铜及铜合金

教案科目金属材料与热处理授课班级第次课审批意见：（签字）年月日课题铜及铜合金教学目的铜合金的分类、标注和热处理重点、难点铜合金的热处理授课类型新授讲授方法讲授授课时数2教具课件教学过程附记一、组织教学(10分钟)1、点名应到：实到：请假：旷课：二、复习引入铝合金的标注、分类及应用三、新课讲解铜及铜合金一、纯铜因为颜色紫红又称紫铜，主成分为铜加银，含量为99.7～99.95%；主要杂质元素：磷、铋、锑、砷、铁、镍、铅、锡、硫、锌、氧等；用于制做导电器材、高级铜合金、铜基合金。紫铜在大气、海水和某些非氧化性酸（盐酸、稀硫酸）、碱、盐溶液及多种有机酸（醋酸、柠檬酸）中，有良好的耐蚀性，用于化学工业。不能用热处理的方法予以强化，只能借助冷塑性变形。二、黄铜黄铜是由铜和锌所组成的合金。如果只是由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜。如果是由二种以上的元素组成的多种合金就称为特殊黄铜。如由铅、锡、锰、镍、铁、硅组成的铜合金。黄铜有较强的耐磨性能。特殊黄铜又叫特种黄铜，它强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强。还有切削加工的机械性能也较突出。由黄铜所拉成的无缝铜管，质软、耐磨性能强。黄铜无缝管可用于热交换器和冷凝器、低温管路、海底运输管。制造板料、条材、棒材、管材，铸造零件等准备上课学生思考并回答所提出的问题。听课记笔记教学过程附记含铜在62%～68%，塑性强，制造耐压设备等。普通黄铜是铜锌二元合金，其含锌量变化范围较大，因此其室温组织也有很大不同。根据Cu－Zn二元状态图（图6），黄铜的室温组织有三种：含锌量在35%以下的黄铜，室温下的显微组织由单相的α固溶体组成，称为α黄铜；含锌量在36%～46%范围内的黄铜，室温下的显微组织由（α+β）两相组成，称为（α+β）黄铜（两相黄铜）；含锌量超过46%～50%的黄铜，室温下的显微组织仅由β相组成，称为β黄铜。黄铜中由于含锌量不同，机械性能也不一样，图7是黄铜的机械性能随含锌量不同而变化的曲线。对于α黄铜，随着含锌量的增多，σb和δ均不断增高。对于（α+β）黄铜，当含锌量增加到约为45%之前，室温强度不断提高。若再进一步增加含锌量，则由于合金组织中出现了脆性更大的r相（以Cu5Zn8化合物为基的固溶体），强度急剧降低。（α+β）黄铜的室温塑性则始终随含锌量的增加而降低。所以含锌量超过45%的铜锌合金无实用价值。三、青铜青铜原指铜锡合金﹐后除黄铜﹑白铜以外的铜合金均称青铜﹐并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。锡青铜的铸造性能﹑减摩性能好和机械性能好﹐适合於制造轴承﹑蜗轮﹑齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高﹐耐磨性和耐蚀性好﹐用於铸造高载荷的齿轮﹑轴套﹑船用螺旋桨等。铍青铜和磷青铜的弹性极限高﹐导电性好﹐适於制造精密弹簧和电接触元件﹐铍青铜还用来制造煤矿﹑油库等使用的无火花工具1、锡青铜：作为弹性合金指含Sn≤6.5％的铜锡合金，通常尚含P、Zn等合金元素，如还含P则称为磷锡青铜，具有高弹性极限、弹性模量、良好的耐磨与耐蚀性能，适用于制造各种弹性元件。锡青铜是铸造收缩率最小的有色金属合金，用来生产形状复杂、轮廓清晰、气密性要求不高的铸件，锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中十分耐蚀，广泛用于蒸汽锅炉和海船零件。含磷锡青铜具有良好的力学性能，可用作高精密工作母机的耐磨零件和弹性零件。含铅锡青铜常用作耐磨零件和滑动轴承。含锌锡青铜可作高气密性铸件。含有3%～14%锡的青铜，此外还常常加入磷、锌、铅等元素。它耐蚀、耐磨，有较好的力学性能和工艺性能，并能很好地焊接和钎焊，冲击时不产生火花。分为加工锡青铜和铸造锡青铜。用于压力加工的锡青铜含锡量低于6%～7%，铸造锡青铜的含锡量为10%～14%。2、铝青铜：含铝量一般不超过11.5%，有时还加入适量的铁、镍、锰等元素，以进一步改善性能。铝青铜可热处理强化，其强度比锡青铜高，抗高温氧化性也较好。有较高的强度良好的耐磨性用于强度比较高的螺杆、螺帽、铜套、密封环等，和耐磨的零部件,最突出的特点就是其良好的耐磨性。为含有铁、锰元素的铝青铜有高的强度和耐磨性，经淬火、回火后可提高硬度，有较好的高温耐蚀性和抗氧化性在大气、淡水和海水中抗蚀性很好，可切削性尚可，可焊接不易纤焊，热态下压力加工良好。目前我国已能量产。特殊铝青铜：这里主要指含铝量在11.5%以上、15%以下的铝青铜。除铝外的元素组分和普通铝青铜相差不大。因为含铝量的差异，使得特种铝青铜有着比学生积极思考并回答跟随老师的思路进行分析合金钢更加高的强度和接近合金钢的硬度。被广泛用于力结构件、传动件等。此外，因其良好的耐腐蚀性、抗压抗磨能力，还用于高速列车的传动轴齿轮。目前中国不能量产。3、铍青铜：含Be≤2.5％的铜铍二元合金，除具有高的强度、弹性、硬度、耐磨性和耐疲劳性外，还有优良的导电性、导热性、耐蚀性、无磁、冲击时不产生火花，并有优良的工艺性能。广泛用于制造膜片、膜盒、弹簧管、弹簧等各种弹性元件。高性能铍青铜硬度在(HRC)38—43之间，密度8.3g/cm3，含铍1.9%-2.15%，其广泛适用于塑胶注塑成型模具的内镶件、模芯、压铸冲头、热流道冷却系统、导热嘴、吹塑模具的整体型腔、汽车模具、磨耗板等。4.硅青铜：硅青铜(siliconbronze)以硅为主要合金元素的青铜。工业上应用的硅青铜除含硅外，还含有少量的锰、镍、锌或其他元素。硅在铜中呈有限固溶，在852C时最大溶解度可达5.3%，并随温度降低而减小，但时效硬化效应不强，一般不进行强化热处理。变形硅青铜含硅量为1%一4%，硅增高会出现脆性相，铜的代用品。硅青铜的结晶温度范围较小，力学性能较锡青铜高，耐磨性、高温强度较高。其电导性亦比一般高强度的铜合金为高。因此在机械工业等部门制造重要零件，也可作通讯用高强度架空线和导电极等。铅、锑、秘、砷、硫、磷等元素对合金有害，应严加控制四、课堂小结点出重点，分析难点五、课后作业1、复习本次课的内容2、课后练习册3、下一节内容预习提示；学生认真听讲学生根据老师的提示认真回顾本次课的重点内容教学过程附记