我國銅及銅合金分類習(xí)慣按色澤分類,一般分為四大類: 

　　1、紫銅：系指純銅，主要品種有無氧銅、紫銅、磷脫氧銅、銀銅； 

　　2、黃銅：系指銅與鋅為基礎(chǔ)的合金，又可細分為簡單黃銅和復(fù)雜黃銅，復(fù)雜黃銅中又以第三組元冠名為鎳黃銅、硅黃銅等； 

　　3、青銅：系指除銅鎳、銅鋅合金以外的銅基合金，主要品種有錫青銅、鋁青銅、特殊青銅（又稱高銅合金）； 

　　4、白銅：系指銅鎳系合金； 

　 　我國銅及銅合金標(biāo)準(zhǔn)化工作進展迅速，有關(guān)銅的國家標(biāo)準(zhǔn)分為四大類，一為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，其中GB5231—2001規(guī)定了加工銅及銅合金化學(xué)成份及產(chǎn)品形狀； 二為化學(xué)分析方法標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了銅及合金中主成份和雜質(zhì)元素的化學(xué)分析方法；三為理化性能試驗方法，其中包括了電阻系數(shù)、超聲波探傷、渦流探傷、殘余應(yīng)力、 脫鋅腐蝕、無氧銅含氧量、斷口、晶粒度等規(guī)定方法；四為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，其中包括陰極銅、電工用銅線錠、鑄造黃銅錠、鑄造青銅錠、粗銅、硫酸銅、銅鈹中間合金、 銅中間合金、銅精礦以及銅及合金加工材標(biāo)準(zhǔn)。 

　　我國除國家標(biāo)準(zhǔn)外，還有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為滿足產(chǎn)品開發(fā)的需要，供需雙方還可商定專用技術(shù)條件。 

　 　世界各國銅及銅合金產(chǎn)品均納入國家標(biāo)準(zhǔn)，如美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)、英國BS標(biāo)準(zhǔn)、德國DIN標(biāo)準(zhǔn)、法國NF標(biāo)準(zhǔn)、俄羅斯ΓOCT標(biāo)準(zhǔn)、國際 標(biāo)準(zhǔn)ISO、歐盟BSEN標(biāo)準(zhǔn)等；標(biāo)準(zhǔn)化工作對國民經(jīng)濟發(fā)展極為重要，同時也是銅材生產(chǎn)、研究、應(yīng)用的總結(jié)，因此世界各國銅及銅合金標(biāo)準(zhǔn)都在不斷的修訂和 完善。 

　　1.1、純銅（紫銅） 

　　純銅呈紫紅顏色，在我國又稱紫銅，在工程技術(shù)界中被廣泛的應(yīng)用。工程中應(yīng)用 的純銅品位一般為含銅99.90-99.99%，我國加工銅國家標(biāo)準(zhǔn)中共列出9個牌號，其中包括有3個純銅牌號、3個無氧銅牌號、2個磷脫氧銅牌號、1個 銀銅牌號；隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，高純銅也開始應(yīng)用，純度可達99.99%—99.9999%，又稱為4N、5 N、6N銅。 

　　純銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕、無磁、良好的工藝性能、純銅的物理性能、化學(xué)性能、機械性能、工業(yè)性能等，隨著純度、溫度、生產(chǎn)方法、金屬組織、塑性變形程度等不同而變化。 

　　1.1.1、純銅的物理性能 

　　銅在門捷列夫周期表中位居29位，屬于過渡族元素。純銅具有美麗的橙紅色，僅次于銀的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，是電的良導(dǎo)體。純銅具有適中的強度和很高的塑性，適于壓力加工成各種形狀半成品，室溫下主要物理性能列入表1.1.1 

