铜合金的热处理课件

5-15-1黄铜的热处理黄铜的热处理5-25-2锡青铜的热处理锡青铜的热处理5-35-3铝青铜的热处理铝青铜的热处理5-45-4铍青铜的热处理铍青铜的热处理5-55-5白铜的热处理白铜的热处理5-65-6铜及铜合金热处理的特点铜及铜合金热处理的特点第五章第五章 铜合金的热处理铜合金的热处理5-1黄黄铜铜的的热处热处理第五章理第五章 铜铜合金的合金的热处热处理理1 5-15-1黄铜的热处理黄铜的热处理以铜为基的铜与锌的合金称为黄铜。以铜为基的铜与锌的合金称为黄铜。可分两类：普通黄铜和特殊黄铜。可分两类：普通黄铜和特殊黄铜。5-1黄黄铜铜的的热处热处理以理以铜为铜为基的基的铜铜与与锌锌的合金称的合金称2一、普通黄铜一、普通黄铜1.1.牌号牌号H+xxH+xx（xxxx表示铜的百分含量）表示铜的百分含量）例如例如H68H68表示含表示含Cu68%Cu68%，含，含ZnZn约约32%32%的黄铜。的黄铜。若为铸造黄铜，则若为铸造黄铜，则ZH+xxZH+xx（xxxx表示铜的百分含量）表示铜的百分含量）例如例如ZH68ZH68表示含表示含Cu68%Cu68%，含，含ZnZn约约32%32%的铸造黄铜。的铸造黄铜。一、普通黄一、普通黄铜铜1.牌号牌号H+xx（xx表示表示铜铜的百分含量）的百分含量）32.2.合金相合金相 Cu-Zn Cu-Zn相图相图CuCu基固溶体（基固溶体（FCCFCC），黄铜基体相；），黄铜基体相；CuZnCuZn基固溶体，电子弄得基固溶体，电子弄得2/32/3，bccbcc；Cu5Zn8Cu5Zn8基固溶体，电子浓度基固溶体，电子浓度21/1321/13，复杂，复杂bccbcc。2.合金相合金相 Cu-Zn4 3.3.工业黄铜的性质与应用工业黄铜的性质与应用一般处于一般处于H96-H59H96-H59（如相图所示）（如相图所示）H96-H65H96-H65：黄铜黄铜 H63-H59H63-H59：+黄铜黄铜在在RTRT情况下，情况下，-Cu-Cu的塑性高于的塑性高于-CuZn-CuZn的塑性，强度低于的塑性，强度低于-CuZnCuZn的强度；的强度；在在HTHT下，正好相反。因此，下，正好相反。因此，+黄铜热塑性好，而黄铜热塑性好，而黄铜冷塑黄铜冷塑性好。性好。与紫铜相比，黄铜的强度、塑性均优，工艺性好，抗蚀性好，与紫铜相比，黄铜的强度、塑性均优，工艺性好，抗蚀性好，且价格低。因此用途广、可作各种零件、日用品、管道、散热且价格低。因此用途广、可作各种零件、日用品、管道、散热器、工艺品、炮弹等。器、工艺品、炮弹等。3.工工业业黄黄铜铜的性的性质质与与应应用一般用一般处处于于H96-H59（如相（如相图图所所5二、特殊黄铜二、特殊黄铜加加SnSn、SiSi、AlAl、FeFe、NiNi、AsAs、MnMn、PbPb等，形成特殊黄铜。等，形成特殊黄铜。SiSi、FeFe、NiNi、MnMn改善力学性能改善力学性能SnSn、SiSi、AlAl、FeFe、NiNi、AsAs提高耐蚀性能提高耐蚀性能PbPb改善切削性能。改善切削性能。二、特殊黄二、特殊黄铜铜加加Sn、Si、Al、Fe、Ni、As、Mn、Pb6 1.1.