銅合金的熱處理.doc

1、教學(xué)章節(jié)： 5.1教學(xué)內(nèi)容：黃銅的熱處理教學(xué)要求： 1、了解黃銅的牌號(hào)；2、掌握銅鋅合金相圖。重點(diǎn)難點(diǎn) ：銅鋅合金相圖。教學(xué)過(guò)程（板書(shū)設(shè)計(jì)）：以銅為基的銅與鋅的合金稱(chēng)為黃銅。 可分兩類(lèi)：普通黃銅和特殊黃銅。一、普通黃銅1、牌號(hào)H+xx（ xx 表示銅的百分含量）例如 H68表示含 Cu68%，含 Zn 約 32%的黃銅。若為鑄造黃銅，則 ZH+xx（xx 表示銅的百分含量）例如 ZH68表示含 Cu68%，含 Zn 約 32%的鑄造黃銅。2、合金相如 Cu-Zn 相圖所示 Cu基固溶體（ FCC），黃銅基體相 CuZn基固溶體，電子弄得2/3 ，bcc； Cu5Zn8 基固溶體，電子濃度21/

2、13 ，復(fù)雜 bcc。黃銅中 Zn 含量小于 50%，Cu合金中相主要為、。 Cu基固溶體為黃銅基體相。工業(yè)黃銅退火多為、+、組織。3、工業(yè)黃銅的性質(zhì)與應(yīng)用一般處于 H96-H59（如相圖所示）H96-H65：黃銅H63-H59： +黃銅在 RT情況下， -Cu 的塑性高于 -CuZn 的塑性，強(qiáng)度低于 -CuZn的強(qiáng)度；在 HT下，正好相反。因此，+黃銅熱塑性好， 而黃銅冷塑性好。與紫銅相比，黃銅的強(qiáng)度、塑性均優(yōu)，工藝性好，抗蝕性好，且價(jià)格低。因此用途廣、可作各種零件、日用品、管道、散熱器、工藝品、炮彈等。二、特殊黃銅加 Sn、Si 、Al 、Fe、Ni 、As、Mn、Pb 等，形成特殊黃銅

3、。Si 、Fe、Ni 、 Mn改善力學(xué)性能Sn、Si 、Al 、 Fe、Ni 、As提高耐蝕性能Pb改善切削性能。1、牌號(hào)（ 1）、H+第三組元元素符號(hào) +xx（xx 表示銅含量的百分比） -y （第三組元含量） -z （第四組元含量）例如： HSn70-1表示含 Cu70%、含 Zn29%、含 Sn 約 1%的特殊黃銅 HFe59-1-1 表示含 Cu59%、含 Zn39%、含 Fe 約 1%的特殊黃銅（ 2）、若為鑄造黃銅，則 ZH+第三組元元素符號(hào) +xx（xx 表示銅含量的百分比） -y （第三組元含量） -z （第四組元含量）例如： ZHSn70-1表示含 Cu70%、含 Zn29%

4、、含 Sn 約 1%的鑄造特殊黃銅。課后習(xí)題：1、黃銅的熱處理有和兩種。2、簡(jiǎn)述黃銅的熱處理教學(xué)章節(jié)： 5.2教學(xué)內(nèi)容：錫青銅的熱處理教學(xué)要求： 1、了解錫青銅的牌號(hào)；2、掌握銅錫合金相圖。重點(diǎn)難點(diǎn) ：銅錫合金相圖。教學(xué)過(guò)程（板書(shū)設(shè)計(jì)）：早期青銅僅指錫青銅。 現(xiàn)在青銅這個(gè)名詞以成為除黃銅和白銅之外的銅合金的總稱(chēng)。一、錫青銅銅與錫的合金稱(chēng)為錫青銅。1、牌號(hào)QSn+x（x 表示 Sn 含量）-y（第三組元含量） -z（第四組元含量）例如 QSn4-3表示含 Sn 約 4%，其它元素約 3%的青銅。QH Sn4-3表示含 Sn 約 4%，其它元素約3%的鑄造青銅。2、合金相如下圖 Cu-Sn 相圖所

5、示： Cu基固溶體（ FCC）青銅的基體相，存在退火欒晶； Cu5Sn 基固溶體，電子濃度3/2 ，bcc； Cu3Sn 基固溶體，電子濃度7/4 ，fcc ； Cu31Sn8 基固溶體，電子濃度21/13 ，復(fù)雜立方； Cu3Zn 基固溶體，電子濃度7/4 ，密排六方；注意： +（反應(yīng)慢）一般不出現(xiàn)所以：（1）一般合金 RT組織通常為 +（ +）共晶組織；（ 2）Sn 擴(kuò)散慢，結(jié)晶范圍寬，偏析嚴(yán)重；（ 3）鑄錠中易于出現(xiàn)分散縮孔和反偏析（錫汗）現(xiàn)象。3、性能(1) 、不出現(xiàn)相時(shí)， Sn，強(qiáng)度和塑性都，出現(xiàn)相時(shí)， Sn，塑性，而強(qiáng)度。但是大量的相也會(huì)引起強(qiáng)度。(2) 、具有良好的抗蝕性能，由于

