铜合金的分类及主要用途

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：纯铜一般不作结构材料使用，纯铜的主要用途是制作各种导电材料、导热材料及配制各种铜合金。按化学成分，铜合金可分为黄铜、青铜及白铜类；按生产方法，铜合金可分为压力加工铜合金和铸造铜合金两类。常用的铜合金是黄铜和青铜。铜与锌的二元合金称为普通黄铜，分为单相黄铜和两相黄铜两种。例如H68，表示铜的质量分数为68%、余量为锌的黄铜。锡青铜是以锡为主加元素的铜合金，锡含量一般为3%～14%。

1.工业纯铜

铜是一种有色金属，其产量仅次于铁和铝。工业上使用的纯铜是玫瑰红色的金属，表面形成氧化亚铜（Cu2O）膜层后呈紫色，故又称紫铜。纯铜的密度为8.96 g／cm3，熔点为1 083 ℃，具有导电性、抗磁性、导热性（仅次于银）及良好的耐蚀性（抗大气及海水腐蚀）。纯铜的强度不高，硬度很低，塑性却很好，易于进行冷、热加工，冷塑性变形后可以使铜的强度提高到400～500 MPa，但伸长率急剧下降到2%左右。

纯铜一般不作结构材料使用，纯铜的主要用途是制作各种导电材料、导热材料及配制各种铜合金。工业纯铜代号有T1、T2、T3 等3 种，代号中数字越大，表示杂质含量越多，则其导电性越差。

2.铜合金

铜合金中的常加元素有Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr 等，既提高了强度，又保持了纯铜特性。按化学成分，铜合金可分为黄铜、青铜及白铜（铜镍合金3）类；按生产方法，铜合金可分为压力加工铜合金和铸造铜合金两类。常用的铜合金是黄铜和青铜。

（1）黄铜

以铜和锌为主组合的铜合金称为黄铜。按化学成分，可分为普通黄铜和特殊黄铜；按工艺，可分为加工黄铜和铸造黄铜。

1）普通黄铜。铜与锌的二元合金称为普通黄铜，分为单相黄铜和两相黄铜两种。单相黄铜塑性好，常用牌号有H80、H70、H68，适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等；两相黄铜热塑性好、强度高，常用牌号有H59、H62，适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管和散热器等。

加工普通黄铜的牌号为：H（“黄”的汉语拼音字母）加表示铜平均百分含量的数字。例如H68，表示铜的质量分数为68%、余量为锌的黄铜。

2）特殊黄铜。在普通黄铜的基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni 等元素形成特殊黄铜。特殊黄铜的强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能有所改善，常用牌号有HPb63－3、HSn62－1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4 等，主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。

加工特殊黄铜的牌号为：H（黄）＋主加元素符号（Zn 除外）＋铜平均百分含量＋主加元素平均百分含量。例如HPb59－1，表示铜的质量分数为59%、铅的质量分数为1%、余量为锌的加工黄铜。

3）铸造黄铜。铸造黄铜的牌号为：Z ＋铜元素符号＋主加元素符号及平均百分含量＋其他合金元素化学符号及含量（质量分数×100）。例如ZCuZn38，表示锌的质量分数为38%、余量为铜的铸造普通黄铜。

（2）青铜

青铜原指铜锡合金，因呈青黑色而得名，通常将除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。常用青铜有铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等，它们常作为锡青铜的代用材料。

加工青铜的牌号为：Q（“青”的汉语拼音字母）＋主加元素符号及其平均百分含量＋其他元素平均百分含量。例如QSn4－3，表示平均锡的质量分数为4%、锌的质量分数为3%、余量为铜的加工青铜。

1）锡青铜。锡青铜是以锡为主加元素的铜合金，锡含量一般为3%～14%。锡青铜铸造流动性差，铸件密度低，易渗漏，但体积收缩率在有色金属中最小。锡青铜耐蚀性良好，在大气、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸和氨水中的耐蚀性较差。

锡青铜的常用牌号有QSn4－3、QSn6.5－0.4、ZCuSn10Pb1 等，主要用于耐蚀承载件，如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。

2）铝青铜。铝青铜是以铝为主加元素的铜合金，铝含量为5%～11%，强度、硬度、耐磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。

常用牌号有QAlS、QA17、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2 等，主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、涡轮、轴套、螺旋桨等。

3）铍青铜。铍青铜是以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.7%～2.5%，具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵。

常用牌号有QBe2、QBe1.7、QBe1.9 等，主要用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件。

铜合金的分类及主要用途

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