第十四章 铸造铜合金

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1、第十四章铸造铜合金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(Cu2O)、孔雀石[CuCO3Cu(OH)2]、蓝铜矿[2CuCO3Cu(O

2、H)2]、硅孔雀石(CuSiO32H2O)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。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mm2/m，线性膨胀数17.6×10-6/℃，导热率0-100℃399W/mk。软态280MPA，延伸率≥40%概述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

3、.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。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。纯铜本章主要内容1、铸造锡青铜2、铸造铝青铜3、铸造铅青铜4、其他青铜5、铸造黄铜6、铜合金成分优化设计第一节铸造锡青铜一、Cu-Sn二元合金的成分、组织存在相：α、βCu5Sn、γCuSn、δCu31Sn8室温组织：平衡态α+（α+ε）铸态α+（α+δ）存在晶内偏析，组织疏松，塑性差，但有利于耐磨二、Cu-Sn二元合金的性能及工

4、艺特点1、性能2、工艺特点收缩性小，反偏析，冒锡汗热裂3、应用形状复杂的铸件、艺术铸件等加合金元素P、Zn、Pb等提高力学性能，铸造性能，耐磨性，切削加工性三、常用特殊锡青铜1、ZCuSn10P1锡青铜磷作用：生成Cu3P提高硬度，脱氧，提高流动性。产生氢，要求干型耐磨性好，用于耐磨零件，重载、高速。2、ZCuSn10Zn2锡青铜锌的作用：减轻缩孔缩松，提高致密性，提高铸造性能，固溶强化。耐磨性好，用于耐磨零件，中载，耐蚀3、ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜铅的作用：独立存在，软质点润滑耐磨，填充缩孔缩松，提高且削加工性。耐磨性好，用于耐磨零件，中等载荷转速轴承等。第二节铸造铝青

5、铜一、Cu-Al二元合金的成分组织1、组织α、βCu3Al（快冷）α+γ2Cu32Al19（平衡）2、性能力学性能，耐磨，耐蚀收缩大组织致密，流动性好3、缓冷脆性缓冷：β分解成γ2网状分布工艺措施：快冷加合金元素：稳定β、扩大α区Fe，MnNi二、常用特殊铝青铜1、ZCuAl10Fe3铝青铜Fe作用：异质晶核细化，阻滞三相共析β--α+γ2+k，扩大α相区。性能应用：中等载荷、低速。便宜2、ZCuAl9Mn3铝青铜Mn作用：提高β相稳定性，细化晶粒消除缓冷脆性，溶入α相强化合金。性能应用：中等载，荷耐磨，化工高压阀门。3、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2铝青铜Ni溶入α相提高耐

6、蚀性，耐海水腐蚀，强度高（锰高β+Cu3Mn2Al）。性能应用：机械性能高，耐蚀，应用大型舰船等。抗海生物附着能力差4、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铝青铜镍高锰低，耐蚀性提高,力学性能不低。性能应用：同上，抗海生物附着能力强。第三节铸造铅青铜一、成分组织不溶混合二、性能应用力学性能差，耐磨性好，摩擦系数低轴承衬瓦，300℃以下第四节其他青铜一、铍青铜1、组织α+γ2CuBe有序固溶体2、性能强度高，弹性极限高耐磨性好撞击不产生火花工艺性差3、应用二、铜锰高阻尼合金强如钢、声如木阻尼：是指任何振动系统在振动中，由于外界作用/或系统本身固有的原因引起振动幅度逐渐下降的特性，以及此

7、一特性的量化表征称为阻尼。4.3.3白铜耐蚀性、耐热性、耐寒性好，中等强度，高塑性，能冷、热压加工，还有很好的电学性能，用作结构材料外、高电阻和热电偶合金。按用途分为结构自铜和电工白铜。结构白铜：具有很好的耐蚀性，优良的机械性能和压力加工性能，焊接性好，用于造船、电力、化工及石油等部门中制造冷凝管、蒸发器、热交换器和各种高强耐蚀件等。普通白铜：即Cu-Ni二元合金。铜与镍形成无限固溶体，为单相固溶体。普通白铜在各种腐蚀介质中有极高的化学稳定性，广泛应用于海船、医疗器械、化工等。普通白铜的冷热