金属学与热处理 921纯铜 铜外观呈紫红色,故又称紫铜,是人类最早使用的金属之一。铜的密度为89×10kg/m3, 熔点为1083℃。纯铜的导电、导热性优良,仅次于银而居第二位,在电气工业及动力机械 工业中获得广泛的应用。铜具有抗磁性,因而用于制造抗磁性干扰的仪器、仪表零件,如 罗盘、航空仪器和瞄准器等零件。纯铜具有面心立方晶格,无同素异构转变,具有良好的 塑性,可以进行冷、热加工。 纯铜在大气、淡水或非氧化性酸液中,具有很高的化学稳定性,但在海水中抗蚀性较 差,在氧化性酸、盐中极易被腐蚀。 纯铜的强度极低,退火态a为250MPa~270MPa,6为35%~45%。经强烈冷加工后, a为392MPa~441MPa,δ下降为1%~3% 工业纯铜按氧的含量和生产方法的不同可分为如下三种。 l)韧铜 含氧量为002%~0.1%的纯铜,用符号“T”加数字表示,常有T1、T2、T3、T4等, 其中顺序号越大,纯度越低。∏、T2主要用作导电材料和熔制高纯度铜合金,T4用作一般 铜材。 2)无氧铜 这种铜是在碳和还原性气体保护下进行熔炼和铸造的,含氧量极低,不大于0.003% 牌号有TUl、TU2,“U”表示无氧,1号和2号无氧铜主要用于电真空器件。 3)脱氧铜 用磷或锰脱氧的铜,分别称为磷脱氧铜或锰脱氧铜,用符号TUP或TUM表示,前者 主要用于焊接结构方面,后者主要用于真空器件方面。用真空去氧得到的无氧铜,称真空 铜(TK) 922铜的合金化 纯铜强度不高,用加工硬化方法虽可提高铜的强度,但塑性大大下降。因此常用合金 化来获得强度较高的铜合金,作为结构材料。加入合金元素使铜的强度提高,主要通过以 下方式 ①固溶强化:最常用的固溶强化元素为Zn、Si、Al、Ni等,形成置换固溶体。 ②热处理强化:Be、Si等元素在铜中的溶解度随温度的降低而减小。因而,合金元 素加入铜中后,可使合金具有时效强化的性能 ③过剩相强化:当合金元素超过最大溶解度后,便会出现过剩相。过剩相多为硬而脆 的金属间化合物。数量少时,可使强度提高,塑性降低;数量多时,会使强度和塑性同时 92.3黄铜 以锌作为主要合金元素的铜合金称为黄铜(Cu-Zn合金)。黄铜具有优良的力学性能,易 于加工成形,并对大气有相当好的耐蚀性,且色泽美观,因而在工业上应用广泛·190· 金属学与热处理 ·190· 9.2.1 纯铜 纯铜外观呈紫红色，故又称紫铜，是人类最早使用的金属之一。铜的密度为 8.9×103 kg/m3 ， 熔点为 1083℃。纯铜的导电、导热性优良，仅次于银而居第二位，在电气工业及动力机械 工业中获得广泛的应用。铜具有抗磁性，因而用于制造抗磁性干扰的仪器、仪表零件，如 罗盘、航空仪器和瞄准器等零件。纯铜具有面心立方晶格，无同素异构转变，具有良好的 塑性，可以进行冷、热加工。 纯铜在大气、淡水或非氧化性酸液中，具有很高的化学稳定性，但在海水中抗蚀性较 差，在氧化性酸、盐中极易被腐蚀。 纯铜的强度极低，退火态 σb为 250 MPa～270 MPa，δ 为 35%～45%。经强烈冷加工后， σb为 392 MPa～441 MPa，δ 下降为 1%～3%。 工业纯铜按氧的含量和生产方法的不同可分为如下三种。 1) 韧铜 含氧量为 0.02%～0.1%的纯铜，用符号“T”加数字表示，常有 T1、T2、T3、T4 等， 其中顺序号越大，纯度越低。Tl、T2 主要用作导电材料和熔制高纯度铜合金，T4 用作一般 铜材。 2) 无氧铜 这种铜是在碳和还原性气体保护下进行熔炼和铸造的，含氧量极低，不大于 0.003%。 牌号有 TUl、TU2，“U”表示无氧，1 号和 2 号无氧铜主要用于电真空器件。 3) 脱氧铜 用磷或锰脱氧的铜，分别称为磷脱氧铜或锰脱氧铜，用符号 TUP 或 TUMn 表示，前者 主要用于焊接结构方面，后者主要用于真空器件方面。用真空去氧得到的无氧铜，称真空 铜(TK)。 9.2.2 铜的合金化 纯铜强度不高，用加工硬化方法虽可提高铜的强度，但塑性大大下降。因此常用合金 化来获得强度较高的铜合金，作为结构材料。加入合金元素使铜的强度提高，主要通过以 下方式。 ① 固溶强化：最常用的固溶强化元素为 Zn、Si、Al、Ni 等，形成置换固溶体。 ② 热处理强化：Be、Si 等元素在铜中的溶解度随温度的降低而减小。因而，合金元 素加入铜中后，可使合金具有时效强化的性能。 ③ 过剩相强化：当合金元素超过最大溶解度后，便会出现过剩相。过剩相多为硬而脆 的金属间化合物。数量少时，可使强度提高，塑性降低；数量多时，会使强度和塑性同时 降低。 9.2.3 黄铜 以锌作为主要合金元素的铜合金称为黄铜(Cu-Zn 合金)。黄铜具有优良的力学性能，易 于加工成形，并对大气有相当好的耐蚀性，且色泽美观，因而在工业上应用广泛