铜合金的热处理

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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