3、铍青铜(Cu-Bi) 铍溶于铜中形成α固溶体。铍在铜中的溶 解度随温度变化很大，在866℃时最大溶 解度为2.7％，而在室温下仅为0.2％。因 此铍青铜能发生时效硬化。铍青铜（ 1.7 ％～ 25 ％）在淬火状态下塑性好，可进 行冷变形和切削加工，制成零件经人工 时效处理后，获得很高的强度和硬度： αb 达 1200MPa ～ 1500MPa ， 硬 度 达 350HB～400HB，超过其他铜合金。

三、白铜(Cu-Ni) 普通白铜仅含铜和镍，其编号为B十镍的 平均质量分数。“ B” 为“白铜”。例如， B19表示W(Ni)=19％的普通白铜。 普通白铜中加入锌、锰、铁等元素后分 别叫做锌白铜、锰白铜、铁白铜。编号 方法为：B+其他元素符号+镍的平均质量 分数 + 其他元素平均质量分数。例如， BZn15 － 20 表 示 含 w(Ni)=15 ％ 、 w(Zn)=20％的锌白铜。
概 述
铜的密度为 8.94×103 kg ／ m3 ，是重有 色金属。铜及其合金是电力、电机、电工 仪器和航海造船工业不可缺少的材料。 铜及铜合金有下列特性： （1）优异的物理、化学性能 纯铜及铜合金的导电性、导热性极佳。铜 及铜合金耐大气和水的腐蚀。铜是抗磁性 物质。

（2）良好的加工性能 铜及其某些合金塑性加工性能优良，切 削加工性能优良，铸造铜合金有很好的 铸造性能。铜及铜合金焊接性能好。 （3）某些特殊机械性能 例如优良的减摩性和耐磨性（如青铜及 部分黄铜），抗卡咬，高的弹性极限和 疲劳极限（如铍青铜等），弹性稳定。

在固态下，铜与镍无限固溶，因此工业 白铜的组织为单相α固溶体。它有较好的 强度和优良的塑性，能进行冷、热变形。 冷变形能提高强度和硬度。它的抗蚀性 很好，电阻率较高。 主要用于制造船舶仪器零件、化工机械 零件及医疗器械等。锰含量高的锰白铜 可制作热电偶丝。

思考题
1、铜及铜合金的特性有哪些？ 2、工业纯铜有哪些分类和用途？ 3、铜合金有哪些分类及特点？
1、锡青铜(Cu-Sn) 在一般铸造状态下，锡质量分数低于 6 ％ 的锡青铜能获得α单相组织，具有面心立 方晶格，塑性良好，容易冷、热变形。 锡青铜的铸造收缩率很小，可铸造形状复 杂的零件。锡青铜在大气、海水、淡水以 及蒸气中的抗蚀性比纯铜和黄铜好。 锡青铜在造船、化工、机械、仪表等工业 中广泛应用，主要制造轴承、轴套等耐磨 零件和弹簧等弹性元件，以及抗蚀、抗磁 零件等。

二、杂质元素对铜塑性的影响 1 、铋 (Bi) 或铅 (Pb) 与铜形成富铋或铅的 低熔点共晶，其共晶温度相应为 270℃ 和 326℃，在晶界形成液膜，造成铜的 热脆。 2、铋和锑等元素与铜的原子尺寸差别大， 含微量铋或锑的稀固溶体中即引起较大 点阵畸，驱使铋和锑在铜晶界产生强烈 的晶界偏聚，使晶界原子结合弱化，产 生强烈的晶界脆化倾向。

