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不同型号的铜合金的性能差异

浏览次数:318 发布时间:2023-11-27

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铜及铜合金的特性

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铜及铜合金的分类

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紫铜的特性(纯铜)

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黄铜的特性

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青铜的特性

06

白铜的特性


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铜及铜合金的特性


1.良好的导电性和导热性:铜及其合金的导电性和导热性极佳,因此被广泛应用于电子、电气、通讯等领域。

2.良好的可塑性和加工性:铜合金具有良好的可塑性,可用于制造各种形状和尺寸的零部件。

3.良好的耐腐蚀性:铜合金在各种恶劣的环境下能保持稳定性。

4.良好的强度和硬度:铜合金具有较高的强度和硬度,可用于制造需要强度和硬度的零部件。

5.良好的耐热性和耐磨性:铜合金在高温、高压、高速等工作条件下的性能稳定,适用于制造相应的零部件。尤其是含Sn的多元铜合金耐磨零件、轴套、轴瓦、涡轮等。

6.良好的抗菌性能:铜合金具有一定的抗菌性能,可以用于制造医疗器械、食品加工设备等。在水介质中释放铜离子,Cu离子具有抑制细菌生长和水生物生长的作用,因此用于饮水输送管道、洗衣机内筒、船只的螺旋桨。

7.良好的电磁屏蔽性能:铜及某些铜合金可以阻挡电磁波的传播。磁化率极低,用在罗盘、雷达等抗外磁场环境。

8.环保材料:某些铜合金具有无毒性,可用于制造与食品接触的零件。

9.经济性:铜合金价格相对较低,适合大规模应用。


02

铜及铜合金的分类


1.纯铜又称紫铜,因紫铜含铜量最高,纯度大于99.5%,具有良好的延展性和柔韧性,所以在真空密封中经常用于管道的静密封。

2.铜合金分为黄铜(普通黄铜、特殊黄铜)青铜(锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜)白铜(普通白铜、特殊白铜)


03

紫铜的特性(纯铜)


纯铜按含其他元素的多少分为普通纯铜、脱氧铜、无氧铜及特种铜。具有优异的导热性,导电性,无磁性,塑性。在大气、淡水中有良好的耐蚀性,海水中较差。

普通纯铜:含氧量高,不能在还原性介质中加热,以免发生氢脆,主要用于导电导热元件。

脱氧铜:残留一定的脱氧剂元素(P,Mn),严重降低铜的导电性,只宜作为结构材料使用。

无氧铜:氧和杂质含量极低,主要用于电真空器件。

特种铜:含有不同的微量特定元素,如含As、Ag、Te和弥散铜,主要用于导电结构件。


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黄铜的特性


黄铜分为普通黄铜、特殊黄铜。

普通黄铜:一般只含二种元素,如Cu-Zn二元合金。如H68表示含Cu68%的铜锌合金。

发生腐蚀时由锌被腐蚀(镀锌),因此具有良好的耐蚀性,锌含量越高越便宜,最高可达46%;

锌含量越高,应力腐蚀破裂的风险越大。然而,加入Si和As可以降低这种破裂的风险。

七三黄铜,也被称为弹壳黄铜,由H70制成,常用于制造弹壳。

二一黄铜含有约65%的铜,可用于制造铜杆、铜线、铜片、铜管、木螺钉、弹簧等。

六四黄铜含有约60%的铜,常用于制造暖气管、铜片、铜线、铜杆等。

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非标设计常用的黄铜型号有H57、H59、H62、H65、H68等,它们各自具有不同的特点:

H57黄铜:具有良好的塑性和耐腐蚀性,适用于制作薄壁零件和复杂形状的产品。

H59黄铜:强度高,耐腐蚀性好,适用于制作需要一定强度和耐腐蚀性的零件或产品。

H62黄铜:具有较高的强度和硬度,耐磨性好,适用于制作需要承受较大载荷的零件或产品。

H65黄铜:具有良好的耐腐蚀性和强度,同时具有一定的韧性,适用于制作需要承受一定冲击和振动的零件或产品。

H68黄铜:具有较高的强度和硬度,同时具有较好的耐腐蚀性和韧性,适用于制作需要承受较大载荷和承受一定冲击、振动的零件或产品。

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特殊黄铜:由二种以上的元素组成的多种合金。

铝黄铜:铝元素可以提高黄铜的强度、硬度和耐蚀性,但同时也会降低其塑性,因此适合应用于需要耐蚀性的海轮冷凝管和其他零件。

锡黄铜:锡元素可以提高黄铜的强度和对海水的耐腐性,常用于制造船舶热工设备和螺旋桨等。但需要注意的是,锡黄铜中的含锡量通常在0.5%~1.5%范围内,过多的锡会不利于合金的塑性变形。常用的锡黄铜有HSn70-1、HSn62-1和HSn60-1等。