　　表1.1.1、純銅物理性能 
　　性能名稱 數(shù)值 
　　晶格類型 面心立方 
　　原子量 63.54 
　　密度 8.9克/cm3 
　　熔點 1083℃ 
　　導(dǎo)電率 100-103% ±ACS 
　　電阻率 0.01673 歐姆.mm2/m 
　　線性膨脹數(shù) 17.6×10-6/℃ 
　　導(dǎo)熱率0-100℃ 399W/mk 0.94卡/cm.s.c 
　　電阻溫度系數(shù) 0.00393/℃ 
　　磁化率 -0.086×10-3/kg 
　　比熱 0.092卡/克. ℃ 
　　濕度 20℃ 軟態(tài) 280MPA 
　　延伸性 ≥40% 

　　1.1.2、銅的化學(xué)性質(zhì) 

　 　銅具有高的正電位，Cu+和Cu++離子標(biāo)準(zhǔn)電極電位分別為+0.522及+0.345伏，在水中不能置換氫，在大氣、純凈水、海水、非氧化性酸、堿、 鹽溶液、有機酸介質(zhì)和土壤中具有優(yōu)良的耐蝕性，但是銅易氧化，生成CuCo和Cu2O，溫度大于200℃時，氧化加速。在氧化劑，氧化性酸中發(fā)生去極化腐 蝕，在硝酸、鹽酸中被迅速腐蝕，當(dāng)大氣和介質(zhì)中含有氯化物、硫化物、含硫氣體、含氨氣體時，銅的腐蝕加速，暴露在潮濕的工業(yè)大氣中的銅制品表面，很快失去 光澤，形成堿式硫酸銅和碳酸銅[CuSO43Cu(OH)2、CuCO3Cu(OH)2]，制品表面顏色一般經(jīng)歷紅綠色、棕色、蘭色等變化過程，大約10 年之后，銅制品表面會被銅綠所覆蓋，銅的氧化物很容易被還原。 

　　銅具有優(yōu)良的抗海洋生物附著能力，在艦船建造和海洋工程中被廣泛的 應(yīng)用，包覆銅鎳合金的船殼可以提高船速，減少燃料消耗。銅對環(huán)境是友善的，各種細菌在銅制品表面不能存活，銅的許多有機化合物，是人類和植物生長所不可缺 少的微量元素，因此銅制品在建筑行業(yè)中廣泛應(yīng)用，在供給人類飲用水的輸送管路中，明顯優(yōu)于其它路材料，銅在PH值大于6.5的水質(zhì)中將有腐蝕現(xiàn)象發(fā) 生，Cl-1、SO4-2、CO3-2離子濃度越高、溫度越高，銅的腐蝕將加劇，主要腐蝕類型有點腐蝕、潰蝕、應(yīng)力腐蝕等。 

　　1.1.3 純銅的力學(xué)性能 

　　純銅的強度指標(biāo)較低，塑性優(yōu)良，純銅具有好的耐低溫性能，在深冷狀態(tài)下，純銅的力學(xué)性能有所提高，是理想的耐低溫材料；隨著溫度升高，銅的強度指標(biāo)下降，塑性指標(biāo)升高，室溫下銅的一般力學(xué)性能列入表1.1.3。 

　 　純銅的力學(xué)性能與冷加工率、退火溫度、晶粒度有緊密關(guān)系，力學(xué)性能隨著加工率增加強度指標(biāo)上升，塑性指標(biāo)下降，而經(jīng)過冷變形的純銅材，隨著退活溫度提 高，強度指標(biāo)下降，塑性指標(biāo)提高，在200-400℃之間，強度指標(biāo)和塑性指標(biāo)同時發(fā)生突變，此溫度范圍在純銅材料中發(fā)生了再結(jié)晶相變過程。 

