合金元素在铜合金中的作用

分类：技术支持
作者：山东正祥工矿
来源：
发布时间：2020-09-07
访问量：0

【概要描述】山东正祥工矿设备股份有限公司是一家集有色金属配件科研、设计、生产、销售、售后为一体的技术综合性企业，并且可以根据客户需要，进行各种形式和标准的定制生产，建有完整科学的质量管理体系；有完善的成分化验、机械性能检测等质检系统，为您提供高质量产品。

合金元素在铜合金中的作用

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元素对铜性能的影响

微量元素进入铜是不可避免的,由于元素特性的不同,可以不固溶于铜、微量固溶、大量固溶、无限互溶,固溶度随温度下降而激烈降低、固相下有复杂相变等,因此对铜性能的影响千差万别，现对各元素在铜合金中的作用分别加以介绍。

合金元素对黄铜性能影响
元素	作用
铁Fe	1.铁在固态铜中的熔解极微，呈富铁相质点分布于α基体中，有细化晶粒作用。H60黄铜添加0.3%~0.6，有较强的晶粒细化作用，但抗磁铜材的含铁量应小于0.3%。 2.杂质铁对黄铜的力学性能无明显影响。
铅Pb铋	1、铅和铋对于一般黄铜中是有害杂质，铋的危害比铅的大。2、铅呈颗粒状存在于晶界上的易熔共晶体中，α黄铜的含铅量若大于0.03%会出现热脆性，对冷加工性能无明显影响。铅对双相黄铜的加工性能无大的影响，其允许含量可稍高一些。3、铋在黄铜中呈连续的脆性薄膜分布于晶界上，使黄铜在冷、热加工时发脆。4、含铅、铋量超过允许限度的冷轧黄铜在退火过程中若加热速度过快，会产生“火裂”即突然爆裂。5、含铅、铋的黄铜添加少量锆之类的元素，使它们形成高熔点化合物，可消除它们的危害。
磷P	1、磷在α铜中的固溶度很小，少量磷有晶粒细化作用，提高黄铜的力学性能。黄铜中磷含量大于0.05%时，就会形成脆相的Cu3P，降低黄铜的加工性能。2、磷显著提高黄铜的再结晶温度，使再结晶晶粒粗细不均匀。
锑	1、锑在铜中的溶解度随着温度的下降而急剧减小，在其含量还不到0.1%时，就会形成Cu2Sb，呈网状分布于晶界，使黄铜的冷加工性能大幅度下降 2、锑还使铜合金产生热脆性。 3、黄铜添加微量锂可形成高熔点化合物Li3Sb，呈细小颗粒均布于晶粒内，从而消除锑的不利影响。4、由于锑在高温下在铜中的熔解度较大，因而固溶处理可提高含锑黄铜的冷加工性能。
锡Sn	1、能少量溶于α相及(α+β)黄铜中，起抑制脱锌的作用，能提高材料的抗蚀能力，改善耐磨性，但Sn可导致铸锭的反偏析。
锰Mn	1、在黄铜中的溶解度较大，可提高黄铜的强度、硬度；
锰Mn	2、高锰黄铜可采用淬火与时效来提高强度和硬度。
铝Al	1、铝显著缩小黄铜的α区，铝含量增高时，将出现γ相，虽可提高硬度，但极具降低合金塑性；
铝Al	2、增加黄铜的流动性。

