5-15-1黄铜的热处理黄铜的热处理5-25-2锡青铜的热处理锡青铜的热处理5-35-3铝青铜的热处理铝青铜的热处理5-45-4铍青铜的热处理铍青铜的热处理5-55-5白铜的热处理白铜的热处理5-65-6铜及铜合金热处理的特点铜及铜合金热处理的特点第五章第五章 铜合金的热处理铜合金的热处理 5-1黄铜的热处理黄铜的热处理以铜为基的铜与锌的合金称为黄铜。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。可分两类：普通黄铜和特殊黄铜。一、普通黄铜一、普通黄铜1. 1. 牌号牌号H+xxH+xx（xxxx表示铜的百分含量）表示铜的百分含量）例如例如H68H68表示含表示含Cu68%Cu68%，含，含ZnZn约约32%32%的黄铜。的黄铜。若为铸造黄铜，则若为铸造黄铜，则ZH+xxZH+xx（xxxx表示铜的百分含量）表示铜的百分含量）例如例如ZH68ZH68表示含表示含Cu68%Cu68%，含，含ZnZn约约32%32%的铸造黄铜。的铸造黄铜。2. 2. 合金相合金相 Cu-Zn Cu-Zn相图相图CuCu基固溶体（基固溶体（FCCFCC），黄铜基体相；），黄铜基体相；CuZnCuZn基固溶体，电子弄得基固溶体，电子弄得2/32/3，bccbcc；Cu5Zn8Cu5Zn8基固溶体，电子浓度基固溶体，电子浓度21/1321/13，复杂，复杂bccbcc。 3. 3. 工业黄铜的性质与应用工业黄铜的性质与应用一般处于一般处于H96-H59H96-H59（如相图所示）（如相图所示） H96-H65H96-H65：黄铜黄铜 H63-H59H63-H59：+黄铜黄铜在在RTRT情况下，情况下，-Cu-Cu的塑性高于的塑性高于-CuZn-CuZn的塑性，强度低于的塑性，强度低于-CuZnCuZn的强度；的强度；在在HTHT下，正好相反。因此，下，正好相反。因此，+黄铜热塑性好，而黄铜热塑性好，而黄铜冷塑黄铜冷塑性好。性好。与紫铜相比，黄铜的强度、塑性均优，工艺性好，抗蚀性好，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。器、工艺品、炮弹等。二、特殊黄铜二、特殊黄铜加加SnSn、SiSi、AlAl、FeFe、NiNi、AsAs、MnMn、PbPb等，形成特殊黄铜。等，形成特殊黄铜。SiSi、FeFe、NiNi、MnMn改善力学性能改善力学性能SnSn、SiSi、AlAl、FeFe、NiNi、AsAs提高耐蚀性能提高耐蚀性能PbPb改善切削性能。改善切削性能。 1. 1. 牌号牌号（1）、）、H+第三组元元素符号第三组元元素符号+xx（xx表示铜含量的百分比）表示铜含量的百分比）-y（第三组元含量）（第三组元含量）-z（第四组元含量）（第四组元含量）例如：例如：HSn70-1表示含表示含Cu70%、含、含Zn29%、含、含Sn约约1%的特殊的特殊黄铜黄铜 HFe59-1-1表示含表示含Cu59%、含、含Zn39%、含、含Fe约约1%的特殊黄的特殊黄铜铜（2）、若为铸造黄铜，则）、若为铸造黄铜，则ZH+第三组元元素符号第三组元元素符号+xx（xx表示表示铜含量的百分比）铜含量的百分比）-y（第三组元含量）（第三组元含量）-z（第四组元含量）（第四组元含量）例如：例如：ZHSn70-1表示含表示含Cu70%、含、含Zn29%、含、含Sn约约1%的铸的铸造特殊黄铜。造特殊黄铜。一、锡青铜一、锡青铜 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。铜之外的铜合金的总称。