　　如何提高銅的力學(xué)性能指標(biāo)，工程技術(shù)界的重要奮斗目標(biāo)，其途徑有合金化、熱處理、適當(dāng)冷變形等。 

　　1.1.3 紫銅的一般典型力學(xué)性能 
　　性能 加工銅 退火銅 鑄造銅 
　　彈性極限бe/MPa 280～300 20～50 _ 
　　屈服點бs/ MPa 340～350 50～70 - 
　　抗拉強度бb/ MPa 370～420 220～240 170 
　　伸長率δ/% 4～6 45～50 - 
　　面縮率φ/% 35～45 65～75 - 
　　布氏硬度HBS 1100～1300 350～450 400 
　　剪切強度бr/ MPa 210 150 - 
　　沖擊韌性ak/J - 16～18 - 
　　抗擊強度бy/ MPa _ _ 1570 
　　鐓粗率/% - - 65 

　　1.1.4、銅的工藝性能 

　 　銅在自然界中的主要礦物有硫化礦和氧化礦，銅很容易被還原，也很容易用硫酸浸出，可以用普通的火法和濕法提取，可以用電解放法提純，其純度可以 99.99%，純銅可以在各種類型的爐子中熔化，配制人們所希望的合金；銅及合金將鑄錠可以承受熱塑性加工和冷塑性加工，比如熱扎、熱鍛、熱擠、冷扎、冷 鍛、冷拉、冷沖等；銅及銅合金可以生產(chǎn)各種形式半成品和成品；銅及銅合金還具有好的焊接性能，可以釬焊、電子焊、自耗電極焊和非自耗電極焊；銅及銅合金 還具有良好的機械加工性能，可以加工成各種精密元件；銅及合金的各種廢料、殘料可以直接配制合金，具有寶貴的回收價值，有利于銅制品成本降低。 

　　1.1.5 元素對銅性能的影響 

　 　微量元素進入銅是不可避免的，有的是銅及銅合金生產(chǎn)過程中進入的，有的是各種原料帶入的，也有人為加入的，這些元素通過改變銅的組織，組織又決定著性 能，從而對銅的性能產(chǎn)生重要的影響，由于元素特性的不同，可以不固溶于銅、微量固溶、大量固溶、無限互溶，固溶度隨溫度下降而激烈降低、固相下有復(fù)雜相變 等，因此對銅性能的影響千差萬別；元素在銅中的行為需要辯證的看待，從某種需要是有害的，但從另一種需要卻是有利的，銅合金工作者正是根據(jù)實際需要，研制 出寶貴的合金，以適應(yīng)工程和科學(xué)界不同的需求，各元素在銅中的行為研究正在不斷深入?，F(xiàn)對各元素對銅性能的影響分別加以介紹。 

　　氫 

　 　氫在銅中的行為是人們正在研究的課題，氫與銅不形成氫化物，Cu-H相圖表明，氫在液態(tài)和固態(tài)銅中的溶解度隨著溫度升高而增大，特別是在液態(tài)銅中有很大 的溶解度，在凝固時，會在銅中形成氣孔，從而導(dǎo)致銅制品的脆性和表面起皮；在固態(tài)銅中，氫以質(zhì)子狀態(tài)存在，氫的電子填充銅原子的S層軌道，形成質(zhì)子型固溶 體，氫對銅的性能雖然影響甚微，但氫對銅及銅合金來說是有害的，含氧銅在氫氣中退火時會產(chǎn)生裂紋，即“氫病”，原因是發(fā)生 Cu2O+H2 ? 2Cu+H2O反應(yīng)，產(chǎn)生的水蒸氣會造成氣孔和裂紋；各種元素對氫在銅中的溶解度影響不一，其中Ni、Mn等元素引起溶解度增 加，P、Si等元素減少氫在銅中的溶解度，可以通過減少熔煉時間，調(diào)整成分，控制爐料中氫氣含量，熔體表面采用木炭覆蓋等辦法減少銅中氫的含量。 

　　氧 

　 　氧在銅的生產(chǎn)過程中是不可避免的，其影響也非常重要，Cu-O二元狀態(tài)圖表明（圖5.1.5.1），氧很少固溶于銅，1065℃時為 0.06%,600℃時為0.002%（重量比）；氧在銅中除極少易固溶外，均以Cu2O形式存在，銅的氧化物不固溶于銅，呈現(xiàn)Cu+Cu2O共晶組織， 分布于晶界，共晶反應(yīng)為：L含氧0.39% 1065℃ α含氧0.01%+Cu2O,亞共晶銅中的含氧量與共晶量成正比,可在顯微鏡下與標(biāo)準(zhǔn)圖片比較來 精確測定銅中的含氧量。 

