銅及其合金檢視原始碼討論檢視歷史
銅及其合金具有以下性能特點：純銅導電性、導熱性極佳，多數銅合金的導電、導熱性也很好，銅及其合金在大氣和水中的耐蝕性很高，銅是抗磁性物質；銅及某些銅合金塑性好，易冷熱成形，鑄造銅合金有很好的鑄造性能。[1]
青銅及部分黃銅有優良的減摩性和耐磨性；鈹青銅等有高的彈性極限及疲勞極限，色澤美觀。
由於有上述優良性能，銅及其合金獲得了廣泛的應用。但銅的儲藏量較小，價格較貴，只有在有特殊需要的情況下，如要求有特殊的磁性、耐蝕性、加工性能、力學性能以及特殊的外觀等條件下，才考慮使用。
目錄
銅合金分類
根據添加合金元素的種類，銅合金可分為黃銅、青銅和白銅三類。
黃銅是以鋅為主要合金元素的銅合金；白銅是以鎳為主要添加元素的銅合金；青銅是除黃銅和白銅以外的其他銅合金。
為與國際標準一致，中國國家標準GB 11086-89把銅和銅合金分為銅、銅鋅合金（黃銅）、銅錫合金（青銅）、銅鋁合金、銅鎳合金、銅鎳鋅合金（鎳銀）和特殊銅合金七類。
當前在工業上仍沿用原分類方法。另外，銅合金材料還可根據用途和性能單獨劃分出銅釺料、超塑性銅合金和功能銅合金等類別。
黃銅
以鋅為主要添加元素的銅合金，包括簡單黃銅和複雜黃銅。按照生產方法和使用要求，黃銅又可分為鑄造黃銅和變形黃銅，前者以鑄件直接使用，後者以壓力加工方法生產成板、帶、箔、管、棒、線等材料，後者加入的合金元素較前者少，以使合金具有較高的塑性。黃銅易於鑄造和壓力加工，有良好的力學性能和耐蝕性，與其他銅合金比較，價格低，色澤美，是應用最廣泛的重有色金屬材料。[2]
簡單黃銅（銅鋅二元合金）
工業上使用的黃銅含鋅量一般不超過50%，可按含鋅量範圍和室溫組織特徵，分為α黃銅、（α＋β）黃銅、β黃銅三類。
① α黃銅
α黃銅的含鋅在36%以下，具有良好的塑性，可進行冷、熱壓力加工，其室溫伸長率隨含鋅量的增加而增大，到含鋅量為30%~32%時達最大值。含鋅量高的α黃銅（如H68、H65），在鑄態常出現不平衡組織，即除α相外，常出現少量β相。
② (α＋β)黃銅
(α＋β)黃銅的含鋅量為36%~46.5%，在室溫下含有硬而脆的有序β′相，故強度高、塑性低。但β相在高溫下比α相更易軟化，故(α＋β)黃銅常加熱到β區的溫度進行熱軋。
③ β黃銅
β黃銅的含鋅量為46.5%~50%，鑄態下顯示出β晶粒，室溫下硬而脆，但在高溫時比α黃銅更為柔軟，適於熱加工。β黃銅通常只做焊料。
其它黃銅
①錫黃銅
以錫為主要添加元素的複雜黃銅。錫能抑制黃銅脫鋅，提高黃銅的耐蝕性。錫黃銅在淡水和海水中均耐蝕，國際上廣義的泛稱「海軍黃銅」，但實踐中習慣把HSn70-1稱為海軍黃銅，在鋅飽和的α固溶體中，錫的溶解度很小，但當鋅含量增加到出現β相時，錫的溶解度增加。少量錫能溶於α和(α+β)黃銅，提高合金的強度和硬度。錫黃銅能較好地承受熱、冷壓力加工，常用的錫黃銅的錫含量在l％左右，含錫過多會降低合金的塑性。
②鉛黃銅
以鉛為主要添加元素的複雜黃銅。鉛極少固溶於銅鋅合金，在合金中以獨立相存在，呈游離質點分布在晶界或晶內，既有潤滑作用，又能使切屑呈崩碎狀，可提高黃銅的切削性和耐磨性。鉛黃銅的切削性與含鉛量成正比，但當含鉛量超過3％時，不再顯著改善黃銅的切削性，且降低黃銅的強度、硬度和伸長率，因此，切削用黃銅的最高含鉛量在3%左右。
③鋁黃銅
