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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,铜及铜合金,纯铜：面心立方晶格，原子量,63.54,，密度,8.9,，熔点,1083,电阻率,0.01673,欧姆,mm,2,/m,，线性膨胀数,17.610-6/,，导热率,0-100 399W/mk,。软态,280MPA,，延伸率,40%,铜是人类最早使用的金属,。早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,并用获取的铜制造武器、工具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。,铜存在于,地壳和海洋,中。铜在地壳中的含量约为,0.01,，在个别铜矿床中，铜的含量可以达到,3,5,。,自然界中的铜，多数以,化合物即铜矿物,存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。,铜矿石分为三类： （,1,）硫化矿，如黄铜矿,(CuFeS2),、斑铜矿,(Cu5FeS4),和辉铜矿,(Cu2S),等。 （,2,）氧化矿，如赤铜矿,(Cu,2,O),、孔雀石,CuCO,3,Cu(OH),2,、蓝铜矿,2CuCO,3,Cu(OH),2,、硅孔雀石,(CuSiO,3,2H,2,O),等。,（,3,）自然铜。铜矿石中铜的含量,1,左右（,0.5,3,）便有开采价值，因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去，而得到含铜量较高（,8,35,）的精矿砂。,从铜矿中开采出来的铜矿石，经过选矿成为含铜品位较高的铜精矿或者说是铜矿砂，铜精矿需要经过冶炼提成,才能成为精铜及铜制品,.,目前，世界上铜的冶炼方式主要有两种：,火法冶炼,与,湿法冶炼,1,火法,:,通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。除了铜精矿之外,废铜做为精炼铜的主要原料之一，包括旧废铜和新废铜，旧废铜来自旧设备和旧机器，废弃的楼房和地下管道；新废铜来自加工厂弃掉的铜屑,(,铜材的产出比为,50,左右,),一般废铜供应较稳定，废铜可以分为：裸杂铜,:,品位在,90,以上；黄杂铜（电线）,:,含铜物料（旧马达、电路板）；由废铜和其他类似材料生产出的铜，也称为再生铜。,2,湿法,:,一船适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。,铜及铜合金具有以下性能特点。,1,有优异的物理化学性能。纯铜导电性、导热性极佳，许多铜合金的导电、导热性也很好；铜及铜合金对大气和水的抗腐蚀能力也很高；铜是抗磁性物质。,2,有良好的加工性能。铜及某些铜合金塑性很好，容易冷、热成型；铸造铜合金有很好的铸造性能。,3,有某些特殊的机械性能。例如优良的减摩性和耐磨性（如青铜及部分黄铜）；高的弹性极限及疲劳极限（铍青铜等）。,4,色泽美观。,由于有以上优良性能，铜及铜合金在电气工业、仪表工业、造船工业及机械制造工业部门中获得了广泛的应用。但铜的储藏量较小，价格较贵，属于应节约使用的材料之一，只有在特殊需要的情况下，例如要求有特殊的磁性、耐蚀性、加工性能、机械性能以及特殊的外观等条件下，才考虑使用。