　　氧對銅及合金性能的影響是復(fù)雜的,微量氧對銅的導(dǎo)電率和機械性能影響甚微,氧對銅導(dǎo)電率的影響示于圖 5.1.5.2,工業(yè)銅具有很高的導(dǎo)電率,其原因是氧作為清潔劑,可以從銅中清除掉許多有害雜質(zhì)，以氧化物形式進入爐渣，特別是能夠清除砷、銻、鉍等元 素，含有少量氧的銅其導(dǎo)電率可以達到100-103%±ACS（圖5..1.5.2）,高純銅如6N銅在深冷條件下電阻值是相當(dāng)?shù)偷摹?nbsp;

　 　電真空構(gòu)件用銅應(yīng)嚴(yán)格控制其中氧的含量，其原因是電真空器件需要在氫氣中密封，銅中氧的存在會導(dǎo)致氫病發(fā)生，引起器件高真空環(huán)境破壞，因此電真空用銅應(yīng) 該是無氧銅，中國國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定無氧銅中含氧量小于20ppm，美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定為3ppm，為控制氧含量，在無氧銅生產(chǎn)中都應(yīng)選擇質(zhì)優(yōu)電解銅原 料，在熔煉工藝中采取還原性氣氛，加強熔池表面覆蓋，一般使用木炭保護；銅及銅合金熔煉時，一般均應(yīng)進行脫氧，脫氧劑有磷、硼、鎂等，以中間合金方式加 入，磷是有效的脫氧劑，不過應(yīng)嚴(yán)格控制磷的殘留量，因其能夠強烈降低銅及合金的導(dǎo)電率。 

　　銻、鉍、硫、碲、硒 

　 　這些元素在銅中固溶度極小，二元系相圖列于圖(5.1.5.2)，室溫下基本不溶于銅，它們以金屬化合物形式存在，分布于晶界，對銅的的導(dǎo)電、導(dǎo)熱影響 不大，但是都嚴(yán)重的惡化了銅及合金的塑性加工性能，應(yīng)該嚴(yán)格控制其含量，各國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定不應(yīng)超出0.005%；由于含有這些元素的銅，具有良好的切削性 能，在工程技術(shù)界也有應(yīng)用，比如鉍鉬，可以作為真空開關(guān)中斷路器的觸頭，在斷路時，防止開關(guān)觸頭的沾結(jié)，鉍銅中含鉍量可高達0.5%-1.0%；含碲 0.15-0.5%的碲銅合金，可作為高導(dǎo)電、易切削無氧銅使用，能夠加工成精密的電子原器件；作為特殊用途的銅合金，可以加入這些元素，但其加工工藝是 特殊的，可采用包套擠壓、冷擠、鑄造、粉末冶金等方法。 

　　砷、硼 

　　砷在銅中有很大的固溶度，在α固溶體中 的 可達6.8-7.0%，砷在銅中存在強烈的降低其導(dǎo)電率和導(dǎo)熱性能，一般作為變質(zhì)劑加入，特別是對黃銅冷凝器合金來說更為寶貴，近一百年來火電和艦船 冷凝器管材使用實踐表明，含砷0.1-0.15%的黃銅，能夠防止黃銅脫鋅腐蝕，解決了黃銅冷凝管早期泄漏的致命問題，所以各國材料標(biāo)準(zhǔn)中都規(guī)定必須加入 砷，經(jīng)驗表明，不含砷的HSn70-1冷凝管，經(jīng)常在使用初期的2-3年內(nèi)發(fā)生泄漏事故，而加入砷之后，壽命可增至15-20年，被稱為銅合金研究中重大 的技術(shù)進步；砷之所以能夠防止黃銅脫鋅腐蝕，許多研究表明，砷能夠降低銅的電極電位，從而降低了電化學(xué)腐蝕傾向；由于砷的氧化物污染環(huán)境，對人體有害，所 以熔煉合金的工廠都應(yīng)有專門的環(huán)保和防護措施；砷應(yīng)以中間合金方式加入，砷銅中間合金中砷含量可達15-20%，一般由熔煉工廠自己制作。 

