铜及铜合金课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,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,1 概述,2 纯铜,3 铜合金,4 铜合金的应用,铜及铜合金1 概述,1,4.1 概述,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35。,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（0.53）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（835）的精矿砂。,4.1 概述 铜是人类最早使用的金属。早在史前时,2,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%,4.1 概述,纯铜：面心立方晶格，原子量 63.54，密度8.9，熔点10,3,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。,1 概述,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,4,1 概述,1 概述,5,工业,纯铜,纯铜为紫色，又称紫铜。工业纯铜分为4种：T1、T2、T3、T4。编号越大，纯度越低。,工业纯铜除配制铜合金和其他合金外，主要用于电器工业，制造电线、电缆、电刷、铜管、散热器、冷凝器、通信器材以及抗磁、防磁仪器等。,纯铜的强度低，不宜用作结构材料,工业纯铜 纯铜为紫色，又称紫铜。工业纯,6,铜及铜合金的特点,优良的物理、化学性能。导电、导热性能好、耐腐,蚀等，是抗磁材料。,加工性能好。容易冷热成形，铸造铜合金铸造性能好。,具有某些特殊力学性能。比如优良的减摩性和耐摩性,高的弹性极限和疲劳强度。,色泽美观。,铜及铜合金的特点 优良的物理、化学,7,3 铜合金,铜合金分类及强化方法,铜合金：黄铜、白铜，青铜。,黄铜：,以Zn为主要合金元素。良好的加工性能，良的铸造性能，耐腐蚀性能也好。,白铜,：,以Sn为主要合金元素。用于铸造形状复杂的零件。抗腐蚀性比黄铜还好。,以B表示。,如：BlO为10Ni、余为铜；B30为30%Ni、余Cu的铜镍合金。,青铜,：除黄铜、白铜之外的铜合金。,以Ni为主要合金元素。具有较好的强度和塑性，能进行冷加工变形，抗腐蚀性能也好。,3 铜合金铜合金分类及强化方法 铜合金：黄铜、白,8,二、黄铜,以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。,黄铜按化学成分可分为,普通黄铜,和,特殊黄铜,。,按工艺可分为,压力加工黄铜,和,铸造黄铜,。,黄铜铸件,黄铜棒,二、黄铜黄铜铸件黄铜棒,9,3 铜合金,黄铜,一 黄铜,普通黄铜,Zn的质量分数的影响,Zn32%时，塑性下降；,Zn=40%45%时，强度最高；,Zn45%时，塑性和强度均急剧下降。,3 铜合金黄铜一 黄铜,10,普通黄铜的代号及牌号,H62表示Cu的平均质量分数为62%，其余为Zn,的普通加工黄铜。,ZCuZn38，其含义是,w,Zn,38%，其余为Cu的铸造黄铜。,H80 金色黄铜，装饰件，薄管。,H62,、,H59 强度较高，作零件，标准件，焊接件，冲压件。,H96 冷凝管、热交换器、散热器，计算机插件等。,H70 “三七黄铜”弹壳、套管和复杂深冲零件(H68)。,普通黄铜的用途,普通黄铜的代号及牌号 H62表示Cu的平均质量分数为62%,11,单相黄铜,塑性好。,常用牌号有H80、H70、,H68。,适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。,两相黄铜,热塑性好,强度高.,常用牌号有H59、H62。,适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。,冷凝器管,汽车机油泵衬套,单相黄铜塑性好。冷凝器管汽车机油泵衬套,12,2、特殊黄铜,在普通黄铜的基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素形成特殊黄铜。,压力加工特殊黄铜的牌号为：,H,(黄),+主加元素符号,(Zn除外),+铜平均百分含量+主加元素平均百分含量,如HPb59-1.,铸造特殊黄铜,ZCuZn38Mn2Pb2,特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。,黄铜制品,黄铜棒,2、特殊黄铜黄铜制品黄铜棒,13,合金元素的影响,Pb改善切削加工性和耐磨性；,Si改善铸造性能，提高强度和耐蚀性；,A1提高强度、硬度和耐蚀性；,Sn、Al、Si、Mn提高耐蚀性，减少应力腐蚀破裂。,特殊黄铜的代号、牌号与应用,HSn62-1表示,w,Cu,62%，,w,Sn,1%，其余为Zn的加工锡黄铜。,ZCuZn40Mn3Fe1，表示,w,Zn,40%、,w,Mn,3%,w,Fe,1%、其余为Cu的铸造特殊黄铜。,合金元素的影响 Pb改善切削加工性和耐磨性；,14,常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等。,主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。,常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1,15,Pb黄铜：HPb60-1 切削性能好，耐磨性好钟表零件,Sn黄铜：HSn90-1 HSn62-1 耐蚀性好,船舶零件。海军黄铜,Al黄铜：HAl 77-2 HAl60-1-1,耐蚀性好，强度和硬度高船舶零件，机械及电机零件。