以鋁為主要添加元素的複雜黃銅。鋁對黃銅有較高的強化效果。鋁含量增高時，會出現γ相，雖能提高合金的強度，但降低塑性，在壓力加工用鋁黃銅中，鋁含量一般不超過4%，含22%~24%鋅，1％~3％鋁的鋁黃銅具有良好的加工性能和力學性能。鋁的離子化傾向比鋅大，在鋁黃銅表面能優先與腐蝕性氣體或溶液中的氧結合，形成堅硬緻密的氧化膜，提高對氣體、溶液、特別是高速海水的耐蝕性。鋁黃銅中同時添加少量鐵，錳、鎳等元素，可提高合金的強度，用以製造高強度耐腐蝕的零部件。
④錳黃銅
以錳為主要添加元素的複雜黃銅。錳對黃銅的組織影響不大。錳能顯著提高黃銅在大氣、海水、氯化物及過熱蒸汽中的耐蝕性。錳在黃銅中起固溶強化作用，可提高強度和硬度。錳黃銅中錳含量通常為1％~4％，超過4％時伸長率和衝擊韌性有所降低。
⑤鐵黃銅
以鐵為主要添加元素的複雜黃銅。鐵在黃銅中以富鐵相的微粒析出，作為「晶核」細化黃銅的鑄造組織，並能阻 止再結晶晶粒長大，從而提高黃銅的力學性能和工藝性能。鐵黃銅中的鐵含量通常不超過1.5％，鐵含量過高，富鐵相增加，會由於產生富鐵相的偏析而降低合金的耐蝕性。鐵與錳、錫、鋁、鎳等元素在黃銅中同時存在時，由於固溶強化作用可提高合金的強度，同時提高在大氣和海水中的耐蝕性。
⑥鎳黃銅
以鎳為主要添加元素的複雜黃銅。鎳能擴大銅鋅合金的α區。在高鋅黃銅中添加鎳，可獲得具有少量β相的高強度合金。常用的中國牌號鎳黃銅為HNi65-5，這是典型的α合金，具有較高的力學性能和耐蝕性，能承受熱、冷壓力加工，用於製造低壓壓力表管、造紙網、艦船用冷凝管以及其他耐磨、耐壓零件。
鑄造黃銅
用於生產鑄件的黃銅。黃銅鑄件廣泛應用於機械製造、艦船、航空、汽車、[[建築]等工業部門，在重有色金屬材料中占有一定的分量，形成鑄造黃銅系列。
鑄造黃銅大部分含有鋁、鐵、錳等合金元素。鋁提高合金的硬度，錳提高合金的強度和硬度，鐵與鋁、錳等合金元素配合使用，可使黃銅具有高的強度和在大氣、海水中的耐蝕性。鑄造黃銅的強度高、塑性低，一般難以進行壓力加工。
青銅
青銅是銅合金中綜合性能最好的合金，最早表示銅與錫的合金，現指除黃銅和白銅以外的其餘銅合金。青銅按所加入的主要合金元素分為錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鈦青銅、鉻青銅、鎘青銅、鋯青銅和鐵青銅等。按使用狀態分為鑄造青銅和經壓力加工的變形青銅。青銅的耐蝕性、力學性能和鑄造性能等較好，常用於製造耐蝕的部件、彈性元件、電接觸器和抗蠕變的零件等。青銅中以錫青銅和鋁青銅用量最大。
青銅
青銅是銅合金中綜合性能最好的合金，最早表示銅與錫的合金，現指除黃銅和白銅以外的其餘銅合金。青銅按所加入的主要合金元素分為錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鈦青銅、鉻青銅、鎘青銅、鋯青銅和鐵青銅等。按使用狀態分為鑄造青銅和經壓力加工的變形青銅。青銅的耐蝕性、力學性能和鑄造性能等較好，常用於製造耐蝕的部件、彈性元件、電接觸器和抗蠕變的零件等。青銅中以錫青銅和鋁青銅用量最大。
鋁青銅
以鋁為主要合金元素的青銅。常分為銅鋁二元合金組成的簡單鋁青銅和除鋁以外還添加有鐵、錳、鎳等元素的複雜鋁青銅。簡單鋁青銅為α相固溶體，塑性好，易加工。鋁青銅中鋁的含量應控制在12%以下。工業上，壓力加工用鋁青銅的鋁含量一般低於5%-7%，鋁含量大於7%的鋁青銅則用於熱加工或鑄造。含鋁8.5％~11％的鋁青銅緩冷時，由於β相共析分解，形成連續的鏈條狀的粗大的γ相，使合金變脆。這種現象稱為「自發退火」，在實際生產中應予避免。