　 　硼在銅中固溶度不大，一般作為脫氧劑使用，殘余的硼可以細化晶粒，人們發(fā)現(xiàn)硼的變質(zhì)作用十分顯著，在加砷黃銅合金中同時加入0.01-0.04%硼，具 有更好的防止黃銅脫鋅腐蝕；硼的氧化物是銅合金熔煉時優(yōu)良覆蓋劑，已經(jīng)被廣泛的使用；在銅的焊接材料中也普遍的加入硼，可防止焊接金屬的氧化。 

　　磷 

　 　銅磷二元相固表明（5.1.5.2），在714℃時存在著共晶反應(yīng)：L8.4%→α1.75%+Cu3P，隨著溫度降低，磷在銅中的固溶量迅速減 少，300℃時為0.6%，200℃時為0.4%；固溶于銅中的磷顯著的降低其導(dǎo)電率，含P0.014%的軟帶導(dǎo)電率為94%IACS，含P0.14%的 導(dǎo)電率僅為45.2%；磷是有效、成本低的脫氧劑，微量磷的存在，可以提高熔體的流動性，改善銅及合金的焊接性能、耐蝕性能、提高抗軟化程度，所以磷 又是銅及合金的寶貴添加元素，含P0.015-0.04%的磷銅合金，廣泛用于生產(chǎn)建筑用水道管、制冷和空調(diào)器散熱管、艦船海水管路；低磷銅合金板、帶材 在電子和化工工業(yè)中廣泛應(yīng)用，集成電路引線框架銅帶也大量使用低磷銅合金；共晶成份的磷銅合金，是優(yōu)良的焊接材料，高磷銅合金在580-620℃之間具有 超塑性，可以熱擠成φ3-φ5毫米焊絲，是焊接銅及銅合金、鋼和銅零件的重要材料。 

　　鉛 

　　鉛不固溶于銅，在 銅合金中固溶度也很小，與銅形成易溶共晶組織（圖5.1.5.3），38。0-。。%范圍的鉛，液態(tài)下與銅液互不混熔，凝固時形成偏晶組織；固態(tài)下，鉛在 銅中以單質(zhì)狀態(tài)分布，可以分布在晶內(nèi)和晶介，含鉛的銅合金，在發(fā)生相變或再結(jié)晶時，晶介的鉛可以轉(zhuǎn)移到晶內(nèi)；鉛對銅及合金導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能無顯著影響，但可 以改善切削性能，鉛質(zhì)點又是固相，正是軸承材料所希望的，所以含鉛銅及合金是寶貴的易切削材料與軸承材料，因其成本低廉更為市場所歡迎，含鉛黃銅使用極為 廣泛，鉛的質(zhì)點越細小，分布越均勻，性能越優(yōu)良，含鉛銅及合金可以鑄態(tài)使用，也可以壓力加工，鉛黃銅在高溫（500℃以上）為單相β，熱加工性能優(yōu)良，可 以承受大的熱變形，而在常溫下F為α相和α+β相區(qū)，冷變形時變形抗力大，塑性較差，過大的加工率會使合金材料產(chǎn)生裂紋；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，常規(guī)使用的 鉛黃銅中含鉛量已由0.8-2.5%增加至5%以上,新型的含鉛紫銅、黃銅、青銅、白銅正不斷地被開發(fā)出來；特別應(yīng)該指出的是，含鉛銅合金對原料的適應(yīng)性 極強，可以直接使用再生銅生產(chǎn)含鉛銅合金，這對銅加工企業(yè)非常重要。 