合金元素对锡青铜的影响

元素	作用
磷P	1、锡青铜的磷含量一般不超过0.45%。当磷含量大于0.5%时在637左右会发生共晶-包晶反应L+αβ+Cu3P，引起热脆。合金的磷含量大于0.3%时，组织中会出现铜与铜的磷化物（Cu3P）组成的共晶体。
	2、磷是铜合金的有效脱氧剂，提高锡青铜的流动性。缺点是加大铸锭的逆偏析。
	3、材料冷加工前的晶粒尺寸和加工后的低温退火（180~300）对锡-磷青铜的力学性能有较大的影响。晶粒细小时，材料的强度、硬度、弹性模量、疲劳强度都比粗晶粒材料高，但塑性却稍低一些。4、冷加工锡-磷青铜在200~260退火1~2h后，其强度、塑性、弹性极限与弹性模量均有所提高，还能改善弹性稳定性。
锌Zn	1、锌是锡青铜的合金元素之一，锌在锡青铜α固溶体中的溶解度大。因此Cu-Sn-Zn加工青铜为单相α固溶体，Zn提高合金的流动性、缩小结晶温度区间，减轻逆偏析，而对其组织与性能无大的影响。
锌Zn	2、Zn在加工锡青铜中的含量一般不大于5%。
铅Pb	1、Pb在锡青铜中的含量不超过5%，它不固溶于α相，以游离状态存在，呈黑色质点分布于枝晶之间，但分布不均匀。
铅Pb	2、Pb可降低锡青铜的摩擦系数，改善耐磨性能，提高可切削性能，但略使合金的力学性能下降。
锰Mn	1、Mn是锡青铜的有害杂质之一，对其含量应严加控制，不得大于0.002%。2、锰易氧化生成氧化物，降低合金熔体流动性，而在凝固后又分布于晶界上，削弱晶间结合，使强度下降。
铁 Fe	Fe是锡青铜的杂质，其最大含量为0.05%，有细化晶粒、延缓再结晶过程，提高强度与硬度作用。但含量不得超过极限值，否则会形成过多的富铁相，降低合金的抗蚀性与工艺性能。
铝、镁、硅	1、少量能溶入α固溶体，提高合金力学性能，但在熔化过程中，容易氧化生产难熔的氧化物，进而降低锡青铜的流动性和强度。2、铝在Sn青铜中的含量不宜大于0.002%，Mg的含量也应严加控制，因为它们的氧化物会使合金的强度下降及熔体流动性降低。而国外已开发出一些含Al及含Mg的锡青铜，不但有高的强度，而且抗蚀性也好，如Cu-5Sn-7Al合金有高的抗蚀性与强度，又如Cu-5Sn-lMg锡青铜在时效处理后的强度可达900 MPa、30 HRC，电导率为30%~35% IACS，可用于制造具有高的强度、较高的抗蚀性、电导率好的元器件。

合金元素对铝青铜的影响

元素	作用
铁Fe	1、少量Fe可固溶于Cu-Al合金的α固溶体中，若过量则会形成针状FeAl3，使合金的力学性能与抗蚀性降低。因此，合金中的Fe含量不应超过5%。 2、若合金中的Ni、Mn、Al 含量增多，会进一步降低Fe在固溶体中的溶解度。铁可使铝青铜中的原子扩散速度减慢，增加β相稳定性，因而能抑制引起合金变脆的“自退火”现象，使合金的脆性大大下降。3、适量铁能细化铝青铜铸造与再结晶晶粒，提高力学性能，加0.5%~1.0就有明显的细化晶粒效果。
镍Ni	1、镍在Cu-Al合金中有一定的固溶度，当Ni含量超过最大固溶度时会有K相NiAl相形成。Ni一方面提高铝青铜的共析转变温度，另一方面又使共析点成分向升温方向移动，还能改变α相的形态。Ni含量低时，α相呈针状，镍含量达3%时转变为片状。 2、在Cu-Al-Ni合金中添加Mn，β相发生共析转变时有形成粒状组织的倾向。 3、Ni能显著提高铝青铜的强度、硬度、热稳定性与抗蚀性，含有一定量Ni的的Cu-Al-Ni-Fe合金在热加工后不需要再固溶处理与淬火，即可直接时效。 4、铝青铜中同时添加Ni和Fe，可获得更佳的综合性能。在Cu-A1-Ni-Fe合金中，κ相的析出形态对其力学性能的影响甚大。 5、Ni与Fe的最佳含量比为0.9~1.1。
锰Mn	1、Mn在Cu-Al合金α固溶体中有较大的溶解度，却又降低铝在α中的固溶度。锰对β相分解起稳定作用，降低相变开始温度，推迟共析转变。 2、铝青铜中的含Mn量不超过最大溶解度极限，对合金的力学性能与抗蚀性有益，它们有良好的加工成形性能。 3、含0.3%~0.5%Mn的二元铝青铜有相当好的热加工性能，热轧时的开裂倾向显著减少。4、含Mn的铝青铜添加一定量Fe，合金的性能得到进一步攻善，因为Fe能细化晶粒，不过铁会减弱Mn对β相的稳定作用。
锡与铬	1、铝青铜添加≤0.2%Sn，能提高合金在蒸汽和微酸性气氛中抵抗应力腐蚀开裂的能力。
锡与铬	2、铬可提高二元Cu-Al合金的力学性能，抑制合金退火时的晶粒长大，提高退火材料的硬度。
锌与硅	1、锌在Cu-Al合金α中有限溶解，扩大α相区。但Zn会减少Cu-Al-Ni-Fe合金的富铁相质点，使耐磨性下降。加工铝青铜的杂质锌的最大含量为1.0%。
锌与硅	2、硅是铝青铜的杂质，其含量不得越过0.2%，对大多数铝青铜不得大于0.1%，否则会降低合金的力学性能与工艺性能，但能改善合金的可切削性能。

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