目录

  • 1 绪论
    • 1.1 章节简介
    • 1.2 机械工程材料的分类及应用
    • 1.3 机械工程材料课程的目的和学习要求
  • 2 工程材料的性能
    • 2.1 章节简介
    • 2.2 材料的力学性能
    • 2.3 材料的工艺性能
    • 2.4 章节测验
  • 3 工程材料的结构
    • 3.1 章节简介
    • 3.2 材料的结合键
    • 3.3 金属的晶体结构
    • 3.4 金属的实际晶体结构
    • 3.5 章节测验
  • 4 工程材料的凝固
    • 4.1 章节简介
    • 4.2 纯金属的结晶
    • 4.3 合金的结晶
    • 4.4 Fe-Fe3C相图
    • 4.5 章节测验
  • 5 金属的塑性成形和再结晶
    • 5.1 章节简介
    • 5.2 金属的塑性变形
    • 5.3 塑性变形对金属组织和和性能的影响
    • 5.4 回复与再结晶
    • 5.5 金属的热加工
    • 5.6 章节测验
  • 6 钢的热处理
    • 6.1 概述
    • 6.2 章节简介
    • 6.3 钢在加热时的组织转变
    • 6.4 钢在冷却时的组织转变
    • 6.5 钢的退火与正火
    • 6.6 钢的淬火
    • 6.7 淬火钢的回火
    • 6.8 钢的表面热处理
    • 6.9 章节测验
  • 7 工业用钢
    • 7.1 章节简介
    • 7.2 钢的分类与编号
    • 7.3 钢中的杂质与合金元素
    • 7.4 结构钢
    • 7.5 工具钢
    • 7.6 特殊性能钢
    • 7.7 章节测验
  • 8 铸铁
    • 8.1 章节简介
    • 8.2 概述
    • 8.3 灰铸铁
    • 8.4 球墨铸铁
    • 8.5 可锻铸铁
    • 8.6 章节测验
  • 9 非铁合金
    • 9.1 章节简介
    • 9.2 铝及铝合金
    • 9.3 铜及铜合金
    • 9.4 滑动轴承合金
    • 9.5 章节习题
  • 10 常用非金属材料
    • 10.1 章节简介
    • 10.2 常用高分子材料
    • 10.3 陶瓷材料
    • 10.4 复合材料
    • 10.5 章节习题
  • 11 新型工程材料
    • 11.1 章节简介
    • 11.2 章节习题
  • 12 零部件的失效与选材
    • 12.1 章节简介
    • 12.2 零部件的失效
    • 12.3 零部件的选材
    • 12.4 章节习题
  • 13 实验课程
    • 13.1 金相显微镜的使用
    • 13.2 铁碳合金平衡组织观察与分析
    • 13.3 钢的普通热处理
    • 13.4 钢的硬度测定
    • 13.5 金相互动实验
    • 13.6 典型零件选材、热处理工艺及金相分析综合性试验
    • 13.7 创新实践活动
铜及铜合金

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工业纯铜的性质

纯铜又称紫铜,它的相对密度为8.96g/cm3,熔点为1083.4℃。纯铜的导电性和导热性优良,仅次于银而居于第二位。纯铜具有面心立方晶格,无同素异构转变,强度不高,硬度很低,塑性极好,并有良好的低温韧性,可以进行冷、热压力加工。


工业纯铜的用途

    纯铜主要用于导电、导热及兼有耐蚀性的器材。



铜合金的分类及牌号表示方法

 铜合金的分类

通常有下列两种分法:

①  按化学成分  

铜合金可分为黄铜、青铜及白铜(铜镍合金)三大类,在机器制造业中,应用较广的是黄铜和青铜。

黄铜是以锌为主要合金元素的铜-锌合金。其中不含其它合金元素的黄铜称普通黄铜(或简单黄铜),含有其它合金元素的黄铜称为特殊黄铜(或复杂黄铜)。

青铜是以除锌和镍以外的其它元素作为主要合金元素的铜合金。按其所含主要合金元素的种类可分为锡青铜、铅青铜、铝青铜、硅青铜等。

②  按生产方法  

合金可分为压力加工产品和铸造产品两类。

☆  铜合金牌号表示方法  

有加工铜合金和铸造铜合金之分:

①加工铜合金 

加工黄铜:普通加工黄铜代号表示方法为“H”+铜元素含量(质量分数×100)。例如,H68表示wCu=68%、余量为锌的黄铜。特殊加工黄铜代号表示方法为“H”+主加元素的化学符号(除锌以外)+铜及各合金元素的含量(质量分数×100)。例如,HPb59-1表示wCu=59%,wPb =1%、余量为锌的加工黄铜。

加工青铜:代号表示方法是“Q”(“青”的汉语拼音字首)+第一主加元素的化学符号及含量(质量分数×100)+其它合金元素含量(质量分数×100)。例如,QA15表示wAl=5%、余量为铜的加工铝青铜。

②铸造铜合金

铸造黄铜与铸造青铜的牌号表示方法相同,它是:“Z”+铜元素化学符号+主加元素的化学符号及含量(质量分数×100)+其它合金元素化学符号及含量(质量分数×100)。例如,ZCu­­Zn38,表示wZn=38%、余量为铜的铸造普通黄铜;ZCuSn10P1表示wSn=10%、wP=1%、余量为铜的铸造锡青铜。


黄铜

以锌为主加元素的铜合金

 常用的普通黄铜

H90(及H80等)。α单相黄铜,有优良的耐蚀性、导热性和冷变形能力,并呈金黄色,故有金色黄铜之称。常用于镀层、及制作艺术装饰品、奖章、散热器等。

H68(及H70)。α单相黄铜,按成分称为七三黄铜。它具有优良的冷、热塑性变形能力,适宜用冷冲压(深拉延、弯曲等)制造形状复杂而要求耐蚀的管、套类零件,如弹壳、波纹管等,故又有弹壳黄铜之称。

H62(及H59)。α+双相黄铜,按成分称为六四黄铜。它的强度较高,并有一定的耐蚀性,广泛用来制作电器上要求导电、耐蚀及适当强度的结构件,如螺栓、螺母、垫圈、弹簧及机器中的轴套等,是应用广泛的合金,有商业黄铜之称。

 特殊黄铜

在普通黄铜基础上,再加入其它合金元素所组成的多元合金称为特殊黄铜。常加入的元素有锡、铅、铝、硅、锰、铁等。特殊黄铜也可依据加入的第二合金元素命名,如锡黄铜、铅黄铜、铝黄铜等。


青铜

青铜是人类应用最早的一种合金,原指铜锡合金。现在工业上把以铝、硅、铅、铍、锰、钛等为主加元素的铜基合金均称为青铜,分别称为铝青铜、铍青铜、硅青铜等,铜锡合金称为锡青铜。按照生产方式不同,青铜分为压力加工青铜和铸造青铜两类。

 锡青铜

锡含量低于8%的锡青铜称为压力加工锡青铜,锡含量大于10%的锡青铜称为铸造锡青铜。

在实用锡青铜的成分范围内,合金的液相线与固相线之间温度间隔大,这就使得锡青铜。


 铝青铜

铝青铜是以铝为主加元素的铜合金,一般铝含量为5%~10%。铝青铜的力学性能和耐磨性均高于黄铜和锡青铜,它的结晶温度范围小,不易产生化学成分偏析,而且流动性好,分散缩孔倾向小,易获得致密铸件,但收缩率大,铸造时应在工艺上采取相应的措施。

铝青铜的耐蚀性优良,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。


 铍青铜

铍青铜一般铍含量为1.7%~2.5%。铍青铜可以进行淬火时效强化,淬火后得到单相α固溶体组织,塑性好,可以进行冷变形和切削加工,制成零件后再进行人工时效处理,获得很高的强度和硬度,超过其它所有的铜合金。