6、生成了 Cu2O或 2CuCO3Cu（OH）薄膜，故可作船舶零件，這也是青銅器可以長(zhǎng)久保持的原因。(3) 、鑄造工藝性能不好 （相對(duì)而言的），但因分散縮孔多， 體積縮小，可鑄造尺寸準(zhǔn)確、花紋清晰的工藝品。(4) 、熱軋難，擠壓易，通常需要均勻化退火。4、工業(yè)錫青銅二元合金少，通常加P、Pb、Zn 等元素課后習(xí)題1、簡(jiǎn)述錫青銅的熱處理教學(xué)章節(jié)： 5.3教學(xué)內(nèi)容：鋁青銅的熱處理教學(xué)要求： 1、了解鋁青銅的牌號(hào)；2、掌握銅鋁合金相圖。重點(diǎn)難點(diǎn) ：銅鋁合金相圖。教學(xué)過(guò)程（板書(shū)設(shè)計(jì)）：當(dāng)主要添加元素為鋁時(shí)稱(chēng)為鋁青銅。鋁青銅具有良好的機(jī)械性能、耐蝕性能和抗磨性能， 是各種青銅中應(yīng)用最廣泛的一個(gè)。1、牌號(hào)與

7、上述錫青銅相同QAl+x（x 表示 Al 含量）-y（第三組元含量） -z（第四組元含量）例如 Qal4-3 表示含 Al 約 4%，其它元素約 3%的青銅。2、合金相如下圖 Cu-Al 合金相圖所示： Cu基固溶體（ FCC），鋁青銅的基體相，存在退火欒晶； Cu3Al 基固溶體，電子弄得3/2 ，bcc；2Cu4Al 9 基固溶體，電子濃度21/13, 復(fù)雜立方；慢冷，在 565， +2（自回火現(xiàn)象），導(dǎo)致合金脆化；快冷，低鋁者， （馬氏體）高鋁者，1或（均為馬氏體）通常選擇快冷，而且工業(yè)鋁青銅Al 13%，屬于低鋁者，快冷組織為馬氏體，但實(shí)際鑄造組織重也可能有+2 組織存在。3、性能（

8、1）機(jī)械性能優(yōu)于黃銅、錫青銅；（ 2）大氣、海水、大多數(shù)有機(jī)酸中耐蝕性好；（ 3）耐磨、耐寒、沖擊不產(chǎn)生火花（有油易燃時(shí)有利）4、工業(yè)鋁青銅二元合金QAl5, 、QAl7（屬于單相組織，枝晶和欒晶，耐蝕、耐磨、彈性材料，如彈簧）多元合金（通常加Fe、Mn、Ni 等）Qal9-4 (Fe) :Fe 加入，細(xì)化組織， HB，耐磨性，防止自回火，可熱處理強(qiáng)化，用于船舶電器零件；QAl9-2 （Mn）：Mn加入，耐蝕性，防止自回火，用于海輪上的零件；QAl11-6-6 （ Fe、Ni ）：綜合性能最佳，主要用于重要的重型零件，應(yīng)用與機(jī)械，航空工業(yè)的高強(qiáng)耐磨齒輪，可用溫度高達(dá)500.課后習(xí)題：1、簡(jiǎn)述鋁

9、青銅的熱處理教學(xué)章節(jié)： 5.4教學(xué)內(nèi)容：鈹青銅的熱處理教學(xué)要求： 1、了解鈹青銅的牌號(hào)和成分；2、掌握銅鈹合金相圖。重點(diǎn)難點(diǎn) ：銅鈹合金相圖。教學(xué)過(guò)程（板書(shū)設(shè)計(jì)）：鈹青銅是硬度、強(qiáng)度最高的、也是綜合性能（尤其是彈性模量高、抗疲勞強(qiáng)度高、耐磨耐蝕、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，耐寒、無(wú)磁性、沖擊不差產(chǎn)生火花等）最好的銅合金， h1250-1500Mpa，HB350-400，主要用于彈性零件和耐磨零件。最大問(wèn)題是 Be 貴，而且有毒，限制了它的應(yīng)用。1、牌號(hào)與成分牌號(hào)與錫青銅相同。鈹青銅中的 Be 通常處于 1.5-2.5% ，雖然少但作用大，溶解度從高溫Max2.7室溫 0.2 ，變化大，而且脫溶有強(qiáng)烈的時(shí)效強(qiáng)

