铜合金的热处理

教学章节：5.1

教学内容：黄铜的热处理

教学要求：1、了解黄铜的牌号；

2、掌握铜锌合金相图。

重点难点：铜锌合金相图。

教学过程（板书设计）：

以铜为基的铜与锌的合金称为黄铜。可分两类：普通黄铜和特殊黄铜。

一、普通黄铜

1、牌号

H+xx（xx表示铜的百分含量）

例如H68表示含Cu68%，含Zn约32%的黄铜。

若为铸造黄铜，则ZH+xx（xx表示铜的百分含量）

例如ZH68表示含Cu68%，含Zn约32%的铸造黄铜。

2、合金相

如Cu-Zn相图所示

α—Cu基固溶体（FCC），黄铜基体相

β—CuZn基固溶体，电子弄得2/3，bcc；

γ—Cu5Zn8基固溶体，电子浓度21/13，复杂bcc。

黄铜中Zn含量小于50%，Cu合金中相主要为α、β、γ。

α—Cu基固溶体为黄铜基体相。

工业黄铜退火多为α、α+β、β组织。

3、工业黄铜的性质与应用

一般处于H96-H59（如相图所示）

H96-H65：α黄铜

H63-H59：α+β黄铜

在RT情况下，α-Cu的塑性高于β-CuZn的塑性，强度低于β-CuZn 的强度；

在HT下，正好相反。因此，α+β黄铜热塑性好，而α黄铜冷塑性好。与紫铜相比，黄铜的强度、塑性均优，工艺性好，抗蚀性好，且价格低。因此用途广、可作各种零件、日用品、管道、散热器、工艺品、炮弹等。

二、特殊黄铜

加Sn、Si、Al、Fe、Ni、As、Mn、Pb等，形成特殊黄铜。

Si、Fe、Ni、Mn—改善力学性能

Sn、Si、Al、Fe、Ni、As—提高耐蚀性能

Pb—改善切削性能。

1、牌号

（1）、H+第三组元元素符号+xx（xx表示铜含量的百分比）-y（第三组元含量）-z（第四组元含量）……

例如：HSn70-1表示含Cu70%、含Zn29%、含Sn约1%的特殊黄铜

HFe59-1-1表示含Cu59%、含Zn39%、含Fe约1%的特殊黄铜

（2）、若为铸造黄铜，则ZH+第三组元元素符号+xx（xx表示铜含量的百分比）-y（第三组元含量）-z（第四组元含量）……

例如：ZHSn70-1表示含Cu70%、含Zn29%、含Sn约1%的铸造特殊黄铜。

课后习题：

1、黄铜的热处理有和两种。

2、简述黄铜的热处理

教学章节：5.2

教学内容：锡青铜的热处理

教学要求：1、了解锡青铜的牌号；

2、掌握铜锡合金相图。

重点难点：铜锡合金相图。

教学过程（板书设计）：

早期青铜仅指锡青铜。现在青铜这个名词以成为除黄铜和白铜之外的铜合金的总称。

一、锡青铜

铜与锡的合金称为锡青铜。

1、牌号

QSn+x（x表示Sn含量）-y（第三组元含量）-z（第四组元含量）……例如QSn4-3表示含Sn约4%，其它元素约3%的青铜。

QH Sn4-3表示含Sn约4%，其它元素约3%的铸造青铜。

2、合金相

如下图Cu-Sn相图所示：

α—Cu基固溶体（FCC）青铜的基体相，存在退火栾晶；

β—Cu5Sn基固溶体，电子浓度3/2，bcc；

γ—Cu3Sn基固溶体，电子浓度7/4，fcc；

δ—Cu31Sn8基固溶体，电子浓度21/13，复杂立方；

ε—Cu3Zn基固溶体，电子浓度7/4，密排六方；

注意：δ→α+ε（反应慢）一般不出现

所以：（1）一般合金RT组织通常为α+（α+δ）共晶组织；

（2）Sn扩散慢，结晶范围宽，偏析严重；

（3）铸锭中易于出现分散缩孔和反偏析（锡汗）现象。

3、性能

(1)、不出现δ相时，Sn↑，强度和塑性都↓，出现δ相时，Sn↑，塑性↓，而强度↑。但是大量的δ相也会引起强度↓。

(2)、具有良好的抗蚀性能，由于生成了Cu2O或2CuCO3·Cu（OH）薄膜，故可作船舶零件，这也是青铜器可以长久保持的原因。

(3)、铸造工艺性能不好（相对而言的），但因分散缩孔多，体积缩小，可铸造尺寸准确、花纹清晰的工艺品。

(4)、热轧难，挤压易，通常需要均匀化退火。

4、工业锡青铜

二元合金少，通常加P、Pb、Zn等元素

课后习题

1、简述锡青铜的热处理

教学章节：5.3

教学内容：铝青铜的热处理

教学要求：1、了解铝青铜的牌号；

2、掌握铜铝合金相图。

重点难点：铜铝合金相图。

教学过程（板书设计）：

当主要添加元素为铝时称为铝青铜。

铝青铜具有良好的机械性能、耐蚀性能和抗磨性能，是各种青铜中应用最广泛的一个。

1、牌号与上述锡青铜相同

QAl+x（x表示Al含量）-y（第三组元含量）-z（第四组元含量）……例如Qal4-3表示含Al约4%，其它元素约3%的青铜。

2、合金相

如下图Cu-Al合金相图所示：

α—Cu基固溶体（FCC），铝青铜的基体相，存在退火栾晶；β—Cu3Al基固溶体，电子弄得3/2，bcc；

γ2—Cu4Al9基固溶体，电子浓度21/13,复杂立方；

慢冷，在565℃，β→α+γ2（自回火现象），导致合金脆化；

快冷，低铝者，β→β’（马氏体）

高铝者，β→β1→β’或γ’（均为马氏体）

通常选择快冷，而且工业铝青铜Al＜13%，属于低铝者，快冷组织为β’马氏体，但实际铸造组织重也可能有α+γ2组织存在。

3、性能

（1）机械性能优于黄铜、锡青铜；

（2）大气、海水、大多数有机酸中耐蚀性好；

（3）耐磨、耐寒、冲击不产生火花（有油易燃时有利）

4、工业铝青铜

二元合金

QAl5,、QAl7（属于单相α组织，枝晶和栾晶，耐蚀、耐磨、弹性材料，如弹簧）

多元合金（通常加Fe、Mn、Ni等）

Qal9-4(Fe):Fe加入，细化组织，HB↑，耐磨性↑，防止自回火，可热处理强化，用于船舶电器零件；

QAl9-2（Mn）：Mn加入，耐蚀性↑，防止自回火，用于海轮上的零件；QAl11-6-6（Fe、Ni）：综合性能最佳，主要用于重要的重型零件，应用与机械，航空工业的高强耐磨齿轮，可用温度高达500℃.

课后习题：

1、简述铝青铜的热处理