白铜的物理性能、力学性能、特点和应用
2010-09-17 15:21阅读：
白铜
1 概述
白铜是以镍为主要合金元素的铜合，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一温度区域。向Cu—Ni合金添加第三元素诸如Fe、Cr、Sn、Ti、Co、Si、A1等可改变亚稳分解的成分一温度区域范围和位置，同时也可改善合金的某些性能。
据最近颁布的GB／T5234—200l的规定，共有18种白铜。分为：普通白铜，铁白铜，锰白铜，锌白铜，铝白铜等等。
2性能
白铜的特点是抗蚀性强，弹性大，中等以上强度，加工成形性能和可焊性好。白铜不仅是一类好的结构材料，而且还是一类重要的高电阻和热电偶合金。
白铜的物理性能见表6.32。力学性能见表6.33。
表6.32白铜的物理性能
序号
|
合金牌号
|
固相线
温度/℃
|
液相线
温度/℃
|
密度ρ/
Mg·m－3
|
比热容с/J（kg·K）-1
|
热导率
λ/W(m·K)-1
|
电阻率ρ/μΩ·m
|
电导率γ（％IACS）
|
1
|
ZCuNi10Fe1
|
1149
|
1099
|
8.94
|
376
|
50
|
0.157
|
11
|
2
|
ZCuNi5Al11Fe1
|
1077
|
1068
|
8.45
|
418
|
47.7
(37℃)
705
(408℃)
|
0.191
|
9
|
3
|
ZCuNi20Sn4Zn5Pb4
|
1142
|
1108
|
8.85
|
376
|
22.8
|
0.359
|
4.8
|
4
|
ZCuNi25Sn5Zn2Pb2
|
1180
|
1140
|
8.85
|
377
|
25.4
|
0.345
|
5
|
5
|
ZCuN22Zn13Pb6Sn4Fe1①
|
960
|
1100
|
8.80
|
－
|
－
|
－
|
－
|
6
|
ZCuNi30Nb1Fe1
|
1237
|
1171
|
8.94
|
376
|
50
|
0.345
|
5
|
7
|
ZCuNi30Be1.2
|
1065
|
1155
|
8.60
|
376
|
30
|
0.4
|
4.3
|
8
|
ZCuNi30Cr2Fe1Mn1
|
1170
|
1200
|
8.80
|
410
|
23
|
0.35
|
5
|
表6.33 白铜的力学性能
合金牌号
|
抗拉强度σb
|
屈服强度σ0.2
|
断后伸长率δ
|
断面收缩率
|
硬度HBS
|
MPa
|
％
|
|
ZCuNi10Fe1
ZCuNi15Al11Fe1
ZCuNi20Sn4Zn5Pb4
ZCuNi25Sn5Zn2Pb2
ZCuNi30Nb1Fe1
ZCuNi30Be1.2
ZCuNi30Cr2Fe1Mn1
|
310～350
655～690
275～345
310～380
415～470
555～860
480～540
|
170～210
345～365
140～205
150～205
220～255
310～550
300～320
|
20～28
1～3
15～25
15～16
20～28
7～15
18～28
|
－
－
85
－
－
－
30～50
|
100
202
90
130
140
90HRB、26HRC
173～204
|
铸造白铜在大气、淡水和海水中有很高的耐蚀性，在碱性盐溶液和有机化合物溶液中也有很好的耐蚀性。卤素和二氧化碳在室温下几乎对白铜不起作用。白铜还有良好的抗生物污垢腐蚀性，其中以ZCuNi30Be1.2最好，ZCuNi10Fe1和高镍白铜次之。
铸造白铜有较好的铸造工艺性能，中等的造渣性、流动性和收缩性，但吸气性较强，浇注前需用Cu-Mn（或Mn）、Cu-Mg（或Mg）和Cu-P脱氧。
铸造白铜有良好的焊接性能，容易钎焊和进行各种形式的电阻焊，不含铅的白铜还能进行熔焊。
铸造白铜的切削加工性能类似铝青铜。含铅白铜有良好的切削加工性，在充分润滑和冷却条件下可以进行高速切削加工。
3 白铜的合金元素与杂质对其性能影响
（1）锌
锌在Cu—M固溶体中的溶解度相当大，有较大的固溶强化作用。当Ni含量相同时，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，它们的抗蚀性、弹性与强度均高。
（2）铁
Fe在Cu—Ni合金中的固溶度较小，950℃时可固溶4．8％，300℃时则剧降到0.1％。它提高Cu—Ni合金的抗蚀性与力学性能，特别能大幅度提高Cu一Ni合金抗海水冲击腐蚀的能力。一般，Cu一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，苦超过4％，则腐蚀加剧。
（3）铝
A1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—AI合金中会产生Ni
3Al化合物，有明显的沉淀硬化作用，提高合合金的强度和硬度。铝显著提高白铜的强度与抗蚀性，但材料的冷成形性下降。合金的镍／铝比为8—10内，具有最佳的综合性能。
（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化合物而有某些沉淀硬化作用，Mn提高合金的强度、抗蚀性与弹性，还能提高Cu一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A1、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。向Cu-Ni-Zn合金添加少量Mn，也有一定的好作用。
（5）锡、铍、钛、硅、碳、铬、锆、碳、硼等
它们及S、P、As、Sb、Bi等都是白铜中的杂质，应控制在标准规定量之内。
4特点和用途
白铜的特点和应用见表6.34。
表6.34 白铜的特点和应用
合金牌号
|
特点
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应用
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ZCuNi10Fe1
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在大气、海水和酸、碱介质中有良好的耐蚀性，容易焊接
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抗海水腐蚀和化工设备的零部件，压缩机阀体、泵壳、叶片、弯管、凸缘等
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ZCuNi15Al11Fe1
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有高的强度、硬度、足够的热强度，能在较高工作温度下工作
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船舶结构零件，玻璃成型模具，平板玻璃轧辊等
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ZCuNi20Sn4Zn5Pb4
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有高的耐蚀性，容易焊接，易切削加工，但流动性较低
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船舶结构件和附件、保护装置、乐器和装饰结构零件等
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ZCuNi25Sn5Zn2Pb2
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在各种大气环境中有高的耐蚀性，容易钎焊和切削加工
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船舶结构件、装饰装置和食品加工设备零件以及泵体、阀等
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ZCuN22Zn13Pb6Sn4Fe1①
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在各种大气环境中有高的耐蚀性，容易钎焊和切削加工
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船舶结构件、装饰和食品加工设备零件
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ZCuNi30Nb1Fe1
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在大气和海水中有优良的耐蚀性，较高的强度，良好的焊接性
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抗海水腐蚀的零件、阀门座、泵壳体等
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ZCuNi30Be1.2
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在大气、海水、无机酸和氨气氛条件下有良好的耐蚀性、有很高的强度、耐磨和耐热性
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抗海水腐蚀的零件、阀门座、泵壳体，玻璃成型模具，平板玻璃轧辊、陶瓷铸模和塑料模具
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ZCuNi30Cr2Fe1Mn1
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在大气、海水、无机酸和氨气氛条件下有良好的耐蚀性、有很高的强度、耐磨和耐热性
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抗海水腐蚀的零件、阀门座、泵壳体，玻璃成型模具，平板玻璃轧辊、陶瓷铸模和塑料模具
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