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黄铜、青铜、白铜、紫铜有何区别?

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铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜3大类,紫铜一般指的就是纯铜,有时还加入少量脱氧元素或其他元素以改善材质和性能,因此也归入铜合金。

黄铜、紫铜、青铜、白铜有何区别?

1、黄铜 黄铜(Brass)是红铜及的合金,因色黄而得名。黄铜有较强的耐磨性能。铜含量62%~68%的黄铜,其熔点为934~967度。 黄铜的机械性能和耐磨性能都很好,可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。含锌量不同,也会有不同的颜色,如含锌量为18%-20%会呈红黄色,而含锌量为20%-30%就会呈棕黄色。另外黄铜敲起来声音独特,因此东方的锣、钹、铃、号等乐器,还有西方的铜管乐器都是用黄铜制作的。
1)如果只是由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜
2)为了提高黄铜的耐蚀性、强度、硬度和切削性等,在铜-锌合金中加入少量(一般为1%~2%,少数达3%~4%,极个别的达5%~6%)锡、铝、锰、铁、硅、镍、铅等元素,构成三元、四元、甚至五元合金,即为复杂黄铜,亦称特殊黄铜
①低於36%的黄铜合金由固溶体组成,称单相黄铜 具有良好的冷加工性能,如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳,俗称弹壳黄铜或七三黄铜。
②含锌在36~42%之间的黄铜合金由和固溶体组成,称双相黄铜,只适于热压力加工。其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。
若继续增加锌的质量分数 ,则抗拉强度下降,无使用价值。
用途:一般情况下,冷变形加工用单相黄铜   热变形加工用双相黄铜。普通黄铜的用途极为广泛如水箱带、供排水管、奖章、波纹管、蛇形管、冷凝管、弹壳及各种形状复杂的冲制品、小五金件等。随着锌含量的增加从H63到H59,它们均能很好地承受热态加工,多用于机械及电器的各种零件、冲压件及乐器等处。

为了改善普通黄铜的性能,常添加其他元素,如【铝、镍、锰、锡、硅、铅】等。
铝能提高黄铜的强度、硬度和耐蚀性,但使塑性降低,适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。
锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性,故称海军黄铜,用作船舶热工设备和螺旋桨等。
铅能改善黄铜的切削性能;这种易切削黄铜常用作钟表零件。
黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。
①铅黄铜
铅实际不溶于黄铜内,呈游离质点状态分布在晶界上。铅黄铜按其组织有α和(α+β)两种。α铅黄铜由于铅的有害作用较大,高温塑性很低,故只能进行冷变形或热挤压。(α+β)铅黄铜在高温下具有较好的塑性,可进行锻造。
为了让黄铜更好加工,黄铜里面通常有2%的铅,由于黄铜广泛用于自来水管线中,造成了健康问题。
美国加州因此起诉了相关厂商,也立法规定饮用水管线中铅含量,尤其是黄铜部分。
②锡黄铜
黄铜中加入锡,可明显提高合金的耐热性,特别是提高抗海水腐蚀的能力,故锡黄铜有“海军黄铜”之称。
锡能溶入铜基固溶体中,起固溶强化作用。但是随着含锡量的增加,合金中会出现脆性的r相(CuZnSn化合物),不利于合金的塑性变形,故锡黄铜的含锡量一般在0.5%~1.5%范围内。
常用的锡黄铜有HSn70-1,HSn62-1,HSn60-1等。前者是α合金,具有较高的塑性,可进行冷、热压力加工。后两种牌号的合金具有(α+β)两相组织,并常出现少量的r相,室温塑性不高,只能在热态下变形。
③锰黄铜
锰在固态黄铜中有较大的溶解度。黄铜中加入1%~4%的锰,可显著提高合金的强度和耐蚀性,而不降低其塑性。
锰黄铜具有(α+β)组织,常用的有HMn58-2,冷、热态下的压力加工性能相当好。
④铁黄铜
铁黄铜中,铁以富铁相的微粒析出,作为晶核而细化晶粒,并能阻止再结晶晶粒长大,从而提高合金的机械性能和工艺性能。铁黄铜中的铁含量通常在1.5%以下,其组织为(α+β),具有高的强度和韧性,高温下塑性很好,冷态下也可变形。常用的牌号为Hfe59-1-1。
⑤镍黄铜
镍与铜能形成连续固溶体,显著扩大α相区。黄铜中加入镍可显著提高黄铜在大气和海水中的耐蚀性。镍还能提高黄铜的再结晶温度,促使形成更细的晶粒。
HNi65-5镍黄铜具有单相的α组织,室温下具有很好的塑性,也可在热态下变形,但是对杂质铅的含量必须严格控制,否制会严重恶化合金的热加工性能。
代号表示方法
根据中国《有色金属及合金产品牌号表示方法》的规定,黄铜采用代号(汉语拼音字母)“H“表示。
普通黄铜用”H“加基本元素铜的含量表示,如:代号用“ H +数字”表示, 表示黄铜,数字表示铜的质量分数。
如 H68 表示含铜量为 68% ,含锌量为 32%的黄铜。
H90 、H80单相,金黄色,故有金色共称之,称为镀层,装饰品,奖章等。
H68、 H59 属于双相黄铜,广泛用于电器上的结构件,如螺栓,螺母,垫圈、弹簧等。
铸造黄铜则在代号前“ Z ”字,如 ZH62 如 Zcuzn38 表示含锌量为 38% ,余量为铜的铸造黄铜。
特殊黄铜:用“ H +主加元素符号(除锌外)+铜的质量分数+主加元素质量分数+其它元素质量分数”表示。
如: HPb59-1 表示铜的质量分数为 59% ,含主加元素铅的质量分数为 1% ,余量为锌的铅黄铜。