,50,年内将开采殆尽的矿种有：,金刚石（,6,年）；,铅（,10,年）；,银（,16,年）；,金（,18,年）；,石膏（,21,年）；,锌（,22,年）；,石墨（,22,年）；,锑（,24,年）；,硫（,24,年）；,铜（,26,年）；,重晶石（,26,年）；,硼（,38,年）；,石油（,40,年）；,钼（,42,年）；,锡（,44,年）；,镍（,46,年）。,50-100,年间将开采殆尽的矿种有：,天然气（,64,年）；,钨（,64,年）；,磷（,79,年）；,钛（,95,年）；,锰（,97,年）。,100-200,年间将开采殆尽的矿种有：,铀（,110,年）；,石棉（,126,年）；,铁（,150,年）；,钴（,166,年）；,铝（,192,年）。,纯铜（紫铜）,纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后，外观呈紫红色，故常称为紫铜。纯铜主要用于制作电工导体以及配制各种铜合金。,工业纯铜中含有锡、铋、氧、硫、磷等杂质，它们都使铜的导电能力下降。铅和铋能与铜形成熔点很低的共晶体（,Cu,Pb,）和（,Cu,Bi,），共晶温度分别为,326,和,270,，分布在铜的晶界上。进行热加工时（温度为,820-860,），因共晶体熔化，破坏晶界的结合，使铜发生脆性断裂（热裂）。硫、氧与铜也形成共晶体（,Cu,Cu,2,S,）和（,Cu,Cu,2,O,），共晶温度分别为,1067,和,1065,，因共晶温度高，它们不引起热脆性。但由于,Cu,2,S,、,Cu,2,O,都是脆性化合物，在冷加工时易促进破裂（冷脆）。,工业纯铜的牌号及应用,纯铜含铜,99.90-99.99%,，加工铜国家标准有,9,个牌号：,3,个纯铜牌号、,3,个无氧铜牌号、,2,个磷脱氧铜牌号、,1,个银铜牌号；高纯铜纯度可达,99.99%,99.9999%,，又称为,4N,、,5N,、,6N,铜。,工业纯铜的牌号用字母,T,加上序号表示，如,T1,，,T2,，,T3,等，数字增加表示纯度降低。,无氧铜用,“,T,”,和,“,U,”,加上序号表示，如,TUl,、,TU2,。,主要用来制作电真空器件及高导电性铜线。这种导线能抵抗氢的作用，不发生氢脆现象。导电率高，加工性能和焊接性能、耐蚀性能和低温性能均好。,用磷和锰脱氧的无氧铜，在,TU,后面加脱氧剂化学元素符号表示，如,TUP,、,TUMn,。,根据杂质的含量，工业纯铜可分为四种：,T1,、,T2,、,T3,、,T4,。“,T”,为铜的汉语拼音字头，编号越大，纯度越低。工业纯铜的牌号、成分及用途见表,:,紫铜加工产品的牌号、成分及用途,黄 铜,铜锌合金或以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜具有良好的塑性和耐腐蚀性，良好的变形加工性能和铸造性能，在工业中有很强的应用价值。按化学成分的不同，黄铜可分为普通黄铜和特殊黄铜两类。表是常用黄铜的牌号、成分、性能和用途。,1,普通黄铜,普通黄铜是铜锌二元合金。,相是锌溶于铜中的固溶体，其溶解度随温度的下降而增大。,相具有面心立方晶格，塑性好，适于进行冷、热加工，并有优良的铸造、焊接和镀锡的能力。,相是以电子化合物,CuZn,为基的有序固溶体，具有体心立方晶格，性能硬而脆。,Cu-Zn,二元相图,黄铜的含锌量对其机械性能有很大的影响。当,Zn30%,32%,时，锌完全固溶于铜中形成,相，随着含锌量的增加，强度和延伸率都升高；,当,Zn32%,后，因组织中出现,相，强度继续增加，而塑性开始下降，,强度在,Zn=45%,附近达到最大值。,含,Zn,更高时，黄铜的组织全部为,相，强度与塑性急剧下降。,普通黄铜分为单相黄铜和双相黄铜两种类型。,从变形特征来看，单相黄铜适宜于冷加工，而双相黄铜只能热加工。