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合金元素对铜及铜合金的影响，，，，，，，涉及纯铜、黄铜、青铜、白铜

发布时间：2020-11-20点击：7496

一、纯铜

1.氧

氧几乎不固溶于铜，，，，，，，含氧铜凝固时，，，，，，，氧以共晶体的形式析出，，，，，，，分布于铜的晶界上。。。。。铸态含氧铜中含氧量极低时，，，，，，，随着氧含量的升高依次出现含Cu2O的亚共晶体、共晶体与过共晶体。。。。。

氧与其他杂质共存时则影响极为复杂，，，，，，，例如微量氧可氧化高纯铜中的痕量杂质Fe、Sn、P等，，，，，，，提高铜的电导率，，，，，，，若杂质含量较多，，，，，，，氧的该作用则不明显。。。。。

氧能部分削弱Sb、Cd对铜导电性的影响，，，，，，，但不改变As、S、Se、Te、Bi等对铜导电性的影响。。。。。

可采用P、Ca、Si、Li、Be、Al、Mg、Zn、Na、Sr、B等作为铜的脱氧剂，，，，，，，其中P是***常用的。。。。。含P量达到0.1%时，，，，，，，虽不影响铜的力学性能，，，，，，，却严重降低铜的电导率，，，，，，，对于高导铜，，，，，，，磷含量不得大于0.001%。。。。。

某些情况下紫铜中特意保留一定量的氧，，，，，，，一方面它对铜性能的影响不大，，，，，，，另一方面Cu2O可与Bi、Sb、As等杂质起反应，，，，，，，形成高熔点的球状质点分布于晶粒内，，，，，，，消除了晶界脆性。。。。。

当氧含量为0.016%~0.036%之间时，，，，，，，随着氧含量增加铜的抗拉强度增加，，，，，，，但铜的塑性和疲劳极限会降低，，，，，，，氧含量增加对铜的电导率影响不大。。。。。

当氧含量为0.003%~0.008%，，，，，，，铁含量为0.06%~2.09%之间时，，，，，，，随着两种元素含量的增加，，，，，，，铜的电导率和伸长率均显著下降，，，，，，，而抗拉强度和疲劳强度显著升高。。。。。

氧和砷共存时，，，，，，，对铜的力学性能无明显影响，，，，，，，但显著降低铜的电导率。。。。。

2.氢

氢在液固与固态铜中的溶解度均随着温度的升高而增加。。。。。氢在固态铜中形成间歇固溶体，，，，，，，提高铜的硬度。。。。。

含氧铜在氢气中退火时，，，，，，，氢可与铜中的Cu2O反应，，，，，，，产生高压水蒸气，，，，，，，使铜破裂，，，，，，，俗称“氢病”。。。。。氢病的发生与危害程度与温度有关。。。。。150℃时，，，，，，，因水蒸气处于凝聚状态，，，，，，，不引发氢�。。。。。�，，，，，，含氧铜在氢气中搁置10a也不破裂；；；；；；；200℃时可放置1.5a，，，，，，，在400℃氢气中只能停放70h。。。。。以Mg或B脱氧的铜不发生氢病。。。。。

3.硫

硫在室温铜中的溶解度为零，，，，，，，硫在铜中以Cu2S的弥散质点存在，，，，，，，降低铜的电导率与热导率，，，，，，，但极大地降低铜的塑性，，，，，，，显著改善铜的可切削性能。。。。。

4.硒

铜中的微量硒以Cu2Se化合物形式存在，，，，，，，硒在固态铜中的溶解度极低，，，，，，，对铜的电导率及热导率的影响很�。。。。。�，，，，，，但显著降低铜的塑性，，，，，，，并大幅度提高铜的可切削性能。。。。。

5.碲

碲在固态铜中的溶解度很�。。。。。�，，，，，，以Cu2Te弥散质点存在，，，，，，，对铜的电导率及热导率的影响很�。。。。。�，，，，，，但能显著改善铜的可切削性能。。。。。

含0.06%~0.70%Te的铜在工业中获得了应用，，，，，，，并在淬火和加工状态下应用，，，，，，，不要回火，，，，，，，以免Cu2Te沿晶界沉淀，，，，，，，使材料变脆。。。。。

微量(0.003%)硒和碲(0.0005%~0.0030%)显著降低铜的可焊性能。。。。。

6.磷

磷在铜中的***大溶解度（714℃共晶温度时）为1.75%，，，，，，，室温时几乎为零，，，，，，，显著降低铜的电导率及热导率，，，，，，，但对钢的力学性能与焊接性能有良好的影响。。。。。因此，，，，，，，在以磷脱氧的铜中，，，，，，，要求有一定量的残留磷。。。。。磷能提高铜熔体的流动性。。。。。