牌号牌号（1）、）、H+第三组元元素符号第三组元元素符号+xx（xx表示铜含量的百分比）表示铜含量的百分比）-y（第三组元含量）（第三组元含量）-z（第四组元含量）（第四组元含量）例如：例如：HSn70-1表示含表示含Cu70%、含、含Zn29%、含、含Sn约约1%的特殊的特殊黄铜黄铜 HFe59-1-1表示含表示含Cu59%、含、含Zn39%、含、含Fe约约1%的特殊黄的特殊黄铜铜（2）、若为铸造黄铜，则）、若为铸造黄铜，则ZH+第三组元元素符号第三组元元素符号+xx（xx表示表示铜含量的百分比）铜含量的百分比）-y（第三组元含量）（第三组元含量）-z（第四组元含量）（第四组元含量）例如：例如：ZHSn70-1表示含表示含Cu70%、含、含Zn29%、含、含Sn约约1%的铸的铸造特殊黄铜。造特殊黄铜。1.牌号（牌号（1）、）、H+第三第三组组元元素符号元元素符号+xx（xx表示表示铜铜7一、锡青铜一、锡青铜 早期青铜仅指锡青铜。现在青铜这个名词以成为除黄铜和白早期青铜仅指锡青铜。现在青铜这个名词以成为除黄铜和白铜之外的铜合金的总称。铜之外的铜合金的总称。5-2 5-2 锡青铜的热处理锡青铜的热处理一、一、锡锡青青铜铜 早期青早期青铜仅铜仅指指锡锡青青铜铜。现现在青在青铜这铜这个名个名词词以以81 1、牌号、牌号QSn+xQSn+x（x x表示表示SnSn含量）含量）-y-y（第三组元含量）（第三组元含量）-z-z（第四（第四组元含量）组元含量）例如例如QSn4-3QSn4-3表示含表示含SnSn约约4%4%，其它元素约，其它元素约3%3%的青铜。的青铜。QH Sn4-3 QH Sn4-3表示含表示含SnSn约约4%4%，其它元素约，其它元素约3%3%的铸造青的铸造青铜。铜。1、牌号、牌号92 2、合金相、合金相 Cu-SnCu-Sn相图相图 2、合金相、合金相 Cu-Sn10CuCu基固溶体（基固溶体（FCCFCC）青铜的基体相，存在退火栾晶；）青铜的基体相，存在退火栾晶；Cu5SnCu5Sn基固溶体，电子浓度基固溶体，电子浓度3/23/2，bccbcc；Cu3SnCu3Sn基固溶体，电子浓度基固溶体，电子浓度7/47/4，fccfcc；Cu31Sn8Cu31Sn8基固溶体，电子浓度基固溶体，电子浓度21/1321/13，复杂立方；，复杂立方；Cu3ZnCu3Zn基固溶体，电子浓度基固溶体，电子浓度7/47/4，密排六方；，密排六方；注意：注意：+（反应慢）一般不出现（反应慢）一般不出现所以：（所以：（1 1）一般合金）一般合金RTRT组织通常为组织通常为+（+）共晶组织）共晶组织 （2 2）SnSn扩散慢，结晶范围宽，偏析严重；扩散慢，结晶范围宽，偏析严重；（3 3）铸锭中易于出现分散缩孔和反偏析（锡汗）现象。）铸锭中易于出现分散缩孔和反偏析（锡汗）现象。Cu基固溶体（基固溶体（FCC）青）青铜铜的基体相，存在退火栾晶；的基体相，存在退火栾晶；113 3、性能、性能(1)(1)不出现不出现相时，相时，SnSn，强度和塑性都，强度和塑性都，出现，出现相时，相时，SnSn，塑性，塑性，而强度，而强度。但是大量的。但是大量的相也会引起相也会引起强度强度。(2)(2)具有良好的抗蚀性能，由于生成了具有良好的抗蚀性能，由于生成了Cu2OCu2O或或2CuCO3Cu2CuCO3Cu（OHOH）薄膜，故可作船舶零件，这也是青）薄膜，故可作船舶零件，这也是青铜器可以长久保持的原因。