,常用的单相黄铜牌号有,H80,、,H70,、,H68,等，“,H”,为黄铜的汉语拼音字首，数字表示平均含铜量。它们的组织为,，塑性很好，可进行冷、热压力加工，适于制作冷轧板材、冷拉线材、管材及形状复杂的深冲零件。,常用双相黄铜的牌号有,H62,、,H59,等，退火状态组织为,。由于室温,相很脆，冷变形性能差，而高温,相塑性好，因此它们可以进行热加工变形。通常双相黄铜热轧成棒材、板材，再经机加工制造各种零件。,单相黄铜,两相黄铜,普通黄铜,Cu-Zn,二元合金，性能与含锌量有关,表示方法：,常用牌号及应用,H80,、,H92,：艺术装饰品、纪念章、镀层、散热器、双金属片,H68,：冷冲压管、套类零件，如弹壳、冷凝器管、散热器管,H62,：工业上应用较多，散热器、油管、垫片、螺钉、弹簧等,H 90,含铜量,W,Cu = 90%,黄铜,2,特殊黄铜,为了获得更高的强度、抗蚀性和良好的铸造性能，在铜锌合金中加入铝、铁、硅、锰、镍等元素，形成各种特殊黄铜。,黄铜铸件,黄铜棒,特殊黄铜的编号方法是：“,H,主加元素符号铜含量主加元素含量”。,例如：,HPb60-1,表示平均成分为,60%Cu,，,1%Pb,，余为,Zn,的铅黄铜；,特殊黄铜可分为压力加工黄铜（以黄铜加工产品供应）和铸造黄铜两类，其中铸造黄铜在编号前加“,Z”,。,ZCuZn31Al2,表示平均成分为,31%Zn,，,2%Al,，余为,Cu,的铝黄铜。,锡黄铜：,锡可显著提高黄铜在海洋大气和海水中的抗蚀性，也可使黄铜的强度有所提高。压力加工锡黄铜广泛应用于制造海船零件。,铅黄铜：,铅能改善切削加工性能，并能提高耐磨性。铅对黄铜的强度影响不大，略为降低塑性。压力加工铅黄铜主要用于要求有良好切削加工性能及耐磨的零件（如钟表零件），铸造铅黄铜可以制作轴瓦和衬套。,铝黄铜：,铝能提高黄铜的强度和硬度，但使塑性降低。铝能使黄铜表面形成保护性的氧化膜，因而改善黄铜在大气中的抗蚀性。铅黄铜可制作海船零件及其它机器的耐蚀零件。铅黄铜中加入适量的镍、锰、铁后，可得到高强度、高耐蚀性的特殊黄铜，常用于制作大型蜗杆、海船用螺旋桨等需要高强度、高耐蚀性的重要零件。,硅黄铜：,硅能显著提高黄铜的机械性能、耐磨性和耐蚀性。硅黄铜具有良好的铸造性能，并能进行焊接和切削加工。主要用于制造船舶及化工机械零件。,锰黄铜：,锰能提高黄铜的强度，不降低塑性，也能提高在海水中及过热蒸汽中的抗蚀性。锰黄铜常用于制造海船零件及轴承等耐磨部件。,铁黄铜：,黄铜中加入铁，同时加入少量的锰，可起到提高黄铜再结晶温度和细化晶粒的作用，使机械性能提高，同时使黄铜具有高的韧性、耐磨性及在大气和海水中优良的抗蚀性，因而铁黄铜可以用于制造受摩擦及受海水腐蚀的零件。,镍黄铜：,镍可提高黄铜的再结晶温度和细化其晶粒，提高机械性能和抗蚀性，降低应力腐蚀开裂倾向。镍黄铜的热加工性能良好，在造船工业、电机制造工业中广泛应用。,青 铜,青铜原指铜锡合金，但是，工业上习惯把铜基合金中不含锡而含有铝、镍、锰、硅、铍、铅等特殊元素组成的合金也叫青铜。所以青铜实际上包含锡青铜、铝青铜、铍青铜和硅青铜等。,青铜也可分为压力加工青铜（以青铜加工产品供应）和铸造青铜两类。,青铜的编号规则是：“,Q,主加元素符号主加元素含量（其它元素含量）”，“,Q”,表示青的汉语拼音字头。如,QSn4-3,表示成分为,4%Sn,、,3%Zn,、其余为铜的锡青铜。铸造青铜的编号前加“,Z”,。,1,锡青铜,锡青铜是我国历史上使用得最早的有色合金，也是最常用的有色合金之一。,当,Sn5%,6%,时，,Sn,溶于,Cu,中，形成面心立方晶格的,固溶体，随着含锡量的增加，合金的强度和塑性都增加。