直接封装电真空用的无氧铜的含磷量***好不大于0.0003%，，，，，，，否则硼化处理氧化膜易剥落，，，，，，，可引起电子管泄漏。。。。。Si、Mg等也有与磷相似的影响。。。。。

7.砷

在共晶温度时，，，，，，，砷在铜中的溶解度可达6.77%。。。。。少量砷可改善含氧铜的加工性能，，，，，，，对力学性能的影响很�。。。。。�，，，，，，显著提高铜的再结晶温度，，，，，，，降低铜的导电、导热性能。。。。。

As可与铜中的Cu2O起反应形成高熔点的砷酸铜质点，，，，，，，消除了晶界上的Cu+Cu2O共晶体，，，，，，，从而提高了铜的塑性。。。。。

含0.15%~0.50%砷的铜可用于制造在高温还原气氛中工作的零部件、发电厂低压给水加热器。。。。。

8.锑

在共晶温度645℃时，，，，，，，锑在铜中的溶解量可达9.5%，，，，，，，并随着温度的下降而急速减少。。。。。

锑降低铜的抗蚀性、电导率与热导率。。。。。电工铜含Sb量不得大于0.02%。。。。。锑可与含氧铜中的Cu2O反应形成高熔点的球状质点，，，，，，，分布于晶粒内，，，，，，，可消除晶界上的Cu+Cu2O共晶体，，，，，，，提高铜的塑性。。。。。

9.铋

铋在铜中的溶解度可忽略不计，，，，，，，即使在800℃时的溶解度也只不过0.01%。。。。。在270℃铋与铜形成共晶体，，，，，，，其中的铋呈薄膜分布于晶界，，，，，，，严重降低铜的加工性能。。。。。因此，，，，，，，其含量不得大于0.002%。。。。。

Bi对铜的热导率与电导率的影响不大，，，，，，，真空开关触头铜可含0.7%~1.0%Bi。。。。。因为它有高的电导率，，，，，，，并能防止开关粘结，，，，，，，提高其工作期限与确保运转安全。。。。。

10.铅

铅不固溶于铜，，，，，，，呈黑色质点分布于易熔共晶体中，，，，，，，存在于晶界上。。。。。

Pb对铜的电导率与热导率无显著影响，，，，，，，还能大幅度提高铜的可切削性能。。。。。含1.0%Pb的铜合金用于加工高速切削零件。。。。。

Pb严重降低Cu的高温塑性，，，，，，，即伸长率δ与面缩率ψ剧烈下降，，，，，，，同时高温脆性区也随着铜含量的增加而扩大。。。。。

11.铁

1050℃时，，，，，，，铁在铜中的溶解度可达3.5%，，，，，，，635℃时的溶解量下降到0.15%。。。。。铁的有益作用是：细化铜晶粒，，，，，，，延迟铜的再结晶过程，，，，，，，提高其强度与硬度。。。。。

铁会降低铜的塑性、电导率与热导率。。。。。

如果铁在铜中呈独立的相，，，，，，，则铜具有铁磁性。。。。。

含0.45%~4.5%Fe的铜合金既有高的强度又有良好的耐热性、导电性、可焊性好与加工成型性，，，，，，，是一类获得应用的电工材料。。。。。

在组装某些电子器件时，，，，，，，引线框架需能承受350℃的高温数分钟，，，，，，，以及高达500℃的高温数秒钟。。。。。因此，，，，，，，含铁的C19400及C19500合金被选为引线框架材料，，，，，，，因为它们的电导率、强度与抗氧化能力好。。。。。

12.银

在共晶温度780℃时，，，，，，，银在铜中的溶解度为7.9%，，，，，，，但室温时的溶解度仅0.1%左右。。。。。尽管如此含0.5%Ag的铜合金在实际生产中仍可能为单一的固溶体。。。。。

银与可固溶Cu的元素不同，，，，，，，含银量少时，，，，，，，铜的电导率与热导率的下降不多，，，，，，，对塑性的影响也甚微，，，，，，，并显著提高铜的再结晶温度与蠕变强度。。。。。因此，，，，，，，含0.03%~0.25%Ag高铜合金成为一类很有实用价值的电工材料，，，，，，，如C11300、C11400、C11500、C11600、C15500等。。。。。含银的铜带是一种广为应用的汽车水箱材料。。。。。

含Ag的C15500合金（99.75Cu-0.11Ag-0.06P）是一种良好的引线框架材料，，，，，，，既有高的电导率又有相当高的强度与抗软化能力。。。。。

13.铍

铍是铜的有效脱氧剂之一，，，，，，，但由于铍的价格昂贵又不易添加，，，，，，，故不用作脱氧剂，，，，，，，而作为铍青铜的主要合金元素。。。。。作为杂质存在的微量铍固溶于铜中，，，，，，，对铜的力学性能及工艺性能的影响甚微，，，，，，，略使铜的电导率与热导率下降，，，，，，，明显提高铜的抗高温氧化能力。。。。。