　　隨著技術(shù)進步發(fā)現(xiàn)，含鉛銅及合金在使用中，有鉛的溶出，對環(huán)境造成污染，因此具有優(yōu)良切屑性能的無鉛銅合金研究正在展開，特別是廣泛使用的鉛黃銅材料的代用問題已經(jīng)提到日程，其中可以考慮的替代元素是鉍、硫、硅等。 

　　鐵、鋯、鉻、硅、銀、鈹、鎘 

　 　這七種金屬元素的共同特點是：它們有限固溶于銅，固溶度隨著溫度變化而激烈的變化，當(dāng)溫度從合金結(jié)晶完成之后開始下降時，它們在銅中的固溶度也開始降 低，以金屬化合物或單質(zhì)形態(tài)從固相中析出，當(dāng)這些元素固溶于銅中，能夠明顯地提高其強度，具有固溶強化效應(yīng)，當(dāng)它們從固相中析出時，又產(chǎn)生了彌散強化效 果，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能得到了恢復(fù)，它們是典型的時效熱處理型銅合金，通過淬火（950℃—980℃、淬水）和時效（450℃—550℃、2-4小時），可以 獲得高強導(dǎo)電性能；其中微量銀，對銅的導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率降低不大，并能顯著提高再結(jié)晶溫度、抗蠕變性能和耐磨性能，廣泛用于電機整流子，近來又普遍用于制造 高速列車的接觸導(dǎo)線，鎘銅具有沖擊時不發(fā)生火花特性，是重要的航空儀表材料，由于鎘具有毒性，污染環(huán)境，用途日益縮?。烩斻~是著名的彈性材料，鈹對銅的強 化為顯著，熱處理后的鈹銅強度，可達純銅的4-5倍；鐵可以細化晶粒，改善銅及合金性能，在要求抗磁的環(huán)境下，應(yīng)嚴(yán)格控制鐵的含量，一般應(yīng)控制在 0.003%以下；鋯、鉻銅合金具有很高的導(dǎo)電率，在航天發(fā)動機中有重要的應(yīng)用；硅青銅具有高的強度和耐磨性能,鐵、鋯、鉻青銅是著名的高強高導(dǎo)銅合金，在電極制造中有重要應(yīng)用；鐵、硅、鋯、鉻銅合金成了集成電路引線框架銅合金的基礎(chǔ)，其合金成分、性能的研究非?；钴S。 

　　鋅、錫、鋁、鎳 

　 　這四個元素的共同特點是在銅中固溶度很大，分別為39.9%、15.8%9.4%，鎳則無限互溶，它們與銅形成連續(xù)固溶體，具有寬闊的單相區(qū)，它們能夠 明顯地提高銅的機械性能、耐蝕性能，但都使銅的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能降低，與其它金屬材料相比較，仍屬于優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱材料，它們與銅形成寶貴的合金，可分為 黃銅、青銅、白銅合金，構(gòu)筑了龐大合金系的基礎(chǔ)，這些合金具有好的綜合性能，比如，黃銅具有高強、耐磨、耐蝕、高導(dǎo)熱、低成本；青銅具有高強、耐磨、耐 蝕；白銅具有極為好的耐惡劣水質(zhì)和海水腐蝕性能，所有這些優(yōu)點都是其它金屬材料不能代替的。 

　　難熔金屬鎢、鉬、鉭、鈮不固溶于銅，微量存在可以作為結(jié)晶核心細化晶粒、提高再結(jié)晶溫度，粉末法生產(chǎn)的鎢銅、鉬銅具有很高的耐熱性能，比容很大，導(dǎo)熱性優(yōu)于難熔合金，是重要的熱沉材料，用于電子工業(yè)中的固體器件。 

　　稀貴金屬中金、鈀、鉑、銠與銅無限互溶，是寶貴的焊料合金，用于電子元器件的封裝和各種觸點；其它稀有、稀散和阿系元素微量存在于銅中，或與銅形成合金，在特殊環(huán)境中有著重要應(yīng)用，許多元素在銅中行為的研究正不斷深化。 

