铜的种类
黄铜:黄铜是铜与锌的合金,因色黄而得名。黄铜的机械性能和耐磨性能都很好,可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。黄铜敲起来声音好听,因此锣、钹、铃、号等乐器都是用黄铜制做的。按照化学成分,黄铜分为普通铜和特殊黄铜两种。
(1)普通黄铜是铜锌二元合金。由于塑性好,适于制造板材、棒材、线材、管材及深冲零件,如冷凝管、散热管及机械、电器零件等。铜的平均含量为62%和59%的黄铜也可进行铸造,称为铸造黄铜。
(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、硅、锰、铅、锡等元素,就形成了特殊黄铜。如铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜、硅黄铜、锰黄铜等。
铅黄铜的切削性能优良,耐磨性好,广泛用于制造钟表零件,经铸造制作轴瓦和衬套。
锡黄铜在铜锌合金基础上加入锡的黄铜。锡黄铜在淡水及海水中均耐腐蚀,泛称海军黄铜。一般锡黄铜含锡量为1%,含锡过多,降低合金的塑性。按合金中的含锌量,分为α锡黄铜,(α+β)锡黄铜。单相锡黄铜如70Cu-29Zn-1Sn,具有良好的力学性能,软态的拉伸强度为350MPa,伸长率为60%,冷加工性能优异,能承受热轧和热挤,但不可热冲及热锻。广泛用于船舶、热电厂的高强耐蚀冷凝管。此种合金有应力腐蚀破裂倾向,因此冷加工的管材必须低温退火以消除应力。(α+β)锡黄铜如62Cu-37Zn-1Sn,有良好的力学性能,软态的拉伸强度为380MPa,延伸率40%,可进行冷、热压力加工,易切削,焊接性好,在海水中有较高的耐蚀性,适用于船舶零件,与海水、汽油等接触的零件。
铝黄铜中的铝能提高黄铜的强度和硬度,提高在大气中的抗蚀性,铝黄铜用于制造耐蚀零件。
硅黄铜中的硅能提高铜的力学性能、耐磨性的耐蚀性,硅黄铜主要用于制造海船零件及化工机械零件。
航海黄铜:铜与锌、锡的合金,抗海水侵蚀,可用来制作船的零件、平衡器。
青铜:原指铜锡合金,但工业上都习惯称含铝、硅、铅、铍、锰等的铜合金也为青铜,所以青铜实际上包括锡青铜、铝青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。青铜也分为压力加工青铜和铸造青铜两类。
(1)锡青铜以锡为主要合金元素的铜基合金称锡青铜。工业中使用的锡青铜,锡含量大多在3%~14%之间。锡含量小于5%锡青铜适于冷加工使用;锡含量为5%~7%的锡青铜适于热加工;锡含量大于10%的锡青铜适于铸造。锡青铜在造船、化工、机械、仪表等工业中广泛应用,主要用以制造轴承、轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件以及抗蚀、抗磁零件等。
(2)铝青铜以铝为主要合金元素的铜基合金称铝青铜。铝青铜的力学性能比黄铜和锡青铜高。实际应用的铝青铜的铝含量在5%~12%之间,含铝为5%~7%的铝青铜塑性最好,适于冷加工使用。铝含量大于7%~8%后,强度增加,但塑性急剧下降,因此多在铸态或经热加工后使用。铝青铜的耐磨性以及在大气、海水、海水碳酸和大多数有机酸中的耐蚀性,均比黄铜和锡青铜高。铝青铜可制造齿轮、轴套、蜗轮等高强度抗磨零件以及高耐蚀性弹性元件。
(3)铍青铜 以铍为基本元素的铜合金称铍青铜。铍青铜的含铍量为1.7%~2.5%。铍青铜的弹性极限、疲劳极限都很高,耐磨性和抗蚀性优异,具有良好的导电性和导热性,还具有无磁性、受冲击时不产生火花等优点。铍青铜主要用于制作精密仪器的重要弹簧、钟表齿轮、高速高压下工作的轴承、衬套以及电焊机电极、防爆工具、航海罗盘等重要机件。
磷青铜:铜与锡、磷的合金,坚硬,可制弹簧。
白铜:铜与镍的合金,其色泽和银一样,银光闪闪,不易生锈。常用于制造电器、仪表和装饰品