14.铝

作为杂质存在的微量铝固溶于铜，，，，，，，对铜的力学性能与工艺性能无明显影响，，，，，，，但降低铜的电导率、热导率、钎焊焊性能与镀锡性能等，，，，，，，提高铜的抗氧能力。。。。。

15.镁

在共晶温度485℃时，，，，，，，镁在铜中的固溶度为0.61%，，，，，，，并随着温度的下降而急剧减少，，，，，，，因而含镁量高的（2.5%~3.5%）合金有沉淀硬化作用。。。。。

实际应用的Cu-Mg合金的镁含量不到1%，，，，，，，如含0.3%~1.0%Mg的铜合金用于加工导电线材。。。。。这些合金无时效作用，，，，，，，只能通过冷加工强化。。。。。微量镁略使铜的电导率下降，，，，，，，提高铜的抗高温氧化能力，，，，，，，也对铜有脱氧作用。。。。。

16.锂、硼、锰、钙

这些元素对铜都有脱氧作用。。。。。作为杂质存在的锂可与铜中的杂质铋等生成高熔点化合物，，，，，，，呈细化弥散状态分布于晶粒内，，，，，，，提高铜的高温塑�。。。。。�，，，，，，微量锂几乎不影响铜的电导率与热导率。。。。。

作为铜脱氧剂而残存的0.005%~0.015% B能细化铜晶粒，，，，，，，提高铜的力学性能与工艺性能。。。。。

锰可作为铜的脱氧剂，，，，，，，以锰脱氧的铜中一般含0.1%~0.3%Mn，，，，，，，固溶于铜，，，，，，，一方面提高铜的软化温度，，，，，，，另一方面有益于铜的力学性能与工艺性能。。。。。

钙几乎不固溶于铜，，，，，，，作为杂质存在的钙可与杂质Bi等形成高熔点化合物，，，，，，，以质点形式均匀地分布于晶粒内，，，，，，，提高铜的高温塑性。。。。。

17.稀土元素

稀土元素一般几乎不固溶于铜，，，，，，，但少量的稀土金属不管是单独还是混合的形式加入，，，，，，，都对铜的力学性能有益，，，，，，，而对铜的电导率影响又不大。。。。。这类元素可与铜中的杂质铅、铋等形成高熔点化合物，，，，，，，呈细小的球形质点均布于晶粒内，，，，，，，细化晶粒，，，，，，，提高钢的高温塑性。。。。。

向铜中添加0.008%混合稀土即可显著改善铜的工艺性能；；；；；；；加入小于0.l%Y时，，，，，，，铜的力学性能与工艺性能就有所改善；；；；；；；含0.01%~0.15% La的铜合金的力学性能、电导率、抗软化温度均优于Cu-0.15Ag合金，，，，，，，已在工业中获得应用。。。。。

18.难熔金属及其他金属

钨、钼、铌、铀、钚等元素几乎不固溶于铜，，，，，，，钛、锆、铬、钴等元素少量固溶于铜，，，，，，，但它们都不同程度地细化铜晶粒，，，，，，，提高其再结晶温度，，，，，，，中和一些易熔杂质的有害作用，，，，，，，对改善高温塑性有益。。。。。

含少量锆（Cl5000、C15100、C18100)）、钴（C17110、C17500）、铬（C18400、C18200、C18500）的铜合金已在工业上获得应用，，，，，，，成为良好的电工材料。。。。。

二、黄铜

1.铁

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%Fe，，，，，，，有较强的晶粒细化作用，，，，，，，但抗磁铜材的含铁量应小于0.3%。。。。。杂质铁对黄铜的力学性能无明显影响。。。。。

2.铅和铋

铅和铋对于一般黄铜中是有害杂质，，，，，，，铋的危害比铅的大。。。。。

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。。。。。

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。。。。。

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。。。。。

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。。。。。

3.锑

锑在铜中的溶解度随着温度的下降而急剧减�。。。。。�，，，，，，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。。。。。

锑还使铜合金产生热脆性。。。。。

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。。。。。

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。。。。。

4.磷

磷在α铜中的固溶度很�。。。。。�，，，，，，少量磷有晶粒细化作用，，，，，，，提高黄铜的力学性能。。。。。唬唬唬�；；；仆辛缀看笥�0.05%时，，，，，，，就会形成脆相的Cu3P，，，，，，，降低黄铜的加工性能。。。。。

