金属热处理工艺学有色金属的热处理3

铜及铜合金的热处理
黄铜
良好的机械性能、耐蚀性、导电性和导热性等。与纯铜和其它铜合金相比 ，价格较低，是重有色金属中应用最广的合金材料。分为二元黄铜（普通黄铜 ）和多元黄铜（复杂黄铜、特殊黄铜）。
Cu>50%
H70 H62
图 Cu-Zn合金相图
铜及铜合金的热处理
黄铜
从铜锌合金相图可以看出黄铜有 和+’ 两种组织，分别称单相黄铜 和两相黄铜。
铜及铜合金的热处理
一、纯铜（紫铜）
（1）导电性好、导热性好。（导线、电缆、散热管、热交换器等），任何杂 质元素的加热都会降低铜的导电性和导热性；
冷变形对铜导电性能影响不大，纯铜经80%冷变形，导电率降低不到3% ，因此铜导线可在冷作硬化状态使用。冷作硬化是提高铜及铜合金强度的常用 方法。
图 杂质元素对铜导电和导热性影响
铜及铜合金的热处理
锡青铜
铜与锡的合金称为锡青铜。锡青铜的应用在我国已有两千多年历史，最主 要特点是耐蚀、耐磨、弹性好和铸件体积收缩率很小。
锡青铜的用途： （1）高强弹性材料：弹簧、 弹片、弹性元件； （2）耐磨材料：轴承套、齿 轮等； （3）艺术铸件，铜像等。
图 Cu-Sn合金相图
铜及铜合金的热处理
单相黄铜
两相黄铜
铜及铜合金的热处理
黄铜的性能
图 Zn含量对铸态Cu合金力学性能的影响
铜及铜合金的热处理
黄铜的应用
• 单相黄铜塑性好。
• H96和H85具有良好导热性和耐蚀性，一定强度和良 好塑性。大量用于冷凝器和散热器。
• H70和H68强度较高，塑性特别好，用于冷冲压或深 拉伸法制造复杂零件。枪弹壳、炮弹筒，有“弹壳黄 铜”之称。
锡青铜
在α相区，Sn含量增加，强度及塑性均增大，约10%Sn附近的塑性最好， 在21%-23%Sn附近的抗拉强度最大。δ相(Cu31Sn8)脆而硬，随该相增多，强 度急剧下降。
Sn：3~14%
图 Sn含量对锡青铜力学性能的影响
铜及铜合金的热处理
锡青铜的热处理
铜锡合金中的原子扩散速度进行很慢，共析转变只有在长时间保温才能进 行。另外，一般生产条件下，冷却速度快，合金中不出现α+ε组织。从工程角 度出发，锡青铜的锡含量一般都小于10%，得到的是单相α组织，故锡青铜不 能热处理强化。
铜及铜合金的热处理
一、纯铜（紫铜）
（2）化学稳定性高，耐蚀性好。铜的标准电极电位比氢高，在许多介质中的 化学稳定性都很好。（电线、冷热水配水设备、热水泵及废热锅炉）； （3）无磁性，磁化系数极低，用来制造不允许受磁性干扰的磁学仪器（罗盘 、航空仪器、炮兵瞄准环等）； （4）塑性变形能力高。面心立方晶格。但中温区塑性剧烈降低，应避免在此 区间进行压力加工。热压加工一般在800-900°C进行。中温脆性区一般认为是 Pb等低熔点杂质引起的。
根据锡青铜的使用目的和加工方法，常用热处理是均匀化退火、再结晶退火 和去应力退火。
消除枝晶偏析的均匀化退火，通常处理温度为625-725°C，1-6小时；
锡青铜在冷变形工序之间，中间再结晶退火消除形变硬化，例如QSn6.50.4的再结晶退火温度为600பைடு நூலகம்C；
用作弹性元件的锡青铜QSn4-3等不能进行再结晶退火，只进行去应力退火 ，退火温度为250-300°C。
• 黄铜的主要热处理方式：退火（再结晶退火、去应力退火） 。
• 再结晶退火：加工工序之间的中间退火，产品最终退火。目的是消除加工硬化， 恢复塑性及获得细晶组织。再结晶温度随合金成分不同，多在300-400°C。再结 晶退火温度多在600-700°C。
• 去应力退火：含锌量较高的黄铜，应力腐蚀破裂倾向很严重，其冷变形产品必须 进行去应力退火，清除变形中产生的残余应力，防止自裂。一般230-300°C。
• 退火硬化现象.
• α黄铜冷变形后于再结晶温度以下退火，其硬度不但不降低，反而有所升高。例如 H70，冷变形50%后在235°C退火1小时，抗拉强度升高30MPa，延伸率降低2% 。试验证明，含Zn大于10%的黄铜、含Al大于4%的青铜、含Mn大于5%的青铜 和含Ni大于30%的白铜都有这种退火异常硬化现象，也称变形时效。
铜及铜合金的热处理
铝青铜
锡价格昂贵，所以用其它合金元素代替锡。铝青铜就是其中之一。铝青铜具 有良好的力学性能、耐蚀性和抗磨性。
无氧铜：TU1,TU2。含氧量低于0.01%。具有更高导电性、导热性、耐蚀性、 可焊性和塑性。
铜及铜合金的热处理
二、铜合金的分类及编号
按照化学成分，铜合金可分为黄铜、青铜及白铜三大类。 （1）黄铜：以Zn为主要合金元素，以H表示，H后面的数字表示含铜量。若还 有另一种合金元素，则H后面添加上所加元素的化学符号，并在表示含铜量的 数字后面划一短横线，写上它的百分含量；例：H68，HPb59-1。 （2）白铜：以Ni为主要合金元素，以B表示。例：BAl6-1.5。 （3）青铜：除Zn和Ni以外的元素为主要合金元素，以Q表示。例：QSn7。
• 两相黄铜热塑性好, 强度高.
• H62有很高强度，热态下塑性好，以板材、棒材、管 材、线材等供工业大量使用，有“商业黄铜”之称。
• H59强度高，含Zn量高，价格便宜。极好地承受热 压力加工，有一般耐蚀性，多以棒材和型材用于机械 制造业。
冷凝器管
汽车机油泵衬套
铜及铜合金的热处理
黄铜的热处理制度
金属热处理工艺学有色 金属的热处理3
2020/8/22
铜及铜合金的热处理
一、纯铜（紫铜）
铜是人类历史上应用最早的金属。现主要用作导电、导热并有耐 蚀性的器材。导电元件、弹性元件、管道和耐磨零件（轴承、衬套、 小齿轮等）。
密度：8.94g/cm3； 导电性和导热性仅次于金和银； 面心立方晶体结构，在极低温度下仍然保持良好塑性； 熔点：1084°C
图 铜的力学性能与温度的关系 （99.5%Cu，0.005%Pb， 600°C退火1小时）
铜及铜合金的热处理
一、纯铜（紫铜）
工业纯铜的热处理
一般只进行再结晶退火，目的是消除内应力、使金属软化或改变晶粒度。 退火温度一般为500-700°C。
工业纯铜的牌号
T1---99.95%Cu；T2---99.90%Cu；T3---99.70%Cu；T4---99.5%Cu 含Bi、Pb、Sb、S、P、O等杂质。