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课程教案首页No. 3 授课题目铜及铜合金学时2［√］教学目标［知识目标］：1.掌握纯铜的特性的相关知识2.掌握铜合金的特性及其用途的相关知识［能力目标］：1.能够正确识别车身上常用的金属铜2.能够正确描述铜及铜合金在生活及工业中的应用［素质目标］：语言表达、严谨的逻辑思维、健康的心里素质重点难点纯铜的物理性质、化学性质铜合金的物理性质、化学性质及其应用教学方法讲述法、举例法、演示教学、多媒体课件演示能力训练（作业）完成教材里面对应的习题教学体会授课班级授课时间及地点年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室年月日（星期）第节，楼室注：教学体会一般在课后填写，授课时间须按上课先后顺序依次填写。
任务设计步骤一课前测试（5分钟）以笔试的形式对上节课的内容进行测试以及复习步骤二导课（5分钟）以ppt形式展示本次课的教学目标：1.掌握纯铜的物理性质、化学性质2.掌握铜合金的应用步骤三讲授新课（70分钟）一、纯铜以ppt图片实物图以及观看视频的形式进行讲解，同时，教师一边讲授一边提问，启发学生学习与记忆。
具体内容包括：1.纯铜的物理性质2.纯铜的化学性质3.纯铜的环境污染及危害二、铜合金合金以ppt图片实物图以及观看视频的形式进行讲解，同时以提问的形式激发学生的学习热情，具体包括内容如下：1.黄铜（1）普通黄铜（2）特殊黄铜（3）铸造黄铜2.青铜（1）锡青铜（2）铝青铜（3）铅青铜（4）铍青铜3.白铜（1）普通白铜（2）特殊白铜三、铜和铜合金在汽车上的应用以ppt图片车身实物图的形式进行讲解，要求学生做好记录，同时以提问的形式激发学生的学习热情。
具体内容如下：步骤四总结归纳及学习效果检验（10分钟）师生共同完成本任务的总结归纳，教师以板书的形式进行总结，同时完成本教材中对应的习题，提问学生当场完成，检验学生的学习效果。
铜及铜合金教案教学目的：掌握铜及铜合金的分类、牌号、性能及用途。
教学重点与难点：§7—1铜及铜合金教学过程：新课：▲金属材料分为黑色金属和有色金属。
▲铁及其合金是黑色金属，其他的金属属于有色金属。
▲有色金属中密度小于3.5g/cm3 称为轻金属，密度大于3.5g/cm3 称为重金属。
一、纯铜（Cu）1、物理性能：密度为8.9×103 kg/m3 ,熔点为1083℃，良好的导电导热。
2、化学性能：在大气及淡水中有良好的耐蚀性能。
3、力学性能：良好的塑性易于冷、热压力加工。
4、成分：杂质0.05%~0.3%；铜99.7%以上。
工业纯铜：T1、T2、T35、按化学成分分类：无氧铜：TU1、TU2二、铜合金▲分类：黄铜、青铜、白铜。
1、黄铜1）、黄铜是以锌为主加合金元素的铜合金。
2）、按所含合金元素的种类可分为：普通黄铜和特殊黄铜（1）、普通黄铜①、是Cu—Zn的二元合金。
②、成分和性能：含锌量在32%以下时，随含锌量的增加，黄铜的强度和塑性不断提高，当含量在32%时，塑性达到最高峰值。
含锌量在45%时，强度达到最高峰值。
（2）特殊黄铜①、是在普通黄铜的基础上加入Sn、Si、Mn、Pb、Al等元素所形成的铜合金。
②、比普通黄铜具有更高的强度、硬度和耐蚀性。
(3)、牌号：普通压力加工黄铜：H+平均含铜量表示特殊压力加工黄铜：H+主加元素符号（除锌外）+平均含铜量+主加元素含量表示。
铸造黄铜：ZCu+主加元素符号+主加元素含量+其他加入元素符号及含量组成。
2、白铜1）、以镍为主加合金元素的铜合金。
2）、性能：具有高的耐蚀性和优良的冷热加工成形性。
3）、牌号：用“B”加镍含量表示，三元以上用“B”加第二个主添元素符号及除基元素铜外的成分数字组表示。
课后练习：铜及其铜合金部分一、填空题1.通常把黑色金属以外的金属称为______________也称_______________。
常用的有色金属有______________及其合金、___________及其合金、______________及其合金和轴承合金等。
