合金元素在铜合金中的作用及元素检测方案

合金元素对黄铜性能影响

元素

作用

铁Fe

1、在黄铜中的溶解度极小；

2、铁有细化铜晶粒，延迟铜的再结晶过程，即提高再结晶温度，抑制退火时再结晶晶粒长大，提高合金强度与硬度。不利是降低铜的塑性、电导率与热导率；

3、如果铁在铜中呈独立的相，则铜具有铁磁性。当铜中含铁量为0.1%时，铜的导电率约为70%；

4、同时存在硅时，两者形成高硬度硅化铁质点，使得切削性变坏。

铅Pb

1、不固溶于铜，呈黑色质点分布于易溶共晶体中，存在与晶界上；

2、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。

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

4、两相铅黄铜可热加工，单相铅黄铜一般只能冷轧或热挤。

磷P

1、磷很少固溶于铜-锌合金中，在单相黄铜中，超过0.05-0.06%的磷，就出现脆性相CU3P，降低黄铜塑性；

2、磷作为良好的脱氧剂，要求有一定量的残留磷，磷能提高铜熔体的流动性。

砷AS

1、As可与铜中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；

2、黄铜中加入0.02-0.05%砷，可防止黄铜脱锌，提高黄铜的耐腐蚀性。

锡Sn

1、能少量溶于α相及(α+β)黄铜中，起抑制脱锌的作用，能提高材料的抗蚀能力，改善耐磨性，但Sn可导致铸锭的反偏析。

锰Mn

1、在黄铜中的溶解度较大，可提高黄铜的强度、硬度；

2、高锰黄铜可采用淬火与时效来提高强度和硬度。

铝Al

1、铝显著缩小黄铜的α区，铝含量增高时，将出现γ相，虽可提高硬度，但极具降低合金塑性；

2、增加黄铜的流动性。

合金元素对锡青铜影响

元素

作用

磷P

1、良好脱氧剂，增加锡青铜的流动性，但加大反偏析程度；

2、适当的磷提高锡青铜强度、硬度、弹性极限、弹性模量和疲劳强度；

3、当磷超过0.3%是，合金组织中出现铜和铜的磷化物所组成的共晶体，磷化物有高的硬度、耐磨性和良好的研磨性。

锌Zn

1、锌能大量溶解于铜-锡合金的α固溶体中，

2、能改善流动性，减小结晶温度范围，减轻锡青铜的反偏析。

铅Pb

1、铅不固溶于锡青铜，以独立相存在，呈黑色夹杂物分布在枝晶间，分布不均匀，加镍可改善分布，并能细化组织。

锰Mn

1、锰降低锡在α相固溶体中的溶解度，

2、锰在熔化时，容易生产氧化物，降低合金的流动性，使铸锭性能变坏。

铝、镁、硅

1、少量能溶入α固溶体，提高合金力学性能，但在熔化过程中，容易氧化生产难熔的氧化物，进而降低锡青铜的流动性和强度。

元素

作用

铁Fe

1、合金中铁过量，组织会有针状FeAl3化合物析出，力学性能变化，抗腐蚀性恶化；

2、铁使铝青铜中的原子扩散速度减慢，增加в相稳定性，少量的铁能抑制铝青铜变脆的“自行退火”现象，显著减少合金的脆性，加入0.5-1%的含量使得晶粒细化。

锰Mn

1、二元铝青铜加入0.3-0.5%的锰，可减少热轧开裂；

2、锰铝青铜中加入一定量铁，铁能细化晶粒，组织中出现铁铝化合物的微细质点，提高力学性能和耐磨性，但减弱锰对в相稳定的作用。

锡Sn

1、不大于0.2%锡会改变单相铝青铜在蒸汽和微酸性气氛中耐腐蚀能力

铬Cr

1、少量铬加入二元铝青铜是有益的，阻碍合金退火加热时的晶粒长大，并明显提高合金退火后的硬度。

元素

作用

锌Zn

1、大量溶于铜-镍合金中，起固溶强化作用，提高强度硬度，增强抗腐蚀能力；

铁Fe

1、超过2%易引起合金腐蚀开裂，超过4%则腐蚀加剧，保护层脱落；

2、适量铁提高白铜在海水中的冲击腐蚀的耐腐蚀性能。

锰Mn

1、锰与镍形成MnNi，有细化晶粒作用，可借助MnNi的沉淀硬化作用提高合金力学和耐腐蚀性能，

2、在铜-镍-铝系合金中加入5%的锰，可提高合金的塑性。

3、铜镍合金加入锰，电阻值稳定，电阻温度系数很小。

硅Si

1、硅与镍形成化合物NI2Si、NI3Si，当NI2Si、NI3Si从固溶体中析出，能引起合金的强度和硬度升高，起到强化作用。