,Si 黄铜 HSi80-3,耐蚀性好，机械性能好，切削性好，耐磨性好,船舶零件，机械及化工零件,其它还有锰黄铜，铁黄铜，镍黄铜。主要用于船舶零件,Pb黄铜：HPb60-1 切削性能好，耐磨性好钟表零件,16,消除加工黄铜的加工硬化现象。,(3)黄铜的热处理,去应力退火,：将黄铜制件加热到200300，保温后缓冷。,消除应力，防止应力腐蚀破裂及切削加工后的变形。,再结晶退火：,一般是将黄铜制件加热到500700，,保温后缓冷.,消除加工黄铜的加工硬化现象。(3)黄铜的热处理 去应力退火,17,H70黄铜的铸态组织及变形后退火组织,H70黄铜的铸态组织及变形后,18,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.,白铜件,二、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,19,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。,康铜热偶,白铜型材,特殊白铜是在普通白铜基础上添加Zn、Mn、Al等元素形成的，,20,三、青铜,除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。,压力加工青铜的牌号为：,Q+主加元素符号及其平均百分含量+其他元素平均百分含量,如QSn4-3(含4%Sn、3%Zn).,常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。,青铜制品,三、青铜青铜制品,21,1、锡青铜,是以锡为主加元素的铜合金，锡含量一般为314%。,锡青铜铸造流动性差，铸件密度低，易渗漏，但体积收缩率在有色金属中最小。,锡青铜耐蚀性良好，在大气、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸和氨水中的耐蚀性较差。,锡青铜锭,Cu-Sn相图,1、锡青铜锡青铜锭Cu-Sn相图,22,常用牌号有QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。,主要用于耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。,锡青铜管,船用青铜软管快速接头阀(锡青铜阀体、阀盖),常用牌号有QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10,23,2、铝青铜,以铝为主加元素的铜合金，铝含量为512%。,强度、硬度、耐,大型水力发电设备中的抗磨环,磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。,常用牌号有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。,主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。,2、铝青铜大型水力发电设备中的抗磨环 磨性、耐热性及耐,24,3、铍青铜,以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.72.5%。,固溶强化效果好，具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵.,铍青铜制品,常用牌号有QBe2、QBe1.7、QBe1.9等。,用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件.,3、铍青铜铍青铜制品常用牌号有QBe2、QBe1.7、QBe,25,加工黄铜,和,铸造黄铜,黄铜铸件,黄铜棒,4.4 铜合金的应用,铜管,铜与黄铜带,加工黄铜和铸造黄铜 黄铜铸件黄铜棒4.4 铜合金的应用铜管,26,单相黄铜,塑性好：,H80、H70、H 68,。,适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等,。,两相黄铜,热塑性好,强度高：,H59、H62。,适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。,冷凝器管,汽车机油泵衬套,4.4 铜合金的应用,单相黄铜塑性好：H80、H70、H 68。适于制造冷变形零,27,HPb63-3、,HAl60-1-1、,HSn62-1、,HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等。,主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。,4.4 铜合金的应用,HPb63-3、4.4 铜合金的应用,28,QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。,耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。,锡青铜管,船用青铜软管快速接头阀(锡青铜阀体、阀盖),青铜制品,4.4 铜合金的应用,QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。,29,以铝为主加元素的铜合金，铝含量为5,11%。,强度、硬度、耐,磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。,大型水力发电设备中的抗磨环,QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。,主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。,4.4 铜合金的应用,大型水力发电设备中的抗磨环 QAl5、QAl7、ZCuA,30,铍青铜,以铍