磷显著提高黄铜的再结晶温度，，，，，，，使再结晶晶粒粗细不均匀。。。。。

5.砷

砷在室温黄铜中的溶解度小于0.01%，，，，，，，含量较大时则形成脆相化合物Cu3As，，，，，，，分布于晶界，，，，，，，降低黄铜的加工性能。。。。。含0.02%~0.05%As的黄铜的抗腐蚀性能能得到提高，，，，，，，不会产生脱锌现象。。。。。

三、青铜

1.锡青铜

（1）磷

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+α?β+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。。。。。

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。。。。。

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。。。。。

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。。。。。

（2）锌

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。。。。。

Zn在加工锡青铜中的含量一般不大于5%。。。。。

（3）铅

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。。。。。

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。。。。。

（4）铁

Fe是锡青铜的杂质，，，，，，，其***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。。。。。

（5）锰

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%。。。。。

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。。。。。

（6）钛

Ti可与Sn形成化合物TiSn，，，，，，，固溶于铜，，，，，，，有沉淀强化作用，，，，，，，并能提高加工锡青铜退火后的硬度和软化温度。。。。。含0.20%~0.75%Ti与、5%Sn的青铜合金，，，，，，，在800℃固溶处理1h，，，，，，，淬火后在450℃时效1h可达到峰值硬度。。。。。

（7）铍

Be可与Sn形成金属间化合物，，，，，，，使合金的强度升高。。。。。

Cu-4.5%Sn-1.0%Be青铜淬火后在325℃时效具有***大硬度值。。。。。

（8）铝与镁

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。。。。。

（9)硅

Si 是锡青铜的有害杂质之一，，，，，，，微量Si可国溶于α相中，，，，，，，对合金的力学性能有益，，，，，，，但在高温下易形成SiO₂，，，，，，，会使熔体流动性下降。。。。。若残留于铸锭中，，，，，，，又有损于其强度。。。。。Si的***大含量为0.002%。。。。。

(10)锑与铋

锑与铋都是锡青铜的有害杂质元素，，，，，，，其允许***大含量为0.002%。。。。。它们都不固溶于α相。。。。。

(11)锆、铌、硼

三种元素几乎不固溶于α相中，，，，，，，微量Zr、Nb、B有晶粒细化作用。。。。。因此对锡青铜的力学性能与压力加工性能有益。。。。。

2.铝青铜

(1)铁

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%。。。。。

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。。。。。

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%Fe就有明显的细化晶粒效果。。。。。

(2)镍

镍在Cu-Al合金中有一定的固溶度，，，，，，，当Ni含量超过***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。。。。。

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。。。。。

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。。。。。

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。。。。。Ni与Fe的***佳含量比为0.9~1.1。。。。。

(3)锰

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。。。。。

铝青铜中的含Mn量不超过***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。。。。。

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。。。。。

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。。。。。

(4)锡与铬

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。。。。。

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。。。。。

(5)锌与硅

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***大含量为1.0%。。。。。

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。。。。。

(6)磷、硫、砷、锑、铋

以上元素均为铝青铜的有害杂质，，，，，，，降低合金的力学性能、工艺性能及其他性能，，，，，，，须严格控制在标准范围内。。。。。

3.硅青铜

(1)锰

适量Mn对硅青铜的力学性能、抗蚀性能与工艺性能有益。。。。。含量小于3%Si、1%Mn的合金在高温下为单一的α固溶体，，，，，，，当冷却到450℃以下时，，，，，，，会析出脆性相Mn₂Si，，，，，，，但几乎无强化效果。。。。。

合金的Si含量越高，，，，，，，沉淀的Mn₂Si也越多，，，，，，，发生自裂倾向也越大。。。。。把硅含量控制在3%以下对材料进行低温退火可消除自裂现象。。。。。

(2)镍

含Ni的硅青铜有良好的力学性能、抗蚀性和导电性。。。。。

Ni与Si可形成化合物Ni₂Si，，，，，，，Ni在共晶温度1025℃在α固溶体中的固溶度溶度可达9%，，，，，，，而室温时的固溶度几乎为零。。。。。因此，，，，，，，当合金中的Ni、Si含量比为4:1时，，，，，，，可全部形成Ni₂Si，，，，，，，有较强的时效硬化作用，，，，，，，使合金具有良好的综合性能。。。。。

合金中的Ni/Si比值小于4时，，，，，，，虽有高的强度与硬度，，，，，，，但其电导率与塑性会降低，，，，，，，不利于压力加工。。。。。Cu-Si-Ni合金添加少量（0.1%~0.4%）Mn，，，，，，，可改善合金的性能，，，，，，，因为Mn既有脱氧作用又有固溶强化效果。。。。。