2.常用的铜合金可分为______________、____________和______________大类，其中_______________是以锌为主加合金元素;_________________是以镍主加合金元素；而除了_____________和_______________外，所有的铜基合金都称为______________________。
3.普通黄铜又分为______________黄铜和______________黄铜两类，当含锌量小于39％时，称为________________黄铜。
由于其塑性好，适合干______________加工:当含锌量大于或等于39％时，称为_____________黄铜，其塑性逐渐变差，只适合进行_______________加工。
4.白铜具有高的_______________和优良的冷热加工成形性，是精密___________________、________________、____________及工艺品制造中的重要材料.二、判断题(正确的打“√＂，误的打“×”)1.纯铜无同素异构转变。
( )2.黄铜中含锌量越高，其强度也越高。
( )3.特殊黄铜是不含锌元素的黄铜。
( )4.含锡量大于10％的锡青铜，塑性较差，只适合铸造( )5.含锌量为30％左右的普通青铜，塑性最好( )三、选择题(将正确答案的序号填在括号内)将相应的牌号填在括号里:普通黄铜( )・铸造黄铜( )，锡青铜( )，铍青铜( )A.H68 B QSn4-3 C. QBe2 D. ZCuZn38四、牌号解释1.T22.H683.HPb59—14.ZCuSn10Pb1。
模块七非铁金属及其合金
课题一铜及铜合金
小结
思考与练习
课题二铝及铝合金
小结
思考与练习
*课题三钛及钛合金
小结
思考与练习
课题四滑动轴承合金
小结
思考与练习
课题五硬质合金
小结
思考与练习
习题
课题一铜及铜合金
一、铜
纯铜呈紫红色，故又称为紫铜。
纯铜的密度为8.96×103Kg/m3,熔点为1083℃，其导电性和导热性仅仅次于金和银，是最常用的导电、导热材料。
纯铜的塑性非常好，易于冷、热压力加工，在大气及淡水中有良好的抗腐蚀性能。
铜中常含有0.05%～0.30%的杂质（主要是铅、铋、氧、硫和磷等），它们对铜的力学性能和工艺性能有很大的影响，尤其是铅和铋的危害最大。
铜经过轧制和退火后的力学性能为：σ b=200～250/MPa，δ=45%～50%，硬度100～120HBS。
由于铜的强度不高，所以一般用作结构零件。
常用冷加工方法制造电线、电缆、铜管以及配置铜合金等。
铜加工产品按化学成分不同可分为纯铜材料和无氧铜材料两类，详细见下表：
二、铜合金
1、工业上广泛采用的是铜合金。
以下为常用的铜合金分类：
单相黄铜
双相黄铜 铸造黄铜
特殊黄铜
锡青铜 铝青铜
铍青铜 硅青铜
2、常用铜合金的牌号、性能特点及用途 （1）黄铜
黄铜是以锌为主加元素的铜合金。
1）普通黄铜 普通黄铜分为单相黄铜和双相黄铜两类：当锌含量小于39%时，锌全部溶于铜中，形成均匀的单相固溶体α，即单相黄铜；当锌的含量大于等于39%时，除了有α固溶体外，还有以化合物CnZn 为基体的β固溶体，即α+β的双相黄铜。
锌对黄铜力学性能的影响，当锌的含量在32%以下时，随锌的增加，黄铜的强度和塑性不断提高，当锌的含量达到30%～32%时，黄铜的塑性最好。
当锌含量超过39%以后，由于出现β相，强度继续升高，但塑性迅速下降。
当锌含量大于45以后，强度也急剧下降，在生产中已无实用价值。
单相黄铜塑性很好，适于冷、热变形加工。
双相黄铜强度高，热状态下塑性良好，故适于热变形加工。
普通黄铜的牌号用“H ”+数字表示。
其中“H ”表示普通黄铜的“黄”字汉语
拼音字母的字头，数字表示平均含铜量的百分数。
注：表中如HSn90-1，其中“1”表示杂质Sn的平均含量为1%
铸造黄铜的代号表示方法由“ZCu”+主加元素+数字+其他元素+数字组成，其中数字表示加入元素的平均百分含量。
例如ZCuZn40Mn2，表示铸铜中，平均含量Zn占40%，Mn占2%。
