一、铜及铜合金的性能特点

纯铜呈紫红色，故又称紫铜，其密度为8.9g/cm3，熔点为1083℃；具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性；具有优良的导电性和导热性；在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。纯铜的强度不高（sb =200~250MPa），硬度较低（HB40~50），塑性好（d=45~50%）。经冷变形后，其强度可提高到400~450MPa，硬度达HB100~200，但伸长率下降。纯铜主要用于配制铜合金，制作导电、导热材料及耐蚀器件等。

铜合金是在纯铜中加入合金元素后制成的，常用合金元素为锌、锡、铝、锰、镍、铁、铍、钛、锆、铬等。由于合金元素的固溶强化及第二相强化作用，使得铜合金既提高了强度，又保持了纯铜的特性，因而在机械工业中得到了广泛应用。

根据化学成分，可将铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大类。

二、黄铜

以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜(brass)。黄

铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜；按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。常用黄铜的牌号、化学成分、力学性能及用途列于表8-4。

1、普通黄铜

铜与锌的二元合金称为普通黄铜。加工普通黄铜的牌号为H（黄）+ 表示铜平均百分含量的数字，如H68。铜锌合金相图如图8-4所示，可见其室温下的最大溶解度为39%，低于该溶解度，合金为锌在铜中的单相a固溶体组织，称为 a黄铜（或单相黄铜）；当锌含量为39~45% 时，合金为 a+b’ 组织，称为 a+b’黄铜（或两相黄铜），b’相是以电子化合物CuZn为基的有序固溶体。图8-5为普通黄铜的显微组织。

单相黄铜塑性好，常用牌号有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，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。

普通黄铜的耐蚀性较好，与纯铜接近，但锌含量超过7%的冷变形黄铜件，在湿气、海水中或氨的作用下，易产生应力腐蚀，称为季裂。因此，须对冷变形件进行去应力退火（250~300℃保温1h）。

          (a) 单相黄铜                             (b) 两相黄铜

图8-5  普通黄铜的显微组织 400×

2、特殊黄铜

在普通黄铜的基础上加入铝、铁、硅、锰、铅、锡、镍等元素形成特殊黄铜。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。合金元素的加入，可影响a和b’相的相对量，提高强度；铝、锰、硅、锡可提高耐蚀性；铅可改善切削加工性；硅还可改善铸造性能。常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe95-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等。特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善，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。

三、青铜

除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜(bronze)。根据主加元素锡、铝、铍、硅、铅等不同，分别称为锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。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为含4%Sn、3%Zn的锡青铜。常用青铜的牌号、成分、力学性能及用途列于表8-5。

1、锡青铜  是以锡为主加元素的铜合金，锡含量一般为3~14%。含5~7%Sn的锡青铜塑性好，适于冷热加工。>10%Sn的锡青铜强度较高，适于铸造。锡青铜铸造流动性差，易形成分散气孔，铸件密度低，高压下易渗漏，但体积收缩率很小，适于铸造形状复杂、尺寸精度要求高的零件。锡青铜具有良好的耐蚀性，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。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。

2、铝青铜  是以铝为主加元素的铜合金，铝含量一般为5~11%。铝含量为10%左右时强度最高，多在铸态或经热加工后使用。铝青铜的强度、硬度、耐磨性、耐热性及耐蚀性均高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但收缩率比锡青铜大，焊接性能差。常用牌号有QAl5、QAl7、QAl9-4、QAl10-4-4、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等，前两者为低铝青铜，塑性、耐蚀性好，具有一定的强度，主要用于制造要求高耐蚀的弹簧及弹性元件。后三者为高铝青铜，强度、耐磨性、耐蚀性高，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。

3、铍青铜  是以铍为主加元素的铜合金，铍含量一般为1.7~2.5%。铍青铜是时效强化型合金，经淬火加时效处理后，其抗拉强度达1200~1400MPa，硬度达HB350~400。铍青铜具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、导热性和耐低温性，无磁性，受冲击时不起火花，还具有良好的冷热加工性能和铸造性能，但价格较贵。常用牌号有QBe2、QBe1.7、QBe1.9等，主要用于制造重要的弹性件、耐磨件等，如精密弹簧、膜片，高速、高压下工作的轴承以及防爆工具、航海罗盘等重要机件。

四、白铜

以镍为主要合金元素的铜合金称为白铜。白铜分普通白铜和特殊白铜，普通白铜的牌号为B+镍的平均百分含量，如B5为含5%Ni的白铜；特殊白铜的牌号为B+主加元素符号（Ni除外）+镍平均百分含量+主加元素平均百分含量，如BMn40-1.5为含40%Ni、1.5%Mn的锰白铜。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。常用牌号有B5、B19等，主要用于制造在蒸汽和海水环境下工作的精密机械、仪表中零件及冷凝器、蒸馏器、热交换器等。特殊白铜是在普通白铜基础上添加锌、锰、铝等元素形成的，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。常用牌号有BMn40-1.5（康铜）、BMn43-0.5（考铜）等，用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。部分白铜的牌号、成分、力学性能及用途列于表8-6。