(3)铬

Cr与Ni的作用相似，，，，，，，能形成固溶于α的硅化铬，，，，，，，但没有时效硬化效果，，，，，，，是硅青铜的有害杂质之一。。。。。

(4)钴

钴与硅可形成能固溶于α中的Co₂Si，，，，，，，并且其溶解度随着温度的下降而减少，，，，，，，有一定的时效强化效果。。。。。淬火温度为1000~1050℃，，，，，，，时效温度500~550℃。。。。。含少量钴的合金已得到应用。。。。。如C66400等。。。。。

(5)锌

锌可较多地固溶于Cu-Si合金的α中，，，，，，，提高合金的强度与硬度，，，，，，，缩小合金的凝固温度范围，，，，，，，提高合金的流动性，，，，，，，改善其铸造性能。。。。。Cu-3.5Si-3Zn-1.5Fe青铜用于制造高温轴套。。。。。

(6)铁

虽然Fe在α固溶体中的溶解度随着温度的降低而显著减少，，，，，，，室温溶解度几乎为零。。。。。时效强化效果甚微。。。。。Cu-Si合金中的Fe含量不得大于0.3%。。。。。否则形成单独的相，，，，，，，大大降低合金的抗蚀性。。。。。

(7)钛

Ti对硅青铜有晶粒细化效果，，，，，，，并能增强Cu-Si合金的时效硬化效果，，，，，，，提高材料的强度与硬度。。。。。

(8)铅、铝、铋、砷、锑、硫、磷

以上元素都是硅青铜中的有害杂质，，，，，，，须严加控制。。。。。Pb虽提高合金的抗磨性和可切削性能，，，，，，，但会引起热裂。。。。。铝对硅青铜的强度和硬度有益，，，，，，，但使焊接性能变差。。。。。

4.锰青铜

加工锰青铜为Cu-Mn二元合金，，，，，，，有相当高的力学性能，，，，，，，抗腐蚀、耐热、可进行冷、热压力加工，，，，，，，多用于制造在高温下工作的零件。。。。。

Mn可大量固溶于铜，，，，，，，有较高的固溶强化作用，，，，，，，Mn能提高铜的再结晶温度（150~200℃）。。。。。含16.3 at.%Mn的铜合金在400℃形成面心立方晶格的有序相Cu5Mn。。。。。含25.0 at.%Mn的铜合金于450℃形成面心立方晶格的有序相Cu3Mn。。。。。

Mn提高合金的硬度与强度，，，，，，，伸长率开始阶段随Mn含量的提高而上升，，，，，，，于4%~5%Mn时达到***大值，，，，，，，然而后下降，，，，，，，但变化不大。。。。。

(1)锌

Zn在Cu-Mn合金中的固溶度很大，，，，，，，有一定的固溶强化作用。。。。。

(2)镍

Ni可固溶于Cu-Mn合金的α固溶体中，，，，，，，有固溶强化作用，，，，，，，同时提高合金的抗蚀性。。。。。Cu-20Mn-20Ni合金是一种时效硬化型铜合金，，，，，，，其硬状态材料的力学性能为抗拉强度1200MPa~1300MPa，，，，，，，屈服强度1150MPa~1250MPa，，，，，，，伸长率1%~4%，，，，，，，维氏硬度370~410，，，，，，，弹性模量157GPa。。。。。

(3)锡

Sn是锰青铜中的杂质元素之一，，，，，，，其***大含量为0.1%，，，，，，，溶于Cu-Mn固溶体α中，，，，，，，Sn扩大锰青铜的凝固温度范围。。。。。

(4)铝、砷、硅、锑、铅、磷、硫、铁、铋

以上元素都是锰青铜的杂质，，，，，，，含量应控制在标准规定的范围，，，，，，，含2%Al的56Cu-42Mn合金是一种可热处理强化的合金，，，，，，，经固溶处理与时效后，，，，，，，其强度几乎与结构钢相当，，，，，，，并且与很强的吸震能力，，，，，，，比灰铸铁的还高30%左右，，，，，，，是一种既可以压力加工又可以铸造的合金，，，，，，，还有良好的可焊性，，，，，，，已用于制造垫片、齿轮、锯片之类的消震零件。。。。。

(5)铬青铜及镉青铜

Cr及Cd均可与铜形成固溶体，，，，，，，而且其固溶度随着温度的下降而显著减少，，，，，，，因此它们都有沉淀硬化作用。。。。。这两类青铜由高的强度和硬度，，，，，，，抗磨、耐热、电导率与热导率高，，，，，，，加工成型性能好，，，，，，，是制造导电、耐磨零件的优选材料。。。。。

镉是一种对人体有害的元素，，，，，，，在熔炼时应注意防护其蒸气对人的危害。。。。。镉含量低的Cu-Cd合金时效硬化效果很�。。。。。�，，，，，，没有实际生产意义。。。。。