铜器可以长久保持的原因。(3)(3)铸造工艺性能不好（相对而言的），但因分散缩孔多，铸造工艺性能不好（相对而言的），但因分散缩孔多，体积缩小，可铸造尺寸准确、花纹清晰的工艺。体积缩小，可铸造尺寸准确、花纹清晰的工艺。(4)(4)热轧难，挤压易，通常需要均匀化退火。热轧难，挤压易，通常需要均匀化退火。3、性能、性能(1)不出不出现现相相时时，Sn，强强度和塑性都度和塑性都，出，出现现相相12 5-3铝青铜的热处理铝青铜的热处理当主要添加元素为铝时称为铝青铜。当主要添加元素为铝时称为铝青铜。铝青铜具有良好的机械性能、耐蚀性能和抗磨性能，是各铝青铜具有良好的机械性能、耐蚀性能和抗磨性能，是各种青铜中应用最广泛的一个。种青铜中应用最广泛的一个。5-3铝铝青青铜铜的的热处热处理当主要添加元素理当主要添加元素为铝时为铝时称称131 1、牌号与上述锡青铜相同、牌号与上述锡青铜相同 QAl+xQAl+x（x x表示表示AlAl含量）含量）-y-y（第三组元含量）（第三组元含量）-z-z（第四组（第四组元含量）元含量）例如例如Qal4-3Qal4-3表示含表示含AlAl约约4%4%，其它元素约，其它元素约3%3%的青铜。的青铜。1、牌号与上述、牌号与上述锡锡青青铜铜相同相同 QAl+x（x表示表示Al142 2、合金相、合金相 Cu-Al合金相图合金相图 2、合金相、合金相 15 CuCu基固溶体（基固溶体（FCCFCC），铝青铜的基体相，存在退火栾晶；），铝青铜的基体相，存在退火栾晶；Cu3AlCu3Al基固溶体，电子弄得基固溶体，电子弄得3/23/2，bccbcc；2 2Cu4Al9Cu4Al9基固溶体，电子浓度基固溶体，电子浓度21/13,21/13,复杂立方；复杂立方；慢冷，在慢冷，在565565，+2+2（自回火现象），导致合金脆化；（自回火现象），导致合金脆化；快冷，低铝者，快冷，低铝者，（马氏体）（马氏体）高铝者，高铝者，11或或（均为马氏体）（均为马氏体）通常选择快冷，而且工业铝青铜通常选择快冷，而且工业铝青铜AlAl13%13%，属于低铝者，快冷，属于低铝者，快冷组织为组织为马氏体，但实际铸造组织重也可能有马氏体，但实际铸造组织重也可能有+2+2组织存在。组织存在。Cu基固溶体（基固溶体（FCC），），铝铝青青铜铜的基体相，存在退火的基体相，存在退火163.3.性能性能（1 1）机械性能优于黄铜、锡青铜；）机械性能优于黄铜、锡青铜；（2 2）大气、海水、大多数有机酸中耐蚀性好；）大气、海水、大多数有机酸中耐蚀性好；（3 3）耐磨、耐寒、冲击不产生火花（有油易燃时有利）耐磨、耐寒、冲击不产生火花（有油易燃时有利）3.性能（性能（1）机械性能）机械性能优优于黄于黄铜铜、锡锡青青铜铜；174.4.工业铝青铜工业铝青铜 二元合金二元合金 QAl5,QAl5,、QAl7QAl7（属于单相（属于单相组织，枝晶和栾晶，耐蚀、耐磨、组织，枝晶和栾晶，耐蚀、耐磨、弹性材料，如弹簧）弹性材料，如弹簧）多元合金（通常加多元合金（通常加FeFe、MnMn、NiNi等）等）Qal9-4(Fe):FeQal9-4(Fe):Fe加入，细化组织，加入，细化组织，HBHB，耐磨性，耐磨性，防止自回火，防止自回火，可热处理强化，用于船舶电器零件；可热处理强化，用于船舶电器零件；QAl9-2QAl9-2（MnMn）：）：MnMn加入，耐蚀性加入，耐蚀性，防止自回火，用于海轮上的，防止自回火，用于海轮上的零件；零件；QAl11-6-6QAl11-6-6（FeFe、NiNi）：综合性能最佳，主要用于重要的重型零件，）：综合性能最佳，主要用于重要的重型零件，应用与机械，航空工业的高强耐磨齿轮，可用温度高达应用与机械，航空工业的高强耐磨齿轮，可用温度高达500500。