5-2 锡青铜的热处理锡青铜的热处理1 1、牌号、牌号QSn+xQSn+x（x x表示表示SnSn含量）含量）-y-y（第三组元含量）（第三组元含量）-z-z（第四（第四组元含量）组元含量）例如例如QSn4-3QSn4-3表示含表示含SnSn约约4%4%，其它元素约，其它元素约3%3%的青铜。的青铜。 QH Sn4-3QH Sn4-3表示含表示含SnSn约约4%4%，其它元素约，其它元素约3%3%的铸造青的铸造青铜。铜。2 2、合金相、合金相 Cu-SnCu-Sn相图相图 CuCu基固溶体（基固溶体（FCCFCC）青铜的基体相，存在退火栾晶；）青铜的基体相，存在退火栾晶；Cu5SnCu5Sn基固溶体，电子浓度基固溶体，电子浓度3/23/2，bccbcc；Cu3SnCu3Sn基固溶体，电子浓度基固溶体，电子浓度7/47/4，fccfcc；Cu31Sn8Cu31Sn8基固溶体，电子浓度基固溶体，电子浓度21/1321/13，复杂立方；，复杂立方；Cu3ZnCu3Zn基固溶体，电子浓度基固溶体，电子浓度7/47/4，密排六方；，密排六方；注意：注意：+（反应慢）一般不出现（反应慢）一般不出现所以：（所以：（1 1）一般合金）一般合金RTRT组织通常为组织通常为+（+）共晶组织）共晶组织 （2 2）SnSn扩散慢，结晶范围宽，偏析严重；扩散慢，结晶范围宽，偏析严重； （3 3）铸锭中易于出现分散缩孔和反偏析（锡汗）现象。）铸锭中易于出现分散缩孔和反偏析（锡汗）现象。 3 3、性能、性能(1)(1)不出现不出现相时，相时，SnSn，强度和塑性都，强度和塑性都，出现，出现相时，相时，SnSn，塑性，塑性，而强度，而强度。但是大量的。但是大量的相也会引起相也会引起强度强度。(2)(2)具有良好的抗蚀性能，由于生成了具有良好的抗蚀性能，由于生成了Cu2OCu2O或或2CuCO32CuCO3CuCu（OHOH）薄膜，故可作船舶零件，这也是青）薄膜，故可作船舶零件，这也是青铜器可以长久保持的原因。铜器可以长久保持的原因。(3)(3)铸造工艺性能不好（相对而言的），但因分散缩孔多，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。体积缩小，可铸造尺寸准确、花纹清晰的工艺。(4)(4)热轧难，挤压易，通常需要均匀化退火。热轧难，挤压易，通常需要均匀化退火。 5-3铝青铜的热处理铝青铜的热处理当主要添加元素为铝时称为铝青铜。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。种青铜中应用最广泛的一个。1 1、牌号与上述锡青铜相同、牌号与上述锡青铜相同 QAl+xQAl+x（x x表示表示AlAl含量）含量）-y-y（第三组元含量）（第三组元含量）-z-z（第四组（第四组元含量）元含量）例如例如Qal4-3Qal4-3表示含表示含AlAl约约4%4%，其它元素约，其它元素约3%3%的青铜。的青铜。2 2、合金相、合金相 Cu-Al合金相图合金相图 CuCu基固溶体（基固溶体（FCCFCC），铝青铜的基体相，存在退火栾晶；），铝青铜的基体相，存在退火栾晶； Cu3AlCu3Al基固溶体，电子弄得基固溶体，电子弄得3/23/2，bccbcc； 2 2Cu4Al9Cu4Al9基固溶体，电子浓度基固溶体，电子浓度21/13,21/13,复杂立方；复杂立方； 慢冷，在慢冷，在565565，+2+2（自回火现象），导致合金脆化；（自回火现象），导致合金脆化； 快冷，低铝者，快冷，低铝者，（马氏体）（马氏体） 高铝者，高铝者，11或或（均为马氏体）（均为马氏体） 通常选择快冷，而且工业铝青铜通常选择快冷，而且工业铝青铜AlAl13%13%，属于低铝者，快冷，属于低铝者，快冷组织为组织为马氏体，但实际铸造组织重也可能有马氏体，但实际铸造组织重也可能有+2+2组织存在。