常用铸造黄铜牌号、化学成分、力学性能及用途
注：表中力学性能中分子为砂型铸造试样测定，分母为金属型铸造试样测定
2）特殊黄铜在普通黄铜中加入其他合金元素所组成的合金，称为特殊黄铜。
特
殊黄铜常加入的合金元素有锡、硅、锰、铅和铝等，分别称为锡黄铜、硅黄铜、锰黄铜、铅黄铜和铝黄铜等。
铅使黄铜的力学性能恶化，但能改善其切削工艺性能。
硅能提高黄铜的强度和硬度，与铅一起还能提高黄铜的耐磨性。
锡提高了黄铜的强度和在海水中的抗腐蚀性，又称海军黄铜。
特殊黄铜的牌号“H”+主加元素符号（锌除外）+铜含量的百分数+主加元素含量的百分数组成。
例如HPb59-1表示铜平均含量为59%，铅为1%的铅黄铜。
（2）青铜
除了黄铜和白铜（铜和镍的合金）外，所有的铜基合金都称为青铜。
按主加元素种类的不同，青铜分为锡青铜、铝青铜、硅青铜和铍青铜等。
青铜的代号由“Q”+主加元素及含量+其他元素及含量组成，其中“Q”表示青铜的“青”字汉语拼音字母的字头。
例如QSn4-3表示含锡4%，含锌3%，其余为铜的锡青铜。
QAl7表示含铝7%，其余为铜的铝青铜。
铸造青铜的牌号和铸造黄铜的表示方法相同。
1）锡青铜锡能溶入铜形成α固溶体，但比锌在铜中的溶解度小得多（小于14%）。
由于锡青铜在生产条件下不易得到平衡，因此，在铸造状态下，含锡量超过6%时就可以出现（α+δ）共析体（δ是一种硬而脆的相）。
锡含量较小时，随着含锡量的增加，青铜的强度和塑性增加，当锡含量超过5%～6%时，因合金中出现δ相而塑性急剧下降，强度仍然很高。
当含锡量大于10%时，塑性已显著降低。
当含锡量大于20%后，大量的δ相使强度显著降低，合金变得硬而脆，已无使用价值。
故工业用的锡青铜，其含锡量一般在3%～14%。
通常含锡量小于8%的锡青铜，具有较好的塑性和适当的强度，适于压力加工，含锡量大于10%的锡青铜，由于塑性较差，只适合铸造。
锡青铜在铸造时，因体积收缩小，易形成分散细小的缩孔，可铸造形状复杂的铸件，但铸件的致密性差，在高压下易渗漏，故不适合制造密封性要求高的铸件。
锡青铜在大气及海水中的耐蚀性好，故广泛用于制造耐腐蚀零件。
在锡青铜中加入磷、锌、铅等元素，可以改善锡青铜的耐磨性、铸造性及切削加工性，使性能更佳。
锡青铜中QSn4-3通常制造弹性元件、管配件、化工机械中耐磨零件及抗磁零件；QSn6.5-0.1用来制造弹簧、接触片、振动片、精密仪器中的耐磨零件等；QSn4-4-4常用来制造重要减磨零件，如轴承、涡轮、丝杠等。
2）铝青铜通常铝青铜的铝含量为5%～12%。
铝青铜比黄铜和锡青铜具有更好的耐腐蚀性、耐磨性和耐热性，并具有更好的力学性能，还可以进行淬火和回火以进一步强化其性能，常用来铸造承受重载、耐蚀和耐磨的零件，如QAl7常用来制造重要的弹性元件；QAl9-4用来制造轴承、涡轮、蒸汽及海水中工作的高强度、耐蚀零件。
3）铍青铜常用的铍青铜的含铍量为1.7%～2.5%。
铍在铜中的溶解度随温度的增加而增加，因此，经淬火后加以人工时效可获得较高的强度、硬度、抗腐蚀性和抗疲劳性，还具有良好的导电性和导热性，是一种综合性能较好的结构材料，主要用于制造弹性零件和有耐磨性要求的零件，如QBe2常用来制造重要的弹性元件，耐磨件及在高速、高压、高温下工作的轴承。
4）硅青铜硅青铜具有很高的力学性能和耐腐蚀性能，并具有良好的铸造性能和冷、热变形加工性能，常用来制造耐腐蚀和耐磨零件，如QSi3-1，用来制作
弹性元件，腐蚀介质下工作的耐磨零件，如齿轮等。
铸造青铜的牌号表示方法与铸造黄铜相同，ZCuSn5Pn5Zn5常用来制造较高负荷、中速的耐磨、耐腐蚀零件，如轴瓦、缸套、涡轮等；ZCuSn10Pb1用来制造高负荷、高速的耐磨零件，如轴瓦、轴套、齿轮等；ZCuPb30用来制造高速双金属轴瓦等。
小结
本课题掌握合金元素对铜合金的影响至关重要，另外铜合金的牌号特点及用途也不可缺失的内容。
思考与练习
1.试述铜的性能特点，并举例说明其牌号及用途。
2.何谓黄铜？何谓青铜？各列一例牌号，并说明其用途。
3.何谓特殊黄铜？加入其他合金元素对其性能有何影响？。