 2、青铜 原指铜合金,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。
具有较高的强度、耐磨、耐蚀性和优良的铸造性能, 并能很好地焊接和钎焊,冲击时不产生火花。主要用于制作弹性元件和耐磨零件,长期以来广泛应用于各工业部门中。
尺寸规格有Ф1.6mm、Ф2.3mm。
常用牌号有QSn4-3,QSn4.4-2.5,QSn7-O.2,ZQSn10,ZQSn5-2-5,ZQSN6-6-3等。
青铜以锡为主要合金元素,含锡量一般在3~14%之间,分为加工锡青铜铸造锡青铜
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%。
变形锡青铜的含锡量不超过 8%。
有时还添加【磷、铅、锌】等元素,因而可把锡青铜分为锡磷青铜、锡锌青铜锡锌铅青铜三类。
磷是良好的脱氧剂,还能改善流动性和耐磨性。
加铅可改善可切削性和耐磨性。
加锌可改善铸造性能,这种合金具有较高的力学性能、减磨性能和耐蚀性,易切削加工,钎焊和焊接性能好,收缩系数小,无磁性。
[ 锡青铜 ] 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。
[ 锡锌青铜 ]  锌大量溶解于铜锡合金中,在变形锡青铜中锌的加入量一般不大于4%。锌能改善合金的流动性,缩小结晶温度范围,减轻逆偏析。
列入现行中国国家标准中的锡锌青铜牌号为QSn4-3,具有良好的弹性、耐磨性和抗磁性,可在冷态和热态下压力加工,易于焊接和钎焊,切削性较好,在大气和淡水、海水中抗蚀性良好,用于各种弹性元件以及管配件、化工器械、耐磨零件和抗磁零件等。
[ 锡磷青铜 ] 含2%~8%锡、0.1%~0.4%磷,余为铜的铜合金。主要用作耐磨零件和弹性元件。
锡磷青铜牌号的意义
QSn6.5-0.1的理论意义:含锡(Sn)6.5%,含锌(Zn)+其他杂质0.1%,铜(Cu)为余量
[ 锡锌铅青铜 ]  铅实际不固溶于铜锡合金中,它以单相、呈黑色夹杂物分布在枝晶间。铸锭中铅分布不易均匀,通常加入少量镍可改善其分布,并细化组织。铅降低锡青铜的摩擦系数,改善耐磨性和切削性,但略降低力学性能。
在铜锡铅合金中常加入3%~5%的锌,以再提高力学性能。
加入0.02%~0.1%锆或0.02%~0.1%硼,特别是加入0.02%~0.2%稀土元素能细化铅质点,使之分布均匀,以改善含铅锡青铜的组织、铸造和力学性能。
列入现行中国国家标准的锡锌铅青铜有QSn4-4-2.5QSn4-4-4两个牌号,具有高的耐磨性、易切削加工,主要以板、带材形式用于汽车、拖拉机、航空和机械工业,制造轴套和轴承衬垫,有汽车青铜之称。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。
可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备青铜衬套、轴套、抗磁元件等涂层。
青铜的应用
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。
锡青铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线,电机和变压器的这种,开关以及印刷线路板 在机械和运输车辆制造中,用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。
在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。
在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等,每生产300万发子弹,需用铜130-140吨。
在建筑工业中,用做各种管道、管道配件、装饰器件等。