组织存在。3. 3. 性能性能（1 1）机械性能优于黄铜、锡青铜；）机械性能优于黄铜、锡青铜；（2 2）大气、海水、大多数有机酸中耐蚀性好；）大气、海水、大多数有机酸中耐蚀性好；（3 3）耐磨、耐寒、冲击不产生火花（有油易燃时有利）耐磨、耐寒、冲击不产生火花（有油易燃时有利）4. 4. 工业铝青铜工业铝青铜 二元合金二元合金 QAl5,QAl5,、QAl7QAl7（属于单相（属于单相组织，枝晶和栾晶，耐蚀、耐磨、组织，枝晶和栾晶，耐蚀、耐磨、弹性材料，如弹簧）弹性材料，如弹簧） 多元合金（通常加多元合金（通常加FeFe、MnMn、NiNi等）等）Qal9-4(Fe):FeQal9-4(Fe):Fe加入，细化组织，加入，细化组织，HBHB，耐磨性，耐磨性，防止自回火，防止自回火，可热处理强化，用于船舶电器零件；可热处理强化，用于船舶电器零件；QAl9-2QAl9-2（MnMn）：）：MnMn加入，耐蚀性加入，耐蚀性，防止自回火，用于海轮上的，防止自回火，用于海轮上的零件；零件；QAl11-6-6QAl11-6-6（FeFe、NiNi）：综合性能最佳，主要用于重要的重型零件，）：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，可用温度高达应用与机械，航空工业的高强耐磨齿轮，可用温度高达500500。 5-4铍青铜的热处理铍青铜的热处理 铍青铜是硬度、强度最高的、也是综合性能（尤铍青铜是硬度、强度最高的、也是综合性能（尤其是弹性模量高、抗疲劳强度高、耐磨耐蚀、导电导其是弹性模量高、抗疲劳强度高、耐磨耐蚀、导电导热性好，耐寒、无磁性、冲击不差产生火花等）最好热性好，耐寒、无磁性、冲击不差产生火花等）最好的铜合金，的铜合金， h1250-1500Mpah1250-1500Mpa，HB350-400HB350-400，主要用于弹，主要用于弹性零件和耐磨零件。最大问题是性零件和耐磨零件。最大问题是BeBe贵，而且有毒，限贵，而且有毒，限制了它的应用。制了它的应用。1 1、牌号与成分、牌号与成分 牌号与锡青铜相同。牌号与锡青铜相同。 铍青铜中的铍青铜中的BeBe通常处于通常处于1.5-2.5%1.5-2.5%，虽然少但作用大，溶解，虽然少但作用大，溶解度从高温度从高温Max2.7Max2.7室温室温0.20.2，变化大，而且脱溶有强烈的时效，变化大，而且脱溶有强烈的时效强化效果。强化效果。 2 2、合金相、合金相 Cu-Be相图相图 CuCu基固溶体（基固溶体（FCCFCC），铍青铜的基体相，存在退），铍青铜的基体相，存在退 火栾晶；火栾晶；11Cu2BeCu2Be， bccbcc；22Cu2BeCu2Be，有序，有序bccbcc（时效强化原因）；（时效强化原因）；3 3、时效特点、时效特点（1）脱溶序列）脱溶序列过饱和的过饱和的-固溶体固溶体（片状（片状GP区）区） 2其中其中（片状（片状GP区）区）发展时强度最高；发展时强度最高；（2）为了达到最高强度，时效温度应不超过）为了达到最高强度，时效温度应不超过330，否则会发生晶界反应，即发生不连续脱溶，不利，否则会发生晶界反应，即发生不连续脱溶，不利于性能。于性能。 5-5 白铜的热处理白铜的热处理以以NiNi为主要合金元素的铜基合金称为白铜。为主要合金元素的铜基合金称为白铜。