轴承合金
轴承合金是制造滑动轴承中的轴瓦及内 衬的材料。轴承支撑着轴，当轴旋转时， 轴瓦和轴发生强烈的摩擦，并承受轴颈 传给的周期性载荷。 轴瓦材料不能选用高硬度的金属，以免 使轴颈受到磨损；也不能选用软的金属， 防止承载能力过低。因此轴承合金应既 软又硬，组织的特点是：在软基体上分 布硬质点，或者在硬基体上分布软质点。
四、铜合金中的马氏体型相变 许多铜合金中都存在可逆马氏体转变， 如 Cu-Al、Cu-Al-Ni、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、 Cu-Zn-Si 、 Cu-Zn-Sn 、 Cu-Al-Ni 等合金 系。 在 Cu-Al-Ni 等合金中得到马氏体，是热 弹性马氏体。热弹性马氏体在受外力作 用下时发生变形，当受到变形的马氏体 重新加热到逆转变温度 A1 以上时，转变 回母相，并且恢复到母相原始状态的形 状，即产生形状记忆效应。

3 、含氧铜在还原性气氛中退火，
氢渗入与氧作用生成水蒸气，这会 造成很高的内压力，引起微裂纹， 在加工或服役中发生破裂。故对无 氧铜要求w(O)<0.003％。


三、 工业纯铜的分类及应用 按氧的含量和生产方式不同可以分成 a. 纯铜， b. 无氧铜，c.脱氧铜三类。 1、工业纯铜分为四种：T1、T2、T3、T4。编号 越大，纯度越低。 T1 和 T2 的氧含量较低，用于 导电合金； T3 和 T4 含氧较高， w(O)<0.1 ％，一 般用做铜材。纯铜还用于印刷电路、集成电路。 2 、工业纯铜的氧含量 w(O)< 0.01 ％的称为无氧 铜，以TU1和TU2表示，用做电真空器件。 3 、 TUP 为磷脱氧铜，用做焊接铜材，制作热交 换器、排水管、冷凝管等。TUMn为锰脱氧铜， 用于电真空器件。

4、硅青铜(Cu-Si) 以硅为主要合金元素的铜合金称硅青铜。 硅青铜的机械性能比锡青铜好，且价格稍 低。它有很好的铸造性能和冷、热压力加 工性能。硅在铜中的最大溶解度为4.6％， 室温时降为3％。硅青铜中加入镍，因形 成金属间化合物Ni2Si，可进行淬火时效处 理，获得较高的强度和硬度。 含镍硅青铜的导电性、抗蚀性、耐热性都 很高，广泛应用于航空工业。硅青铜可制 作弹簧、齿轮、蜗杆等耐蚀、耐磨零件。

第二节 工业纯铜
工业纯铜呈紫红色，又称紫铜 。 一、工业纯铜的性能 1、工业纯铜的导电性和导热性仅次于银。 2、铜的电极电位较正，可在大气、淡水、 水蒸气及低速海水等介质中工作。 3、铜是无磁性，常用来制造不受磁场干 扰的磁学仪器。 4、铜有极高的塑性，能承受很大的变形 量而不发生破裂。

铝青铜的结晶温度范围很小，流动性好， 缩孔集中，易获得致密的铸件，并且不 形成枝晶偏析。 铝青铜的耐蚀性优良，在大气、海水、 碳酸及大多数有机酸中的耐蚀性，均比 黄铜和锡青铜高。铝青铜的耐磨性亦比 黄铜和锡青铜好。 铝青铜可制造大型蜗轮、海船用螺旋桨 等在复杂条件下工作的高强度抗磨零件。

黄铜还有优良的铸造性能。黄铜的耐蚀 性比较好，与纯铜接近。 常用单相黄铜的牌号有 H80 、 H70 、 H68 等。“ H” 为“黄铜”，数字表示平均铜 质量分数。由于塑性很好，这类黄铜适 于制作冷轧板材、冷拉线材、管材及形 状复杂的深冲零件。 双相黄铜的牌号有H62、H59等，因可进 行热变形，通常热轧成棒材、板材。这 类黄铜也可铸造。