10、化效果。2、合金相如 Cu-Be 相圖所示： Cu基固溶體（ FCC），鈹青銅的基體相，存在退火欒晶； 1Cu2Be， bcc ； 2Cu2Be，有序 bcc（時(shí)效強(qiáng)化原因）；時(shí)效時(shí)，1 +2因此最終相組成： +2組織組成： +( +2)3、時(shí)效特點(diǎn)（1）脫溶序列過(guò)飽和的 - 固溶體（片狀 GP區(qū)）2其中（片狀 GP區(qū)）發(fā)展時(shí)強(qiáng)度最高；（2）為了達(dá)到最高強(qiáng)度，時(shí)效溫度應(yīng)不超過(guò)330，否則會(huì)發(fā)生晶界反應(yīng)，即發(fā)生不連續(xù)脫溶，不利于性能。4、工業(yè)鈹銅二元合金QBe1.5 QBe2等課后習(xí)題：1、鈹青銅的熱處理分、退火三類(lèi)。2、簡(jiǎn)述鈹青銅和硅青銅的熱處理。教學(xué)章節(jié)： 5.5教學(xué)內(nèi)容：白銅的熱處理教學(xué)要

11、求： 1、了解白銅的牌號(hào)；2、掌握銅鎳合金相圖。重點(diǎn)難點(diǎn) ：銅鎳合金相圖。教學(xué)過(guò)程（板書(shū)設(shè)計(jì)）：以 Ni 為主要合金元素的銅基合金稱(chēng)為白銅。白銅可分為兩類(lèi)：普通白銅 Cu-Ni 二元合金復(fù)雜白銅 Cu-Ni-X 多元合金，（X=Ni、Fe、Mn、Al 、Zn、Pb 等）1、牌號(hào)（1）普通白銅： B+xx（xx 表示 Ni 含量的百分比）例如： B19 表示含 Ni 約 19%、含 Cu約 81%的 Cu-Ni 二元合金（白銅）（ 2）復(fù)雜白銅： B+第三組元元素符號(hào) +x（ Ni 的含量） -y( 第三組元含量 )-z （第四組元含量）例如：BZn15-20 表示含 Ni 約 15%、含 Zn

12、 約 20%、含 Cu約 65%的復(fù)雜白銅2、合金元素的作用與復(fù)雜白銅Ni ：與銅形成完全固溶體， Ni ，電阻，抗蝕性，熱電勢(shì)，普通白銅Fe：細(xì)化晶粒，F(xiàn)e，抗蝕性（抗海水沖擊腐蝕明顯增強(qiáng)） ，鐵白銅Mn：電阻率，電阻溫度系數(shù)，錳白銅Al ：生成 Ni 3Al 、Ni 2Al ，熱處理可強(qiáng)化，鋁白銅Zn：耐蝕性，顏色銀白，鋅白銅（亦稱(chēng)中國(guó)銀、德國(guó)銀）Pb：易切削3、主要應(yīng)用（ 1）結(jié)構(gòu)用白銅：除 B0.6，錳白銅等常作補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)、標(biāo)準(zhǔn)電阻、熱電偶等電器電工材料外，其余白銅均可作結(jié)構(gòu)件；（ 2）錳白銅：精密電工儀表材料BMn3-12（錳銅）標(biāo)準(zhǔn)電阻（電橋、電位計(jì)）BMn40-1.5（康銅）電熱體

13、、熱電偶BMn43-0.5（考銅）變阻器、熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)等等教學(xué)章節(jié)： 5.6教學(xué)內(nèi)容：銅及銅合金熱處理的特點(diǎn)教學(xué)要求： 1、了解光亮退火。重點(diǎn)難點(diǎn) ：光亮退火。教學(xué)過(guò)程（板書(shū)設(shè)計(jì)）：一、類(lèi)型銅及銅合金的熱處理包括均勻化退火、回復(fù)與再結(jié)晶退火、 淬火時(shí)效等等，但在具體應(yīng)用中不同合金，采用不同的類(lèi)型。鋁青銅、鋯青銅、鉻青銅、鈹青銅都是熱處理可強(qiáng)化合金，淬火時(shí)效在鈹青銅中很普遍，但其他則不一定。二、存在的問(wèn)題1、低溫退火硬化現(xiàn)象2、光亮退火目的：防止氧化、吸氣，提高表面質(zhì)量在保護(hù)性氣氛中或真空中退火，保證表面十分漂亮保護(hù)性氣氛：水蒸氣、分解氨、不完全燃燒的脫水氨、 氮?dú)?、干燥氫、不完全燃燒的煤氣或其他可燃?xì)怏w，但具體選擇