白铜可分为两类：白铜可分为两类：普通白铜普通白铜Cu-NiCu-Ni二元合金二元合金复杂白铜复杂白铜Cu-Ni-XCu-Ni-X多元合金，（多元合金，（X=NiX=Ni、FeFe、MnMn、AlAl、ZnZn、PbPb等）等）1 1、牌号、牌号（1 1）普通白铜：）普通白铜：B+xxB+xx（xxxx表示表示NiNi含量的百分比）含量的百分比）例如：例如：B19B19表示含表示含NiNi约约19%19%、含、含CuCu约约81%81%的的Cu-NiCu-Ni二元合金二元合金（白铜）（白铜）（2 2）复杂白铜：）复杂白铜：B+B+第三组元元素符号第三组元元素符号+x+x（NiNi的含量）的含量）- -y(y(第三组元含量第三组元含量)-z)-z（第四组元含量）（第四组元含量）例如：例如：BZn15-20BZn15-20表示含表示含NiNi约约15%15%、含、含ZnZn约约20%20%、含、含CuCu约约65%65%的复杂白铜的复杂白铜2 2、合金元素的作用与复杂白铜、合金元素的作用与复杂白铜NiNi：与铜形成完全固溶体，：与铜形成完全固溶体，NiNi， ，电阻，电阻，抗蚀性，抗蚀性，热电势，热电势，普通白铜，普通白铜FeFe：细化晶粒，：细化晶粒，FeFe， ，抗蚀性，抗蚀性 （抗海水冲击腐（抗海水冲击腐蚀明显增强），铁白铜蚀明显增强），铁白铜MnMn：电阻率：电阻率，电阻温度系数，电阻温度系数，锰白铜，锰白铜AlAl：生成：生成Ni3AlNi3Al、Ni2AlNi2Al， ，热处理可强化，铝白铜，热处理可强化，铝白铜ZnZn：耐蚀性：耐蚀性，颜色银白，锌白铜（亦称中国银、德国，颜色银白，锌白铜（亦称中国银、德国银）银）PbPb：易切削：易切削3 3、主要应用、主要应用（1 1）结构用白铜：除）结构用白铜：除B0.6B0.6，锰白铜等常作补偿导线、标，锰白铜等常作补偿导线、标准电阻、热电偶等电器电工材料外，其余白铜均可作准电阻、热电偶等电器电工材料外，其余白铜均可作结构件；结构件；（2 2）锰白铜：精密电工仪表材料）锰白铜：精密电工仪表材料 BMn3-12BMn3-12（锰铜）（锰铜）标准电阻（电桥、电位计）标准电阻（电桥、电位计） BMn40-1.5BMn40-1.5（康铜）（康铜）电热体、热电偶电热体、热电偶 BMn43-0.5BMn43-0.5（考铜）（考铜）变阻器、热电偶、补偿导线变阻器、热电偶、补偿导线 等等等等5-6 铜及铜合金热处理的特点铜及铜合金热处理的特点一、类型一、类型 铜及铜合金的热处理包括均匀化退火、回复铜及铜合金的热处理包括均匀化退火、回复与再结晶退火、淬火时效等等，但在具体应用中与再结晶退火、淬火时效等等，但在具体应用中不同合金，采用不同的类型。不同合金，采用不同的类型。 铝青铜、锆青铜、铬青铜、铍青铜都是热处铝青铜、锆青铜、铬青铜、铍青铜都是热处理可强化合金，淬火时效在铍青铜中很普遍，但理可强化合金，淬火时效在铍青铜中很普遍，但其他则不一定。其他则不一定。二、存在的问题二、存在的问题1 1、低温退火硬化现象、低温退火硬化现象2 2、光亮退火、光亮退火目的：防止氧化、吸气，提高表面质量目的：防止氧化、吸气，提高表面质量在保护性气氛中或真空中退火，保证表面十分漂亮在保护性气氛中或真空中退火，保证表面十分漂亮保护性气氛：水蒸气、分解氨、不完全燃烧的脱水保护性气氛：水蒸气、分解氨、不完全燃烧的脱水氨、氮气、干燥氢、不完全燃烧的煤气或其他可燃氨、氮气、干燥氢、不完全燃烧的煤气或其他可燃气体，但具体选择，与合金本性、种类和退火要求气体，但具体选择，与合金本性、种类和退火要求有关。有关。