(6)铝及镁

Al与Mg可作为铬青铜的合金元素，，，，，，，它们可在Cu-Cr合金表面形成一层薄而致密的与基体金属结合牢靠的氧化物膜，，，，，，，提高合金的高温抗氧化性能与耐热性。。。。。不过Al及Mg在合金中的含量通常各不大于0.3%。。。。。

(7)锡及钛

铬青铜中添加一定量的Sn和Ti，，，，，，，可形成有时效硬化作用的TiSn金属间化合物，，，，，，，对合金强度、硬度和耐热性有益。。。。。含0.3%~0.5%Cr、0.15%~0.25%Sn、0.05%~0.12%Ti是一种可在250℃下长期使用的导电材料。。。。。

(8)锆

Cr与Zr形成固溶于Cu的化合物Cr2Zr，，，，，，，而且其溶解度随着温度的降低而明显减少，，，，，，，使合金的强度、硬度、耐热性有所提高，，，，，，，同时对合金电导率的影响很小。。。。。

(9)铪

铪在这类青铜中的作用与Zr相似，，，，，，，可与Cu 形成有一定时效强化作用的铜铪化合物。。。。。Cu-0.6Cr合金在时效后的强度随铪含量的上升而提高，，，，，，，但其电导率则随铪含量的增加而下降。。。。。含0.6%Cr与0.2%~0.6%Hf的青铜于400~450℃时效3~20h后，，，，，，，既有高的力学性能又有良好的电导率，，，，，，，其抗拉强度≥600 MPa，，，，，，，电导率达80% IACS。。。。。

(10)锌与银

锌可溶于铬青铜的α固溶体中，，，，，，，能提高合金的强度性能，，，，，，，而对其电导率的影响不大。。。。。铬青铜添加约0.2%Ag，，，，，，，一方面能显著提高合金的软化温度，，，，，，，另一方面又不降低合金的电导率。。。。。

(11)铬

铬是镉青铜的一种有益的微量元素，，，，，，，少量铬（0.35%~0.65%）对其时效强化效果有较明显的有益影响。。。。。

(12)铁、铅、铋、砷、磷

以上元素都是这两类青铜的有害杂质，，，，，，，应严加控制，，，，，，，不得超过标准的***大值。。。。。

5.锆青铜

在共晶温度966℃时，，，，，，，锆在铜中的极限溶解度只有0.15%，，，，，，，但随着温度的下降而急剧减少。。。。。因此锆青铜有时效强化作用，，，，，，，强化相为β(Cu5Zr或Cu3Zr)。。。。。锆青铜有高的导电性、导热性与耐热性，，，，，，，并有良好的抗蠕变性能。。。。。在400℃以下，，，，，，，锆青铜的强度虽与锆青铜的相当，，，，，，，但前者电导率与塑性却比后者高。。。。。锆显著提高铜合金的再结晶温度，，，，，，，其效果比其它元素的都大。。。。。

在含有少量Cr的锆青铜中，，，，，，，会出现可固溶于α相中的化合物Cr2Zr，，，，，，，在高温下为密集六方晶格，，，，，，，低温时为面心立方晶格。。。。。Cu-0.3Zr-0.34Cr合金有较明显的时效强化作用，，，，，，，因为它含有约0.64%Cr2Zr。。。。。Cu-Zr-Cr合金因Zr、Cr含量的不同，，，，，，，而从固溶体中单独析出Cr2Zr或同时析出β相与Cr2Zr，，，，，，，起合金强化作用。。。。。砷可与Zr形成Zr-As化合物。。。。。

As可把Cu-Zr合金的共晶温度提高到1000~1020℃，，，，，，，增加锆在该温度的溶解度而降低它在低温下的溶解度，，，，，，，细化铅青铜的晶粒，，，，，，，抑制合金在加热时的晶粒长大。。。。。

锑、锡、铅、硫、铁、铋、镍等元素都是锆青铜的有害杂质，，，，，，，不得超出标准规定的极限值。。。。。

6.铍青铜

加工铍青铜的正常铍含量为0.20%~2.00%，，，，，，，一般还0.2%~2.7%Co或小于2.2%Ni。。。。。铍青铜又分为两类：①高强度合金，，，，，，，如C17200、C17000；；；；；；；②高导性合金，，，，，，，其铍含量较低，，，，，，，通常不大于0.7%，，，，，，，如C17500、C17510、C17410。。。。。铍含量接近12 at.%的高强度合金呈金黄色，，，，，，，而铍含量较低的高导铍青铜为淡红色或珊珊金黄色。。。。。