,当,Sn5%,6%,时，组织中出现硬而脆的,相（以复杂立方结构的电子化合物,Cu,31,Sn,8,为基的固溶体），虽然强度继续升高，但塑性却会下降。,当,Sn,20%,时，由于出现过多的,相，使合金变得很脆，强度也显著下降。因此，工业上用的锡青铜的含锡量一般为,3%,14%,。,Sn,5%,的锡青铜适宜于冷加工使用，含锡,5%,7%,的锡青铜适宜于热加工，大于,10%Sn,的锡青铜适合铸造。,锡青铜的性能,：,良好的耐蚀性、减磨性、抗磁性和低温韧性，在大气、海水、蒸气、淡水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在亚硫酸钠、酸和氨水中的耐蚀性较差。,常用锡青铜,：,QSn4-3,、,ZCuSn10Pb1,等，主要用于制造弹性元件、耐磨零件、抗磁及耐蚀零件，如弹簧、轴承、齿轮、蜗轮、垫圈等。,除,Sn,以外，锡青铜中一般含有少量,Zn,、,Pb,、,P,、,Ni,等元素。,Zn,提高低锡青铜的机械性能和流动性。,Pb,能改善青铜的耐磨性能和切削加工性能，却要降低机械性能。,Ni,能细化青铜的晶粒，提高机械性能和耐蚀性。,P,能提高青铜的韧性、硬度、耐磨性和流动性。,2,铝青铜,以铝为主要合金元素的铜合金称为铝青铜。,Al,的质量分数应控制在,12%,以下。,铝青铜的强度和抗蚀性比黄铜和锡青铜还高，它是锡青铜的代用品，常用来制造弹簧、船舶零件等。,铝青铜可通过热处理进行强化。,其强化原理是利用淬火能获得类似钢的马氏体的介稳定组织，使合金强化。,铝青铜有良好的铸造性能。在大气、海水、碳酸及大多数有机酸中具有比黄铜和锡青铜更高的耐蚀性，此外，还有耐磨损、冲击时不发生火花等特性。,但铝青铜也有缺点，它的体积收缩率比锡青铜大，铸件内容易产生难熔的氧化铝，难于钎焊，在过热蒸汽中不稳定。,3,铍青铜,以铍为合金化元素的铜合金称为铍青铜。,铍青铜的含铍量在,1.7%,2.5%,之间，铍溶于铜中形成,固溶体，固溶度随温度变化很大，它是唯一可以固溶时效强化的铜合金，经过固溶处理和人工时效后，可以得到很高的强度和硬度。,热处理强化后的抗拉强度可高达,1250,1500MPa,，,HB,可达,350,400,，远远超过任何铜合金，可与高强度合金钢媲美。,铍青铜具有很高的弹性极限、疲劳强度、耐磨性和抗蚀性，导电、导热性极好，并且耐热、无磁性，受冲击时不发生火花。因此铍青铜常用来制造各种重要弹性元件，耐磨零件（钟表齿轮，高温、高压、高速下的轴承）及防爆工具等。但铍是稀有金属，价格昂贵，在使用上受到限制。,4.,白铜,以,镍,为主要合金元素的铜合金称,白铜,。分,普通白铜,和,特殊白铜,。,普通白铜,是,Cu-Ni,二元合金，具有,较高的耐蚀性 和抗腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。,普通白铜牌号：,B+,镍的平均百分含量，如,B5,。,常用牌号有,B5,、,B19,等 。,用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械,仪表零件及冷凝器,蒸馏器,热交换器等。,特殊白铜,是在普通白铜基础上添加,Zn,、,Mn,、,Al,等元素形成的，分别称,锌白铜、锰白铜、铝白铜,等。,其,耐蚀性、强度和塑性高，成本低。,常用牌号如,BMn40-1.5(,康铜,),、,BMn43-0.5(,考铜,),。,用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。,
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