铜及铜合金的材料及焊接性.docx

1、一、铜及铜合金的种类、牌号及性能一、铜及铜合金的种类、牌号及性能铜及铜合金以它独特而优越的综合性能，得到广泛的应用。铜具有优良的导电性能、导热性能、抗腐蚀性能以及非常好的加工成型性能，某些铜合金还兼有较高的强度和耐磨性能。因此,铜及铜合金在电气、电子、化工、机械、造船、制氧、酿造、动力、交通及航空、航天、兵器等工业中都得到了广泛的应用。根据表面颜色及化学成分，铜及其合金可以分为紫铜、黄铜、青铜及白铜四大类；按照使用时的状态或成型的方法，铜及铜合金又可分为铸造铜和加工铜两大类，而且除了合金含量较高的高锡青铜、高硅青铜和高铅青铜外，大部分铜及铜合金都是既可作为铸造铜，又可作为加工铜来使用。（1）紫

2、铜。紫铜即纯铜，是铜含量不低于 99.5%的工业纯铜，因表面颜色为紫红色而得名。它具有极好的导电性和导热性，良好的常温和低温性能，对大气、海水及某些化学药品都具有良好的耐腐蚀性。紫铜的强度和硬度较低，冷变形对紫铜力学性能影响很大，可以提高其强度和硬度，但塑性会明显下降。用 550600退火可以消除冷加工硬化，恢复塑性。紫铜在 400700的高温下，强度和塑性都会显著降低，因此在热加工时应引起足够的重视。紫铜的性能与其所含杂质的成分和数量有关，杂质是在纯铜冶炼过程中带入的，所有的杂质都会在一定程度上降低铜的导电性，其中以磷最为显著，但磷却是铜及铜合金的一个良好的脱氧元素，用磷脱氧的纯铜称为磷脱氧

3、铜，可用于制造重要的焊接结构。杂质中的硫、氧、铅、铋等元素还能与铜形成各种脆性化合物和低熔点共晶，增大紫铜的冷脆性和焊接接头产生热裂纹的倾向。所以要求工业纯铜的杂质含量不得超过一定数量，纯铜等级的划分就是取决于杂质元素的含量。根据纯铜中氧含量的不同，可将纯铜分为普通工业纯铜（T1、T4）和无氧铜（磷脱氧铜 TUP、TUPn 和无氧铜 TU1、TU2）。普通工业纯铜的氧含量在 0.02%0.1%之间，磷脱氧铜（以磷、锰、硅等元素作为脱氧剂）的氧含量在 0.01%以下，用高纯度纯铜经真空熔炼后而得到的无氧纯铜，其氧含量在 0.003%以下。紫铜的牌号、成分及性能见表 1-3、表 1-4。（2）黄铜

4、。黄铜是由铜和锌组成的二元铜合金，它的颜色随含锌量的增加由红黄色变成淡黄色。黄铜的强度、硬度、耐腐蚀性能和铸造性能都比紫铜高，并能进行冷、热加工，价格也比紫铜便宜，因此作为结构材料在工业上得到更广泛的应用。在普通黄铜中加入少量的锡、锰、铅、硅、铝、镍、铁等元素，构成特殊黄铜，如锡黄铜、锰黄铜、铅黄铜、硅黄铜、铝黄铜、镍黄铜和铁黄铜等，可以使力学性能、耐腐蚀性能和工艺性能进一步提高。经过冷加工（如冲压、弯曲）或焊接后的黄铜，必须进行退火，以消除应力，防止产生应力腐蚀裂纹。一般退火温度为 300400。黄铜根据工艺性能、力学性能和用途不同，可分为压力加工黄铜和铸造黄铜两大类。常用加工黄铜、铸造黄铜

5、的牌号及成分见表 1-5,几种黄铜的性能见表 1-6。（3）青铜。青铜实际上是除铜-锌、铜-镍合金以外的所有铜基合金的统称，如锡青铜、铝青铜、硅青铜和铍青铜等。它具有比紫铜和大部分黄铜高得多的强度和耐磨性，同时具有一定的塑性、耐蚀性和铸造性能。除铍青铜外，其他青铜的导热性比紫铜和黄铜降低很多，并具有较窄的结晶温度区间，因而大大改善了焊接性。青铜的上述性能使它被广泛地用作耐蚀性的机械结构材料、铸件材料和堆焊材料。青铜可分为压力加工青铜和铸造青铜，在工业上应用较多的是铸造青铜，如各种耐磨、耐蚀（酸、碱、蒸汽等腐蚀）的铸件，如轴套、轴瓦、阀体、泵壳、涡轮等。常用加工青铜、铸造青铜牌号和成分见表 1-

6、7，几种青铜的性能见表 1-8。（4）白铜。白铜是铜和镍的合金，是因镍的加入使铜逐渐由紫色变白色而得名。在白铜中除镍外，还可加入锰、铁、锌、铅、铝等合金元素而形成特殊白铜。白铜具有良好的力学性能、耐蚀性能和低温性能，而且其导热性和导电性都接近于碳钢，焊接性较好，焊前不需预热。但白铜对于磷、硫等杂质很敏感，易形成热裂纹,焊接时要严格限制杂质含量。通常白铜是作为一种高耐蚀性能材料而广泛应用于化工、海水工程中的，其镍的含量多为 10%、20%和 30%。常用白铜牌号和成分见表 1-9,力学性能和物理性能见表 1-10。二、铜及铜合金的焊接性二、铜及铜合金的焊接性（1）难熔合。铜的导热性特别高，焊接时热量迅速从加热区传出去，使得焊接区难以达到熔化温度，所以母材和填充金属难熔合，易形成未焊透的现象。焊件厚度越大，散热越严重。（2）易产生气孔。一方面，铜在高温液态时能溶解大量的氢(其溶解度远大于氢在钢中的溶解度)，而在凝固结晶时氢在铜中的溶解度急剧下降，大量的氢要向外逸出，而铜的导热性强(导热性比低碳钢高 7 倍以上)，焊接熔池凝固非常快，使氢来不及扩散逸出，就在焊缝中形成气孔。另一方面，熔池金属