黄铜、青铜和铍青铜的加工工艺与特点分析

1.纯铜

纯铜的熔点为1083℃，密度为8.9g/cm³。纯铜的导电性和导热性仅次于金和银，且有良好的抗磁性、耐蚀性（抗大气和海水腐蚀）。纯铜的塑性很好（δ＝45％～50％），容易进行热压力或冷压力加工。但纯铜的抗拉强度不高（σ_b＝200～400MPa），硬度很低，一般不宜做结构材料。

工业纯度的加工铜可用作导电、导热和耐蚀材料。例如制造电线、蒸发器等。

加工铜的代号用汉语拼音字母T加顺序号表示。顺序号数字越大，则纯度越低。例如T2表示2号纯铜。

2.铜合金

铜合金的特点是有优良的导电、导热性，较好的耐蚀性，较高的强度、耐磨性，很好的塑性，易拉成细丝，轧成薄材，也可铸造各种零件。常用铜合金分类如下：

黄铜

按化学成分分。普通黄铜、特殊黄铜。

按加工工艺方法分。加工黄铜、铸造黄铜。

白铜

按化学成分分。普通白铜、特殊白铜。

青铜

按化学成分分。锡青铜、无锡青铜、特殊青铜。

按加工工艺方法分。加工青铜、铸造青铜。

（1）黄铜 是以铜为基体金属，由铜和锌组成的合金。

1）加工黄铜

①普通黄铜是指黄铜中可含有或不含有其他合金元素。锌的含量对黄铜的组织与性能有很大影响。在室温平衡状态下，铜锌二元合金有α及β两个基本相。当锌的含量小于39％时，锌全部溶于铜成为α固溶体，即单相黄铜或α黄铜，此时黄铜的强度高，室温下塑性很好，可用冲压法生产各种容器；当锌的含量在39％～45％时，除了有α固溶体外，组织中还出现以化合物CuZn为基的β固溶体，即α＋β的双相黄铜，此时强度仍高，室温下塑性差，但470℃以上塑性很好，适宜热压力加工，常用于制造散热器、油管、垫片、螺钉等；当锌的含量大于45％时，塑性很差，强度降低，在生产中已无实用价值。

②特殊黄铜是含有其他合金元素的黄铜。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、锰黄铜等，其目的是为了改善黄铜的性能。例如，加入铅能改善黄铜的切削加工性能；加入硅能增加黄铜的强度和硬度，且与铅一起能增加黄铜的耐磨性；黄铜中再加锡得到锡黄铜，俗称海军黄铜，锡能提高黄铜的强度，并显著提高其对海水的抗蚀性。锡黄铜可用于舰艇零件、弱电用零件等。

加工黄铜的代号用H加基元素铜的含量表示。三元以上黄铜用H加第二主加元素符号及除锌以外的成分数字组表示。例如H68表示w（Cu）＝68％的普通黄铜。H68属单相α黄铜，有较高强度和冷、热加工变形能力，适宜于冲压制造形状复杂的零件。HSn90-1表示w（Cu）＝90％，第二主加元素为Sn，w（Sn）＝1％的锡黄铜。

常用加工黄铜的牌号、代号、化学成分和用途见表8-22。

表8-22 常用加工黄铜的牌号、代号、化学成分和用途

（续）

2）铸造黄铜：铸造性能较好，其熔点比纯铜低，且结晶温度间隔较小，使黄铜有较好的流动性、较小的偏析倾向、铸件组织致密。

《铸造有色金属及其合金牌号表示方法》（GB/T 8063—1994）规定：铸造有色合金牌号由Z和基体金属元素的化学元素符号、主要合金元素化学符号（其中混合稀土元素符号统一用RE表示）以及表示合金元素名义百分含量的数字组成，优质合金牌号后面标注A。在合金牌号前面冠以YZ字母表示为压铸合金。例如ZCuZn40Mn2表示，名义百分含量为：w（Zn）＝40％，w（Mn）＝2％，余量为铜的铸造黄铜。(www.xing528.com)

常用铸造黄铜的牌号、名称、化学成分和用途见表8-23。

表8-23 常用铸造黄铜的牌号、名称、化学成分和用途

（续）

注：力学性能中S为砂型，J为金属型。

（2）白铜 是铜镍合金，白铜中除镍外还有少量锰、铁、锌、铝等元素。因价格昂贵，一般用于制造要求力学性能较高、耐蚀性较好的化工设备、船舶、精密机械零件，也可用于制造具有特殊热电性能的精密电工测量仪器、变阻器和热电偶等。