鋁青銅具有良好的力學性能、耐磨性和耐蝕性，抗磁，在衝擊下不發生火花，流動性好，不易偏析，可在冷、熱態下加工，但易被氧化鋁膜污染，凝固時易形成柱狀組織，焊接性差。鋁青銅是無錫鋁青銅中應用最廣泛的一種合金，主要用來製造耐磨、耐蝕和彈性零件，如齒輪、摩擦片、渦輪、彈簧及船舶中的特殊設。
鈹青銅
以鈹為主要添加元素的青銅，是青銅中力學性能最高者。鈹青銅的鈹含量為0.2％~2％，再加入少量的(0.2％~2.0％)鈷或鎳第三組元。鈹在銅中的溶解度隨溫度降低而急劇減小，因此該合金可熱處理強化，是典型的時效強化型合金。鈹青銅是理想的高導、高強彈性材料。鈹青銅無磁、抗火花、耐磨損、耐腐蝕、抗疲勞和抗應力鬆弛，並且易於鑄造和壓力加工成形。鈹青銅鑄件的典型用途是用作塑料或玻璃的鑄模、電阻焊電極、石油開採用防爆工具、海底電纜防護罩等。鈹青銅加工材的典型用途是用作電子器件中的載流簧片、接插件、觸點、緊固彈簧、板簧和螺旋簧，膜盒、波紋管及引線框架等。
分類：鈹青銅分為兩大類。依合金成分而分，鈹含量為0.2％~0.6％的是高導(電、熱)鈹青銅；鈹含量為1. 6％~2.0％的是高強鈹青銅。依製造成形工藝，又可分為鑄造鈹青銅和 變形鈹青銅。
性能：鈹青銅具有良好的綜合性能。其力學性能，即強度、硬度、耐磨性和耐疲勞性居銅合金之首。其導電、導熱、無磁、抗火花等性能其他鋼材無法與之相比。在固溶軟態下鈹青銅的強度與導電性均處於最低值，加工硬化以後，強度有所提高，但電導率仍是最低值。經時效熱處理後，其強度及電導率明顯上升。
鈹青銅的機加工性能，焊接性能，拋光性能與一般的高銅合金相似。為改善該合金的機加工性能，以適應精密零件的精度要求，各國開發了一種含鉛0.2％~ 0.6％的高強鈹青銅，合金的切削係數由原來的20％提高到60％(易切削黃銅為100％)。
鈦青銅
以鈦為主要添加元素的青銅。添加量一般為 3.0％~4.5％。此外，加入少量的鐵(0.2％~0.5％)等元素細化晶粒。鈦青銅是20世紀80年代發展起來的高強、耐磨、耐蝕彈性材料，可熱處理強化，經固溶熱處理及形變時效綜合處理後，其力學性能接近於鈹青銅，但導電性能不及鈹青銅。
鈦青銅是典型的時效析出強化型合金。在890℃，鈦在銅中的最大溶解度為4.7％，隨溫度的降低，其固溶度明顯下降。鈦青銅通常採取冷加工形變與時效析出的綜合強化工藝，否則，其強度達不到鈹青銅的水平。鈦青銅的優點是，原材料成本低於鈹青銅，冶金及其他過程無鈹毒污染，耐高溫性能略優於鈹青銅。中國和日本約在70-80年代 對於鈦青銅曾開展較廣泛的研究和開發工作，目的旨在尋求鈹青銅的代用材料。研究結果集中在含4％Ti、含1％Fe的鈦青銅合金，國內已形成小規模生產，其企業牌號為QTi4-1。
(5) 硅青銅
以硅為主要添加元素的青銅。工業上應用的硅青銅除含硅外，還含有少量的錳、鎳、鋅或其他元素。硅在銅中呈有限固溶，在852℃時最大溶解度可達5.3%，並隨溫度降低而減小，但時效硬化效應不強，一般不進行強化熱處理。變形硅青銅含硅量為1%~4%，硅增高會出現脆性相，降低塑性。硅青銅的結晶溫度範圍小，有足夠的流動性，力學性能較錫青銅高，在機械製造工業中可作錫青銅的代用品。鉛、銻、鉍、砷、硫、磷等元素對合金有害，應嚴加控制。[3]
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銅及其合金用途