铅黄铜:铅元素可以改善黄铜的切削性能,因此常用于制造钟表等需要精密加工的零件。

锰黄铜:锰元素在固态黄铜中的溶解度较大。当向黄铜中加入1%~4%的锰时,可以显著提高合金的强度和耐蚀性,同时不会降低其塑性。

铁黄铜:铁元素可以提高黄铜的机械性能和工艺性能。常用的铁黄铜牌号为Hfe59-1-1,其中铁含量通常在1.5%以下,具有高强度和高韧性。

镍黄铜:镍元素可以显著提高黄铜在大气和海水中的耐蚀性。


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青铜的特性


青铜是一种古老的金属合金,根据成分的不同,它可以分为锡青铜(常用)、铝青铜、铍青铜、磷青铜、硅青铜等多种类型。

锡青铜在我们的生活中应用非常广泛,它含有3-14%的锡,随着锡含量的增加,合金的强度和硬度也会相应提升。这种合金的体积收缩率小,耐腐蚀性比紫铜和黄铜都要好。

锡含量小于6%时,适合冷变形加工;

锡含量在6-7%之间时,适合热加工;

锡含量在10-14%之间时,适合铸造合金。

多元锡青铜是指在锡青铜中加入锌、磷、铅、镍等元素,这些元素的加入可以有效提高合金的机械性能,尤其是弹性极限和疲劳极限,因此常用于制作弹簧。

常用锡青铜如QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等,因为具有良好的机械性能和耐腐蚀性,常被用于制造弹性元件、耐磨零件、抗磁及耐蚀零件,如弹簧、轴承、齿轮、涡轮、垫圈等。

机械锡青铜又被称为炮铜,含有10%的锡,常被用于制作齿轮、阀、螺旋桨等耐蚀耐磨器件。

轴承锡青铜含有12-15%的锡,常用于制作铁路车轴等低速度重负荷轴承。

硬币锡青铜含有4-10%的锡,延展性好,铸造性优异,常用于制作硬币。

钟用锡青铜含有20-32%的锡,杂质越少,声音越清脆悦耳。

青铜器是一种古老的铜制品,主要由铜和锡组成,有时还会加入锌、铅等元素。铜像及家饰用的青铜则加入了少量的镍和砷,以提高溶液流动性,使铸件表面纹路清晰。

古代以铜制镜,称为镜铜,由三分之二的铜和三分之一的锡组成。

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铝青铜的铝含量小于11.5%。由于锡价格高于铝,人们经常用铝青铜代替部分锡青铜。

铸造性能方面,铝青铜的流动性良好,但体积收缩率较大,并且存在氧化铝夹杂,因此容易开裂。

在机械性能方面,铝青铜不会产生火花。随着铝含量的增加,强度和硬度会提升,但塑性会下降。

当铝含量在5-8%时,冷加工和热加工都可以进行;当铝含量在8-11%时,流动性较差,因此常被用作铸造合金。

耐蚀性方面,铝青铜表面会形成致密的氧化膜,因此其抗蚀性优于锡青铜。

多元铝青铜是指在铝青铜中加入铁、镍、锰等元素。这些元素的加入可以细化晶粒,避免自发回火脆性,提高强度并避免回火脆性。同时,镍还可以提高耐热性和耐蚀性。

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铍青铜是一种非常珍贵的金属材料,它的价格比银还要高。这种金属材料具备了高强度、高硬度以及出色的疲劳极限和弹性极限。它还具有出色的耐腐蚀、耐磨和耐寒性能,并且在酸碱环境下也不会发生反应。此外,铍青铜还具有良好的导电和导热性能。

铍青铜常被用作高级精密弹性元件以及特殊耐磨元件。它也经常被应用于矿山、炼油厂等冲击无火花场合。为了进一步提高铍青铜的性能,通常会加入少量的Ni,这样可以提高弹性、强度、耐磨耐蚀性。

在制作铍青铜时,还需要控制杂质元素P、Pb的含量,以避免对材料性能的影响。


06

白铜的特性


根据化学成分,白铜可以分为普通白铜和特殊白铜。

普通白铜仅由铜和镍组成。

特殊白铜中,除了铜和镍,还加入了锌、锰、铝、铁、铅等元素,因此被称为锌白铜、锰白铜、铝白铜、铁白铜和铅白铜。

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白铜可以根据用途分为结构白铜和电工白铜。

结构白铜是指具有高强度和高耐腐蚀性的Cu-Ni合金,通常含有3-30%的Ni,常常被用作高压、低温下的结构材料。

电工白铜则具有优良的导电性和伸长率,适合制作跨距长、强度高的输电线和电车架空电线等。

特殊白铜则是在结构白铜的基础上加入了其他元素,以提高其性能。

例如,铝白铜具有优良的高温性能,适合用于内燃机的高温零件;

硅白铜具有优良的伸长率和导电性,适合用于高强度跨距输电线、电车架空电线等;

锌白铜则具有优良的耐热、耐蚀、耐疲劳性能,电阻温度系数小,适合用于制作弹簧或热电材料。

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结构白铜包括普通白铜、铁白铜、锌白铜、铝白铜,具有良好的耐腐蚀性、加工性能。用于制作冷凝器、热交换器、医疗器械、耐蚀零件、艺术品等。

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电工白铜包括普通白铜、锰白铜,具有高电阻高热电势低电阻温度系数,用于补偿导线,热电偶,电阻仪器和加热器等。