4.工工业铝业铝青青铜铜 18 5-4铍青铜的热处理铍青铜的热处理 铍青铜是硬度、强度最高的、也是综合性能（尤铍青铜是硬度、强度最高的、也是综合性能（尤其是弹性模量高、抗疲劳强度高、耐磨耐蚀、导电导其是弹性模量高、抗疲劳强度高、耐磨耐蚀、导电导热性好，耐寒、无磁性、冲击不差产生火花等）最好热性好，耐寒、无磁性、冲击不差产生火花等）最好的铜合金，的铜合金，h1250-1500Mpah1250-1500Mpa，HB350-400HB350-400，主要用于弹，主要用于弹性零件和耐磨零件。最大问题是性零件和耐磨零件。最大问题是BeBe贵，而且有毒，限贵，而且有毒，限制了它的应用。制了它的应用。5-4铍铍青青铜铜的的热处热处理理 铍铍青青铜铜是硬度、是硬度、强强度最高度最高191 1、牌号与成分、牌号与成分 牌号与锡青铜相同。牌号与锡青铜相同。铍青铜中的铍青铜中的BeBe通常处于通常处于1.5-2.5%1.5-2.5%，虽然少但作用大，溶解，虽然少但作用大，溶解度从高温度从高温Max2.7Max2.7室温室温0.20.2，变化大，而且脱溶有强烈的时效，变化大，而且脱溶有强烈的时效强化效果。强化效果。1、牌号与成分、牌号与成分 牌号与牌号与锡锡青青铜铜相同。相同。202 2、合金相、合金相 Cu-Be相图相图 CuCu基固溶体（基固溶体（FCCFCC），铍青铜的基体相，存在退），铍青铜的基体相，存在退 火栾晶；火栾晶；1Cu2Be1Cu2Be，bccbcc；2Cu2Be2Cu2Be，有序，有序bccbcc（时效强化原因）；（时效强化原因）；2、合金相、合金相 Cu-Be相相图图 Cu基固溶体（基固溶体（FCC）213 3、时效特点、时效特点（1）脱溶序列）脱溶序列过饱和的过饱和的-固溶体固溶体（片状（片状GP区）区）2其中其中（片状（片状GP区）区）发展时强度最高；发展时强度最高；（2）为了达到最高强度，时效温度应不超过）为了达到最高强度，时效温度应不超过330，否则会发生晶界反应，即发生不连续脱溶，不利，否则会发生晶界反应，即发生不连续脱溶，不利于性能。于性能。3、时时效特点效特点225-5 白铜的热处理白铜的热处理以以NiNi为主要合金元素的铜基合金称为白铜。为主要合金元素的铜基合金称为白铜。白铜可分为两类：白铜可分为两类：普通白铜普通白铜Cu-NiCu-Ni二元合金二元合金复杂白铜复杂白铜Cu-Ni-XCu-Ni-X多元合金，（多元合金，（X=NiX=Ni、FeFe、MnMn、AlAl、ZnZn、PbPb等）等）5-5 白白铜铜的的热处热处理理231 1、牌号、牌号（1 1）普通白铜：）普通白铜：B+xxB+xx（xxxx表示表示NiNi含量的百分比）含量的百分比）例如：例如：B19B19表示含表示含NiNi约约19%19%、含、含CuCu约约81%81%的的Cu-NiCu-Ni二元合金二元合金（白铜）（白铜）（2 