3、白铜 白铜是铜镍合金的雅称,以为主要添加元素的铜合金。白铜的密度:密度在铜和镍之间 8.9--8.88。
1) 铜镍二元合金称 普通白铜;在普通白铜中,字母B表示加镍的含量,如:B5表示镍含量为约5%,其余约为铜含量。型号有B0.6、B19、B25、B30。
加有【锰、铁、锌、铝】等元素的白铜合金称复杂白铜(即三元以上的白铜),包括铁白铜、锰白铜、锌白铜和铝白铜等。在复杂白铜中,第二个主要元素符号及铜含量以外的成分数字组表示各种元素的含量。如BMn3-12表示镍含量约为3%,锰含量约为12%。
复杂白铜有4个型号:
①铁白铜:型号有BFe5-1.5(Fe)-0.5(Mn)、Bfe10-1(Fe)-1(Mn)、Bfe30-1(Fe)-1(Mn)。铁白铜中铁的加入量不超过2%以防腐蚀开裂,其特点是强度高,抗腐蚀特别是抗流动海水腐蚀的能力可明显提高。
②锰白铜:型号有BMn3-12、BMn4.0-1.5、BMn43-0.5。锰白铜具有低的电阻温度系数,可在较宽的温度范围内使用,耐腐蚀性好,还具有良好的加工性。
③锌白铜:型号有BZn18-18、BZn18-26、BZn18-18、BZn15-12(Zn)-1.8(Pb)、BZn15-24(Zn)-1.5(Pb)。锌白铜具有优良的综合机械性能,耐腐蚀性优异、冷热加工成型性好,易切削,可制成线材、棒材和板材,用于制造仪器、仪表、医疗器械、日用品和通讯等领域的精密零件。
④铝白铜:型号有Bal13-3、Bal16-1.5。是以铜镍合金为基加入铝形成的合金,密度为8.54—0.3。合金性能与合金中镍量和铝量的比例有关,当Ni:Al=10:1时,合金性能最好。常用的铝白铜有Cu6Ni1.5Al,Cul3Ni3Al等,主要用于造船、电力、化工等工业部门中各种高强耐蚀件。
2) 工业白铜
工业用白铜分为结构白铜精密电阻合金用白铜(电工白铜)两大类。
(1)结构白铜:
结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好,色泽美观。结构白铜中,最常用的是B30、B10和锌白铜。另外,还有铝白铜、铁白铜和铌白铜等。B30在白铜中耐蚀性最强,但价格较贵。铝白铜的性能同B30接近,价格低廉,可作B30的代用品。锌白铜于15世纪时就已在中国生产使用,被称为“中国银”,所谓镍银或德银也属此类锌白铜。锌能大量固溶于铜镍之中,产生固溶强化作用,且抗腐蚀。锌白铜加铅以后能顺利的切削加工成各种精密零件,故广泛使用于仪器仪表及医疗器件中。这种合金具有高的强
度和耐蚀性,弹性也较好,外表美观,价格低廉。铝白铜中的铝能显著提高合金的强度及耐蚀性,其析出物还可产生沉淀硬化作用。
结构白铜广泛用于制造精密机械、化工机械和船舶构件。
(2)精密电阻合金用白铜(电工白铜):
精密电阻合金用白铜(电工白铜)有良好的热电性能。BMn 3-12锰铜、BMn 40-1.5康铜、BMn 43-0.5考铜以及以锰代镍的新康铜(又称无镍锰白铜,含锰10.8~12.5%、铝2.5~4.5%、铁1.0~1.6%)是含锰量不同的锰白铜。锰白铜是一种精密电阻合金。这类合金具有高的电阻率和低的电阻率温度系数,适于制作标准电阻元件和精密电阻元件。是制造精密电工仪器、变阻器、仪表、精密电阻、应变片等用的材料。康铜和考铜的热电势高,还可用作热电偶和补偿导线。