(1)镍和钴

镍和钴是铍青铜的合金化元素，，，，，，， Ni与Be可形成有序体心立方晶格的化合物NiBe，，，，，，，NiBe硬度高达610 MPa。。。。。NiBe可溶于α固溶体，，，，，，，在共温度1030℃的***大溶解度为3.25%（0.42%Be、2.83%Ni），，，，，，，NiBe的溶解度随着温度的下降而显著减少，，，，，，，故此类合金有明显的时效硬化效果。。。。。

Cu-Be合金中加人0.2%~0.5%Ni能延缓再结晶过程、阻碍晶粒长大、大大减慢冷却时的相变过程、抑制时效时的晶界反应，，，，，，，因此少量Ni能进一步提高铍青铜在时效后的力学性能。。。。。

不过工业铍青铜含有少量Ni时会出现硬而脆的γ1相，，，，，，，降低合金的疲劳强度、弹性滞后和弹性稳定性。。。。。因此，，，，，，，既要控制γ1相的数量又要控制其分布形态。。。。。

高电导率镀青铜常含有一定的Co。。。。。它可与形成化合物CoBe及Co5Be21。。。。。CoBe属于体心立方晶格，，，，，，，其显微硬度高达443 MPa。。。。。CoBe在α固溶体中的固溶量随着温度的下降而减少，，，，，，，在共晶温度1011℃的***大溶解度为2.7%，，，，，，，因而当合金含有一定量Co，，，，，，，可通过固溶与时效处理提高镀青铜的强度性能。。。。。

少量Co（0.2%~0.5%）能阻碍铍青铜在加热过程中的晶粒长大、延缓固溶体分解、抑制晶界反应、避免晶界附近由于过时效而形成的组织不均匀性，，，，，，，从而提高合金的沉淀硬化效果。。。。。

(2)钛

钛可与铍形成固溶于α固溶体的金属化合物TiBe2，，，，，，，在共晶温度825℃时的***大固溶度为3.7%，，，，，，，温度下降时，，，，，，，其固溶度会急剧减少，，，，，，，因而TiBe2有沉淀硬化作用。。。。。含少量Ti的Cu-Be-Ni合金中有时会出现富钛的化合物，，，，，，，如果呈条状分布，，，，，，，会使合金在加工过程中出现层状开裂。。。。。

含少量Ni的Cu-Be合金添加0.10%~0.25%Ti可使其硬脆γ1相的量减到***低限度，，，，，，，使合金组织均匀，，，，，，，一方面能改善合金的加工性能与提高疲劳强度，，，，，，，另一方面使时效后的材料有好的弹性稳定性和低的弹性滞后；；；；；；；少量钛既能细化铸锭的晶粒又能细化退火材料的晶粒，，，，，，，降低铍的扩散速度，，，，，，，减弱晶界反应，，，，，，，阻碍脱溶相优先在晶界沉淀，，，，，，，使合金沉淀相分布均匀，，，，，，，提高材料的力学性能。。。。。

(3)镁

镁降低铍在固态铜中的溶解度。。。。。含2%Be的镀青铜添加0.2%~0.5%Mg，，，，，，，在合金晶界上会出现低熔点共晶体Cu2Mg+Cu，，，，，，，其熔点约730℃，，，，，，，使材料在热加工过程中易开裂。。。。。向QBe1.9和QBe2合金添加0.02%~0.15%Mg，，，，，，，不但能细化晶粒，，，，，，，而且会使γ1相质点既细小又均匀地分布，，，，，，，提高材料的力学性能及其稳定性。。。。。少量镁对铍青铜的可焊性与抗蚀性无影响。。。。。

(4)铁

一般铍青铜的含Fe量应小于0.1%。。。。。铁含量过多，，，，，，，不但会形成含铁的相，，，，，，，增加合金的组织不均匀，，，，，，，降低其抗蚀性，，，，，，，而且会减少Be在α固溶体中的过饱和度，，，，，，，即降低合金的沉淀硬化效果。。。。。

铁能细化晶粒，，，，，，，而且固溶的Fe能延迟过饱和固溶体分解与抑制晶界反应。。。。。

(5)锡

少量锡能固溶于铍青铜的α固溶体，，，，，，，延迟过饱和固溶体分解，，，，，，，显著抑制晶界的不连续沉淀，，，，，，，防止过时效，，，，，，，故可用锡代替部分铍，，，，，，，例如含1.30%Be、0.25%Co、3%Sn、1.0%Zn的铜合金的力学性能与QBe 2青铜的相当，，，，，，，且有很高的可切削性能。。。。。

(6)锰

锰可与铍形成溶于α固熔体中的化合物MnBe2，，，，，，，在共晶温度782℃时的***大溶解度为7.3%，，，，，，，而且会随着温度的下降而显著减�。。。。。�，，，，，，因而合金有明显沉淀硬化效果。。。。。Mn对含Be量高的铍青铜的力学性能没有显著影响，，，，，，，但对含Be量低的合金却有积极的作用。。。。。