特殊黄铜的性能:特殊黄铜中的α相及β相是多元复杂固溶体,其强化效果较大,而普通黄铜中的α及β相是简单的Cu-Zn固溶体,其强化效果较低,这些可人表5所列数据看出。虽然锌当量相当,多元固溶体与简单二元固溶体的性质是不一样的。所以,少量多元强化是提高合金性能的一种途径。
普通黄铜与特殊黄铜的性能比较
几种常用的特殊变形黄铜的组织和压力加工性能
锡黄铜:(70Cu-29Zn-1Sn,62Cu-37Zn-1Sn)黄铜中加入锡,可明显提高合金的耐热性,特别是提高抗海水腐蚀的能力,故锡黄铜有“海军黄铜”之称。
锡能溶入铜基固溶体中,起固溶强化作用。但是随着含锡量的增加,合金中会出现脆性的r相(CuZnSn化合物),不利于合金的塑性变形,故锡黄铜的含锡量一般在0.5%~1.5%范围内。
常用的锡黄铜有HSn70-1,HSn62-1,HSn60-1等。前者是α合金,具有较高的塑性,可进行冷、热压力加工。后两种牌号的合金具有(α+β)两相组织,并常出现少量的r相,室温塑性不高,只能在热态下变形。
锰黄铜:锰在固态黄铜中有较大的溶解度。黄铜中加入1%~4%的锰,可显著提高合金的强度和耐蚀性,而不降低其塑性。
锰黄铜具有(α+β)组织,常用的有HMn58-2,冷、热态下的压力加工性能相当好。
铁黄铜:铁黄铜中,铁以富铁相的微粒析出,作为晶核而细化晶粒,并能阻止再结晶晶粒长大,从而提高合金的机械性能和工艺性能。铁黄铜中的铁含量通常在1.5%以下,其组织为(α+β),具有高的强度和韧性,高温下塑性很好,冷态下也可变形。常用的牌号为Hfe59-1-1。
镍黄铜:镍与铜能形成连续固溶体,显著扩大α相区。黄铜中加入镍可显著提高黄铜在大气和海水中的耐蚀性。镍还能提高黄铜的再结晶温度,促使形成更细的晶粒。
镍黄铜牌号:NCu40-2-1,NCu28-1-1,NCu28-2.5-1.5,NCu30,NCu30-3-0.5,NCu35-1.5-1.5
HNi65-5镍黄铜具有单相的α组织,室温下具有很好的塑性,也可在热态下变形,但是对杂质铅的含量必须严格控制,否制会严重恶化合金的热加工性能。
普通黄铜的性能及用途:
H63 国标黄铜;适用于冷态下压力加工,宜于进行焊接和钎焊。易抛光,是进行拉丝、扎制、弯曲等成型地主要合金。用于螺钉、酸洗用的圆辊等。
H65 国标黄铜;性能介于H68和H62之间,价格比H68便宜,也有较高的强度和塑性,能良好地承受冷、热压力加工,有腐蚀破裂倾向。用于小五金、日用品、小弹簧、螺钉、铆钉和机械零件。 H68 国标黄铜;有极为良好的塑性(是黄铜中最佳者)和较高的强度,切削加工性能好,易焊接,对一般腐蚀非承安定,但易产生开裂。是普通黄铜中应用最为广泛的一个品种。用于复杂的冷冲件和深冲件,如散热器外壳、导管、波纹管、弹壳、垫片等。
H70 中性黄铜;有极为良好的塑性(是黄铜中最佳者)和较高的强度,切削加工性能好,易焊接,对一般腐蚀非承安定,但易产生开裂。用于复杂的冷冲件和深冲件,如散热器外壳、导管、波纹管、弹壳、垫片。
H75 中性黄铜;有相当好的力学性能、工艺性能和耐蚀性能。能很好地在热态和冷态下压力加工。在性能和经济上居于H80、H70之间。用于低载荷耐蚀弹簧。
H80 高精黄铜;性能和H85相似,但强度较高,塑性也较好,在大气、淡水及海水中有较高的耐蚀性。用于造纸网、薄壁管、波纹管及房屋建筑用品。
H85 高精黄铜;具有较高的强度,塑性好,能很好地承受冷、热压力加工,焊接和耐蚀性能也都。用于冷凝和散热用管、虹吸管、蛇形管、冷却设备制件。
H90 高精黄铜;性能和H96相似,但强度较H96稍高,可镀金属挤途敷珐琅。用于供水及排水管、奖章、艺术品、水箱带以及双金属片。
H96 高精黄铜;强度比紫铜高(但在普通黄铜中,她是最低的),导热、导电性好,在大气和但是中有高的耐蚀性,且有良好的塑性,易于冷、热压力加工,易于焊接、锻造和镀锡,无应力腐蚀破裂倾向。在一般机械制造中用作导管、冷凝管、散热器管、散热片、汽车水箱带以及导电零件等