2）复杂白铜：）复杂白铜：B+B+第三组元元素符号第三组元元素符号+x+x（NiNi的含量）的含量）-y(y(第三组元含量第三组元含量)-z)-z（第四组元含量）（第四组元含量）例如：例如：BZn15-20BZn15-20表示含表示含NiNi约约15%15%、含、含ZnZn约约20%20%、含、含CuCu约约65%65%的复杂白铜的复杂白铜1、牌号、牌号242 2、合金元素的作用与复杂白铜、合金元素的作用与复杂白铜NiNi：与铜形成完全固溶体，：与铜形成完全固溶体，NiNi，电阻，电阻，抗蚀性，抗蚀性，热电势，热电势，普通白铜，普通白铜FeFe：细化晶粒，：细化晶粒，FeFe，抗蚀性，抗蚀性（抗海水冲击腐（抗海水冲击腐蚀明显增强），铁白铜蚀明显增强），铁白铜MnMn：电阻率：电阻率，电阻温度系数，电阻温度系数，锰白铜，锰白铜AlAl：生成：生成Ni3AlNi3Al、Ni2AlNi2Al，热处理可强化，铝白铜，热处理可强化，铝白铜ZnZn：耐蚀性：耐蚀性，颜色银白，锌白铜（亦称中国银、德国，颜色银白，锌白铜（亦称中国银、德国银）银）PbPb：易切削：易切削2、合金元素的作用与复、合金元素的作用与复杂杂白白铜铜253 3、主要应用、主要应用（1 1）结构用白铜：除）结构用白铜：除B0.6B0.6，锰白铜等常作补偿导线、标，锰白铜等常作补偿导线、标准电阻、热电偶等电器电工材料外，其余白铜均可作准电阻、热电偶等电器电工材料外，其余白铜均可作结构件；结构件；（2 2）锰白铜：精密电工仪表材料）锰白铜：精密电工仪表材料 BMn3-12 BMn3-12（锰铜）（锰铜）标准电阻（电桥、电位计）标准电阻（电桥、电位计）BMn40-1.5 BMn40-1.5（康铜）（康铜）电热体、热电偶电热体、热电偶 BMn43-0.5 BMn43-0.5（考铜）（考铜）变阻器、热电偶、补偿导线变阻器、热电偶、补偿导线 等等等等3、主要、主要应应用用265-6 铜及铜合金热处理的特点铜及铜合金热处理的特点一、类型一、类型 铜及铜合金的热处理包括均匀化退火、回复铜及铜合金的热处理包括均匀化退火、回复与再结晶退火、淬火时效等等，但在具体应用中与再结晶退火、淬火时效等等，但在具体应用中不同合金，采用不同的类型。不同合金，采用不同的类型。铝青铜、锆青铜、铬青铜、铍青铜都是热处铝青铜、锆青铜、铬青铜、铍青铜都是热处理可强化合金，淬火时效在铍青铜中很普遍，但理可强化合金，淬火时效在铍青铜中很普遍，但其他则不一定。其他则不一定。5-6 铜铜及及铜铜合金合金热处热处理的特点一、理的特点一、类类型型27二、存在的问题二、存在的问题1 1、低温退火硬化现象、低温退火硬化现象2 2、光亮退火、光亮退火目的：防止氧化、吸气，提高表面质量目的：防止氧化、吸气，提高表面质量在保护性气氛中或真空中退火，保证表面十分漂亮在保护性气氛中或真空中退火，保证表面十分漂亮保护性气氛：水蒸气、分解氨、不完全燃烧的脱水保护性气氛：水蒸气、分解氨、不完全燃烧的脱水氨、氮气、干燥氢、不完全燃烧的煤气或其他可燃氨、氮气、干燥氢、不完全燃烧的煤气或其他可燃气体，但具体选择，与合金本性、种类和退火要求气体，但具体选择，与合金本性、种类和退火要求有关。有关。二、存在的二、存在的问题问题28铜铜合金的合金的热处热处理理课课件件29