(7)银

含0.25%~0.50%Be、1.1%~1.7%Co的铍青铜加入0.9%~1.1%Ag，，，，，，，既能提高合金时效后的室温强度，，，，，，，又使合金保持有高的电导率（50%~55%）。。。。。这种合金是制造焊接电极的良好材料。。。。。

(8)硅

合金中同时含有Co与Si时，，，，，，，可形成CoSi、Co2Si、Co3Si5以及CoSi2等化合物，，，，，，，提高合金的强度。。。。。硅含量足够大时，，，，，，，可与铍形成又硬、又脆的共晶体，，，，，，，使材料的韧性大幅度下降。。。。。

(9)铝

少量（0.4%~0.8%）铝略使Cu-2%Be合金的力学性能上升。。。。。

(10)磷

磷促使Cu-Be合金晶粒在加热过程中长大，，，，，，，加速固溶体分解，，，，，，，生成分布于晶界的易熔物，，，，，，，降低合金的热硬性，，，，，，，提高其可切削加工性能。。。。。

(10)砷

铍青铜中添加0.1%~0.2%As促进其晶界反应和过时效软化过程。。。。。

(11)铅

铍青铜添加0.2%~0.3%Pb，，，，，，，通常浚浚�？？上灾岣咂淇汕邢餍阅埽�，，，，，，如C17300合金。。。。。另外，，，，，，，含1.8%~2.0%Be、0.20%~0.25%Pb的铍青铜是制造手表齿轮的良好材料。。。。。Pb加速铍青铜的晶界反应，，，，，，，促进软化。。。。。

四、白铜

Cu与Ni形成无限固溶的连续固溶体，，，，，，，面心立方晶格，，，，，，，温度低于322℃时，，，，，，，存在一个亚稳分解的相当宽的成分-温度区域，，，，，，，向Cu-Ni合金添加第三元素诸如Fe、Cr、Sn、Ti、Co、Si、Al等，，，，，，，可改变亚稳分解的成分-温度区域范围和位置。。。。。同时也可改善合金的某些性能。。。。。白铜除是良好的结构材料外，，，，，，，还是一类重要的高电阻和热电偶合金。。。。。

（1）锌

锌在Cu-Ni固溶体中的溶解度相当大，，，，，，，有较大的固溶作用。。。。。

当Ni含量一定时，，，，，，，提高合金的锌含量会增强合金抗大气腐蚀的能力。。。。。

一般锌白铜含5%~18%Ni和43%~72%Cu，，，，，，，其余为Zn，，，，，，，其抗蚀性、弹性与强度均高。。。。。

（2）铁

Fe在Cu-Ni合金中的固溶度较�。。。。。�，，，，，，950℃时可固溶1.8%。。。。。300℃时则剧降到0.1%。。。。。铁可提高Cu-Ni合金的在抗蚀性与力学性能，，，，，，，特别能大幅度提高Cu-Ni合金抗海水冲击腐蚀的能力。。。。。一般Cu-Ni-Fe合金的Fe含量不大于2%，，，，，，，否则合金有应力腐蚀开裂倾向，，，，，，，若超过1%则腐蚀加剧。。。。。

（3）铝

Al在Cu-Ni合金中的固溶度较低，，，，，，，并随着温度的下降而减小。。。。。

Cu-Ni-Al合金中会产生Ni3Al化合物，，，，，，，有明显的沉淀硬化作用，，，，，，，提高合金的强度和硬度。。。。。

铝显著提高白铜的强度与抗蚀性。。。。。但材料的冷成形性下降。。。。。合金的Ni/Al比为8~10时，，，，，，，具有***佳的综合性能。。。。。

（4）锰

白铜中的锰含量一般不超过14%。。。。。

在Cu-Ni-Mn合金中可形成MnNi化合物，，，，，，，具有沉淀硬化作用，，，，，，，Mn提高合金的强度、抗蚀性与弹性，，，，，，，还能提高Cu-Ni合金抗湍流冲击腐蚀的能力，，，，，，，不过会略使B19合金的抗应力腐蚀开裂的能力下降，，，，，，，但比Al、Si、Sn、Cr、Be等元素的影响小。。。。。

Mn能消除Cu-Ni合金中过量碳的不良影响，，，，，，，改善其工艺性能。。。。。Cu-Ni-Zn合金添加少量Mn，，，，，，，也有一定的有益作用。。。。。

（5）锡、铍、钛、硅、碳、铬、锆、碳、硼

以上元素及S、P、As、Sb、Bi等都是白铜的杂质元素，，，，，，，应控制在标准规定范围之内。。。。。

来源：《铜合金及其加工手册》

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