普通白铜板具有良好的冷、热加工性能。可顺利的加工成板、带、管、棒、型、线等各种形状。焊接性能良好,可进行软、硬钎焊、气体保护弧焊和电阻焊等;切削性能是易切削黄铜HPb63-3的20%。 普通白铜板具有较好的耐蚀性,中等强度、高塑性,能冷热压力加工,以及很好的电学性能,除用作结构材料,还是重要的高电阻和热电偶合金。

4、紫铜 熔点为1083℃ 纯铜密度为8.96,为镁的五倍 同体积的质量比普通钢重约15%。
纯净的铜是紫红色的金属,俗称“紫铜”、“红铜”或“赤铜”。因其具有玫瑰红色,表面形成氧化膜后呈紫色,故一般称为紫铜。它是含有一定氧的铜,因而又称含氧铜。
纯铜是紫铜,但紫铜不一定都是纯铜,有时还加入少量脱氧元素或其他元素以改善材质和性能,因此也归入铜合金。
1) 紫铜分类
中国紫铜加工材按成分可分为四类:
普通紫铜(T1、T2、T3、T4)
无氧铜(TU1、TU2和高纯、真空无氧铜)
脱氧铜(TUP、TUMn)
添加少量合金元素的特种铜【砷铜、碲铜、银铜】
2) 紫铜牌号对照表
名 称 中国牌号 日本牌号 德国牌号 美国牌号 英国
零号无氧铜 TU0 C1011 -- C10100 C110
一号无氧铜 TU1 C1020 OF-Cu C10200 C103
二号无氧铜 TU2 C1020 OF-Cu C10200 C103
一号铜 T1 C1020 OF-Cu C10200 C103
二号铜 T2 C1100 SE-Cu C11000 C101
三号铜 T3 C1221
一号磷脱氧铜 TP1 C1201 SW-Cu C12000 --
二号磷脱氧铜 TP2 C1220 SF-Cu C12000
3) 紫铜用途
①紫铜的用途比纯铁广泛得多,每年有50%的铜被电解提纯为纯铜,用于电气工业。这里所说的紫铜,确实要非常纯,含铜达99.95%以上才行,极少量的杂质,特别是磷、砷、铝等,会大大降低铜的导电率。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。
铜中含氧(炼铜时容易混入少量氧)对导电率影响很大,用于电气工业的铜一般都必须是无氧铜
另外,铅、锑、铋等杂质会使铜的结晶不能结合在一起,造成热脆,也会影响纯铜的加工。
这种纯度很高的纯铜,一般用电解法精制:把不纯铜(即粗铜)作阳极,纯铜作阴极,以硫酸铜溶液为电解液。当电流通过后,阳极上不纯的铜逐渐熔解,纯铜便逐渐沉淀在阴极上。这样精制而得的铜;纯度可达99.99%。
②紫铜还用于电机短路环,电磁加热感应器的制作,和大功率电子元件上面,接线排接线端子之类的。
③紫铜也运用到了门、窗、扶手等家具及装饰上。
4) 紫铜性能
①普通性能
紫铜是比较纯净的一种铜,一般可近似认为是纯铜,导电性、塑性都较好,但强度、硬度较差一些。紫铜具有优良的导热性﹑延展性和耐蚀性。紫铜中的微量杂质对铜的导电、导热性能有严重影响。其中钛、磷、铁、硅等显著降低电导率,而镉、锌等则影响很小。硫、硒、碲等在铜中的固溶度很小,可与铜生成脆性化合物,对导电性影响不大,但能降低加工塑性。
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。另外,紫铜有良好的焊接性,可经冷、热塑性加工制成各种半成品和成品。20世纪70年代,紫铜的产量超过了其他各类铜合金的总产量。
②物理性能
普通紫铜在含氢或一氧化碳的还原性气氛中加热时,氢或一氧化碳易与晶界的氧化亚铜(Cu2O)作用,产生高压水蒸气或二氧化碳气体,可使铜破裂。这种现象常称为铜的“氢病”。氧对铜的焊接性有害。铋或铅与铜生成低熔点共晶,使铜产生热脆;而脆性的铋呈薄膜状分布在晶界时,又使铜产生冷脆。磷能显著降低铜的导电性,但可提高铜液的流动性,改善焊接性。适量的铅、碲、硫等能改善可切削性。紫铜退火板材的室温抗拉强度为22~25公斤力/毫米2,伸长率为45~50%,布氏硬度(HB)为35~45。

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