广的是黄铜和青铜。 　　黄铜是以锌为主要合金元素的铜锌合金。其中不含其它合金元素的黄铜称普通黄铜(或简单黄铜)；含有其它合金元素的黄铜称为特殊黄铜(或复杂黄铜)。 　　青铜是以除锌和镍以外的其它元素作为主要合金元素的铜合金。按其所含主要合金元素的种类可分为锡青铜、铅青铜、铝青铜、硅青铜、铍青铜等。 　　铜合金按生产方法可分为压力加工产品和铸造产品两类。 　　2) 铜合金牌号表示方法 　　(1) 加工铜合金。其牌号由汉字和数字组成，为便于使用，常以代号替代牌号。 　　① 加工黄铜。普通加工黄铜代号表示方法为“H”+铜元素含量(质量分数×100)。例如，H68表示质量分数为68%、余量为锌的黄铜。特殊加工黄铜代号表示方法为“H”+主加化学元素的化学符号(除锌以外)+铜及各合金元素的含量(质量分数×100)。例如，HMn58-2表示铜含量为58%、Mn含量为2%、余量为锌的加工黄铜。 　　② 加工青铜。代号表示方法是：“Q”(“青”的汉语拼音字首)+第一主加化学元素符号及含量+其它合金元素含量。例如，QSn4-3表示wSn=4%、其它合金元素wZn=3%、余量为铜的加工锡青铜。 　　(2) 铸造铜合金。铸造黄铜与铸造青铜的牌号表示方法相同，为“Z”+铜元素化学符号+主加元素的化学符号及含量+其它合金元素符号及含量。例如，ZCuZn38表示锌的含量为38%、余量为铜的铸造普通黄铜；ZCuSn10P1表示锡含量为10%、磷的含量为1%、余量为铜的铸造锡青铜。 　　2．黄铜 　　1) 普通黄铜 　　黄铜的性能与含锌量有密切的关系。当含锌量增加时，由于固溶强化，使黄铜强度、硬度提高，同时塑性和铸造性能还有所改善。当wZn＞32%时出现β′?相(CuZn的有序化)，使塑性开始下降。但一定数量的β′?相能起到强化作用，而使强度继续升高。但当wZn＞45%时，因脆硬β′?相在组织中数量过多而使黄铜强度，塑性急剧下降，一般工业黄铜的含锌量不超过47%，如图7-5所示。 图7-5 黄铜的含锌量与力学性能的关系 　　工业中应用的普通黄铜，按其平衡状态的组织可分为以下两种类型：当wZn39%时，室温组织为单相α固熔体(单相黄铜)；当wZn=39%～45%时，室温下的组织为α+β′?(双相黄铜)。在实际生产条件下，当wZn33%时，即出现α+β′?组织。常用的单相黄铜有H70、H80等，其中的H70(按成分称为七三黄铜)具有良好的冷塑性变形能力，特别适宜深冲加工，大量用于制作枪、炮的弹壳，故又被称作“弹壳黄铜”；H80有优良的耐蚀性、导热性和冷变形能力，并呈金黄色，故有“金色黄铜”之称，常用于镀层、艺术装饰品、奖章、散热器等。 　　常用的双相黄铜有H59、H62等，H62及H59(又称为六四黄铜)因室温组织中有β′?相，故不适宜冷变形加工，但若加热到456℃以上，可使β′?转化成塑性好的β相，则可进行热加工。H62(及H59)强度较高，并有一定的耐蚀性，广泛用来制作电器上要求导电、耐蚀及适当强度的结构件，如螺栓、螺母、垫圈、弹簧及机器中的轴套等，是广泛应用的黄铜，有“商业黄铜”之称。 　　普通黄铜的耐蚀性良好，并与纯铜相近。但经冷加工的黄铜件存在残余应力，在潮湿的大气或海水中，特别是在含氨的气氛中，易产生应力腐蚀开裂现象(自裂)。防止应力腐蚀开裂的方法是在250～300℃时进行去应力退火。 　　2) 特殊黄铜 　　在普通黄铜的基础上，再加入其它合金元素所组成的多合金称为特殊黄铜。常加入的元素有锡、铅、铝、硅、锰、铁等。特殊黄铜也可依据加入的第二元素命名，如锡黄铜、锰黄铜、铅黄铜、硅黄铜等。合金元素加入黄铜后，除强化作用外，加入的锡、铝、硅、锰、镍还可提高耐蚀性与减少黄铜应力腐蚀破裂的倾向。某些元素的加入还可改善黄铜的工艺性能，如加入硅可改善铸造性能，加入铅可改善切削加工性能等。 　　常用的普通