2、复杂黄铜 为了获得更高的强度、抗蚀性和良好
的铸造性能，在铜锌合金中加入铝、 铁、硅、锰、镍等元素，形成各种复 杂黄铜：铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜、 硅黄铜、锰黄铜、铁黄铜及镍黄铜等。 复杂黄铜分压力加工黄铜和铸造黄铜 两类。
二、青铜 含锡、铝、硅、铅、铍、锰等的铜基
合金外观多为棕绿色，工业上统称为 青铜。 青铜的编号方法是：Q十主加元素符 号十主加元素质量分数十其他元素质 量分数。“ Q”为“青铜”。例如， QSn4-3 表 示 含 w （ Sn ） =4 ％ 、 w （ Zn） =3 ％、其余为Cu的锡青铜。 铸造青铜是在编号前加“Z”字。

第一节 铜中的合金元素
一、铜基固溶体 合金元素镍、金、锰在铜中无限固溶，其 它合金元素为有限溶解。 合金元素的固溶强化效应大小顺序为： 锡、锑、铟 > 金、锰、锗 > 镍、硅、锌 溶质元素均使铜的导热率有较大的降低。 其中，磷、硅、铁、钴、铍、铝、锰、砷 及锑均强烈降低铜的导电性及导热性。
第三节 铜合金
铜合金按色泽分黄铜、青铜和白铜三大类。 一、黄铜(Cu-Zn) 1、普通黄铜 铜锌二元合金。α相是锌溶于 铜中的固溶体，具有面心立方晶格，塑性 好，可以进行冷、热加工，并有优良的锻 造、焊接和镀锡能力。β相是以电子化合物 CuZn为基的无序固溶体，具有体心立方晶 格，塑性好，可进行热加工。工业黄铜的 实际锌含量多不超过 47 ％，其退火组织可 以是单相 α 或双相 α+β ，并分别称为 α 黄铜 （或单相黄铜）和双相黄铜。

铍青铜的弹性极限、疲劳极限都很高， 耐磨性和抗蚀性也很优异。它有良好的 导电性和导热性，并有无磁性、耐寒、 受冲击时不产生火花等一系列优点，但 价格较贵。 铍青铜主要用于制作精密仪器的重要弹 簧和其他弹性元件，钟表齿轮，高速高 压下工作的轴承及衬套等耐磨零件，以 及电焊机电极、防爆工具、航海罗盘等 重要机件。

二、铜合金中的强化相
1、γ2-CuBe（电子相） 3、Ni2Si
2、Cr2Zr（同时有高的导电率） 4、NiAl或NiAl2
5、Cu3Ti
三、铜合金的退火硬化现象 在铜基固溶体中，w（Zn）>10％的
黄铜、w（Al）>4％的铝青铜、w （Ni）>30％的白铜，经固溶退火 后，硬度明显升高，弹性极限升高。 其原因目前尚无定论。


ZQSn10-1的成分为w(Sn)=10％、w(Pb)=1 ％，其余为Cu。显微组织为α＋δ＋Cu3Pb。 α固溶体为软基体，δ相、Cu3Pb为硬质点。 运转时软基体受磨损而凹陷，硬质点将凸 出于基体上，使轮和轴瓦的接触面积减小， 而凹坑能储存润滑油，降低轴和轴瓦之间 的摩擦系数，减少轴和轴承的磨损。软基 体还能承受冲击和震动。 该合金具有高的强度，适于制造高速度、 高载荷的柴油机轴承。

2、铝青铜(Cu-Al) 铝青铜的机械性能比黄铜和锡青铜高。 在铸造状态下，开始时随铝质量分数的 增加强度和塑性都增大，在 10 ％左右时 强度最高，多在铸态或经热加工后使用。 铝质量分数 5 ％～ 7 ％的铝青铜塑性最好， 适于冷加工。大于 7 ％～ 8 ％后，塑性急 剧降低。因此实际应用的铝青铜的铝质 量分数一般在5％～12％之间。