（3）青铜 除了黄铜和白铜外，其他铜合金都称为青铜，因铜与锡的合金呈青色而得名。青铜是人类历史上应用最早的合金，青铜中除锡青铜以外的其余铜合金均叫无锡青铜。一般向铜中加入铝、锰、硅、铍、铅等元素（二元或多元）。无锡青铜一般都具有高的强度，良好的耐蚀性、耐磨性，有的还具有高导电、导热性和热强性，是锡青铜的代用品。其中铝青铜化学稳定性好，强度硬度高，可锻压成重要的齿轮、蜗轮、轴套和其他零件。铍青铜可接受淬火及人工时效，其强度、弹性极限、疲劳极限都很好，主要用于弹性构件。按加工方法分为加工青铜和铸造青铜两类。

1）加工青铜

①锡青铜是铜锡合金，工业用的锡青铜，其含锡量一般在3％～4％，通常小于7％。具有较好的塑性和适当的强度，适于压力加工。其铸造性能特别好，且耐腐蚀、耐磨损。多用于制造耐磨损零件及与酸、碱、蒸汽等腐蚀性气体相接触的零件。

锡青铜在大气、海水、淡水及高压过热蒸汽中的耐蚀性比纯铜和黄铜高，在青铜中加入磷、锌、铅等元素，可以改善锡青铜的耐磨性、抗磁性、低温韧性及铸造性能、切削加工性等。锡青铜主要用于制作轴承、轴套等耐磨零件（如内燃机车连杆上的轴套）、弹性元件、耐蚀、抗磁零件等。

②铝青铜是以铝为主加元素的铜合金。一般含铝量为5％～10％。铝青铜比黄铜和锡青铜有更好的耐蚀性、耐磨性和耐热性及更高的力学性能。还可以进行淬火和回火来进一步强化其力学性能。常用来制造强度及耐磨性要求很高，在复杂条件下工作的摩擦零件和高耐蚀的弹性元件，如齿轮、蜗轮、蜗杆、传动轴的衬套、弹簧等。

③铍青铜是以铍为主加元素的铜合金。含铍量一般为1.5％～1.6％。铍青铜的导热性、导电性、耐寒性均非常好，同时还具有抗磁性，受冲击时不产生火花等特殊性能，是一种综合性能优良的金属材料。常用于高级精密的弹性元件及特殊要求的耐磨零件。如各种精密仪器、仪表中的重要弹簧片、膜片、膜盒等弹性元件。除此以外，还常用于防爆工具及电接触器中要求不产生火花的零件。

④硅青铜以硅为主加元素的铜合金。硅青铜弹性好，耐蚀性高，具有良好的铸造性能和冷热压力加工性能。航天、航空工业中应用较广，常用来制作导向衬筒、齿轮、蜗轮等。

铝青铜、铍青铜、硅青铜等不含锡元素的青铜属特殊青铜（又叫无锡青铜）。

加工青铜的代号用Q加第一个主加元素符号及平均百分含量、其他成分平均含量数字组表示。例如QSn4-3表示：w（Sn）＝4％，w（Zn）＝3％，余量为铜的锡青铜。

常用加工青铜的牌号、代号、化学成分、力学性能及用途见表8-24。

表8-24 加工青铜的牌号、代号、化学成分、力学性能及用途

2）铸造青铜：含锡量为7％～10％的锡青铜，由于塑性较差，只适于铸造。由于锡青铜具有良好的铸造性，能浇注形状复杂、壁厚较大的铸件，铸件形状精确。我国古代的工艺品大多用锡青铜铸造而成。但锡青铜在铸造时，因体积收缩小，易形成分散的细小缩孔，因此可铸造形状复杂、致密性要求不高的铸件。

铸造青铜的牌号表示方法同铸造黄铜。例如ZCuSn10P1表示，名义百分含量为：w（Sn）＝10％，w（P）＝1％，余量为铜的铸造锡青铜。

常用铸造青铜的牌号及用途见表8-25。

表8-25 铸造青铜的牌号及用途

注：J为金属型铸造，S为砂型铸造。