　　其它金屬元素對銅的影響 

　 　鎂、鋰、鈣有限固溶于銅，錳與銅無限互溶，這四個元素都可作為銅的脫氧劑；錳可以提高銅的強度，低錳銅合金具有高強和耐蝕性能，在化學(xué)工程中有所應(yīng)用， 錳銅電阻溫度系很少，是優(yōu)良的電阻合金；由于有同素異晶轉(zhuǎn)變，使銅錳合金固態(tài)下相變十分復(fù)雜，固相下具有調(diào)幅分解，變晶轉(zhuǎn)變等過程，具有減振降噪性能，是 著名的阻尼合材料。 

　　以鈰為代表的稀土元素幾乎不固溶于銅，它們在銅中的作用是變質(zhì)和凈化，可以脫硫與脫氧，并能與低熔點雜質(zhì)形成高熔點化合物，消除有害作用，提高銅及合金的塑性，在上引鑄造線坯中加入稀土元素，能夠改善塑性，減少冷加工的裂紋。 

　　1.2 黃銅 

　　銅與鋅組成的合金稱為簡單黃銅，在此基礎(chǔ)上加入其它合金元素稱為復(fù)雜黃銅；黃銅具有美麗的顏色、較高的機械性能、耐蝕、耐磨、易切削、低成本、良好工藝性能等，是應(yīng)用廣泛的銅合金。 

　　1.2.1 簡單黃銅 

　 　銅-鋅二元相圖表明，鋅在銅中有很大的固溶度，由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗑鶠榘Х磻?yīng)，固相下有α、β、γ、δ、ε、ζ等六個相，β相在454℃、468℃時， 發(fā)生有序化轉(zhuǎn)變；鋅在銅中大的固溶度為39%，此時對應(yīng)的溫度為454℃，室溫下的固溶度為37%，廣泛使用的簡單黃銅按組織結(jié)構(gòu)可分為α、α+β、β 三種黃銅，工業(yè)上使用的簡單黃銅的成份；黃銅在大氣中、清潔的談水中、大多數(shù)的有機介質(zhì)中是耐蝕的，但是黃銅易發(fā)生脫鋅腐蝕、應(yīng)力腐蝕，在工程上應(yīng)用應(yīng)引 起重視，脫鋅腐蝕是由于鋅的電極電位遠低于銅，在介質(zhì)中鋅原子發(fā)生陽極反應(yīng)而溶解，發(fā)生片狀脫鋅和栓狀脫鋅，加入0.03-0.05%砷，可以抑制脫鋅腐 蝕；應(yīng)力腐蝕是由于壓力加工殘余應(yīng)力所引起，一般表現(xiàn)為縱向開裂，對黃銅制品危害很大，可以通過消除應(yīng)力退火加以防止。 

　　合金成分、組織、壓力加工對黃銅性能發(fā)生重大影響。 

　 　隨著黃銅中鋅含量增加，常溫組織依此為α、α+β、β，α相常溫下具有優(yōu)良的塑性，而β相高溫下塑性良好，室溫下基本不能承受塑性變形；隨著鋅含量增加 黃銅的強度升高，塑性下降，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性也隨著下降；一般來說，低溶點雜質(zhì)如Pb、Bi、Sb、P等對黃銅是有害的，它們與銅形成脆性化合物，分布于晶 界，引起熱脆性，標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)嚴(yán)加控制，一般要求不大于0.005%，為消除它們的有害作用，可以加入變質(zhì)劑，如鋯、稀土等，它們可以與低熔點元素形成穩(wěn)定的 高熔點化合物；許多元素對黃銅是有利的，如鉛、錫、鋁、鐵、錳、鎳、硅等，作為合金元素加入能夠提高和改善銅的性能，鉛能夠明顯地改善黃銅的切削性能，而 上述其它元素則能提高黃銅的強度和耐蝕性能，它們對黃銅組織上的影響，有擴大α相區(qū)和縮小α相區(qū)的分別，可依鋅當(dāng)量（表5.2.1.2）來判定，黃銅可以 使用熱變形和冷變形方式進行加工，壓力加工產(chǎn)品有板、帶、管、棒、線等形式，工藝參數(shù)、加工方法及供貨狀態(tài)等對制品性能都會發(fā)生重要影響，黃銅產(chǎn)品一般都 需要進行消除應(yīng)力退火，否則在使用過程中，特別是在腐蝕介質(zhì)和氣氛下，會產(chǎn)生應(yīng)力開裂。 

　　元素的“鋅當(dāng)量系數(shù)” 
　　元素 硅 鋁 錫 鎂 鉛 鎘 鐵 錳 鈷 鎳 
　　鋅當(dāng)量系數(shù) 10 6 2 2 1 1 0.9 0.5 -0.1~-1.5 -1.3~-1.5 

　　錫、鋁、鎳、硅、錳黃銅 

　 　Sn、Al、Ni、Si、Mn等合金元素，在黃銅中有較大的固溶度，其加入量均以不出現(xiàn)第三相為原則，按著三元相圖，應(yīng)使合金盡量落入單相區(qū)；錫黃銅 （HSn70-1）是著名的冷凝管合金，為防止脫鋅腐蝕均需加入微量砷和硼（0.03-0.06%AS、0.01-0.02%B）是內(nèi)陸冷卻水質(zhì)的冷凝器 唯一的選材，我國核電站和火力發(fā)電廠普遍應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為φ25x 1x8500毫米；鋁黃銅（HAl77-2）則耐海水腐蝕，用于海濱電站和艦船冷凝 器；鎳黃銅、鐵錳黃銅、錳黃銅則屬于高強、耐蝕黃銅，用于海洋工程中各種耐蝕零件；硅黃銅屬于高強耐磨黃銅，用于各種軸系材料。 

　　1.2.2、復(fù)雜黃銅 

　　為提高簡單黃銅的強度、耐蝕性、耐磨性、易切削性等，人們在簡單黃銅中加入第三、四、五、六個合金組元，組成了龐大的復(fù)雜黃銅系，著名的合金有：鉛黃銅、錫黃銅、鋁黃銅、錳黃銅、鐵黃銅以及多元復(fù)雜黃銅等 

　　鉛黃銅 

　 　鉛極少固溶于黃銅中之，鉛在α相中不超過0.03%。在β相中可達0.08%，因此作為合金元素加入于黃銅中的鉛以游離狀態(tài)存在，因此具切屑性能極佳， 一般鉛黃銅中銅含量不能小于50%，鉛含量不大于3.0%，由于鉛黃銅成本低廉、耐磨性能和切削性能優(yōu)良，又可以使用各種合金殘料生產(chǎn)合金，因此廣泛用于 各種工程中。 

　　1.2.3、多元復(fù)雜黃銅 

　　各合金元素對黃銅性能的影響往往是疊加的，為進一步提高其強度和 耐磨性能，綜合利用黃銅合金原料，近年來多元復(fù)雜黃銅的研究與應(yīng)用迅速發(fā)展，其中典型的例子是汽車同步器齒環(huán)合金的研究與開發(fā)，合金元素多達五至#種，一 般含有鋁、硅、錳、鎳、鐵等元素，合金組織為β相，少量的α相作為軟相，這類合金由冶金工廠提供毛坯管材，用產(chǎn)熱鍛成汽車同步器齒環(huán)，我國已形成轎車、輕 型車、載重車合金系列。 

　　1.3、青銅 
　　壓力加工青銅主要指除Cu-Zn和Cu-Ni合金系之外的銅合金系，主要有錫青銅、鋁青銅、特殊青銅等三大類，特殊青銅中主要有鉻青銅、鋯青銅、鈹青銅、硅青銅、錳青銅、鎘青銅、鐵青銅、碲青銅等。