第二章铜及铜合金的分类.docx

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第二章铜及铜合金的分类

第二章铜及铜合金的分类

铜是人类最早使用的金属，自然界有自然铜存在，与其他金属不同，铜在自然界中既以矿石的形式存在，也同时以纯金属的形式存在，其应用以纯铜为主，同时其合合金也在工业等多个领域中广泛应用，工业上常将铜和铜合金分为四类，分别是：

纯铜、黄铜、青铜和白铜。

1.铜与铜合金的分类

1.1按生产应用的方式〔可分为二大类〕形变铜与铜合金、铸造铜与铜合金

对于压力加工专业来说，主要是和形变铜与铜合金打交道，因此，重点学习形变铜与铜合金。

1.2铜与铜合金的名称：

根据历史上形成的习惯，起的是某一种颜色的名称，它们是：

紫铜——纯铜Cu

黄铜——Cu-Zn合金

青铜——锡青铜：

Cu-Sn合金

铝青铜：

Cu-Al合金

铍青铜：

Cu-Be合金

钛青铜：

Cu-Ti合金

白铜——Cu-Ni合金

（有的铜合金叫做青铜，但合金的颜色并不真就是青色的。

）

2.纯铜

纯铜的新鲜外表是玫瑰红色的，当外表氧化形成氧化亚铜Cu2O膜后就呈紫色，所以纯铜就常被称为紫铜。

紫铜具有好的导电、导热、耐蚀和可焊等性能，并可冷、热压力加工成各种半成品，工业上广泛用于制作导电、导热和耐蚀等器材。

纯铜的成份、组织与性能

2.2.1．其结构、组织：

在金属学中学过，纯Cu的晶体[结构]是面心立方晶格〔f、c、c〕，滑移系多，易塑性变形，塑性好。

其组织由单一的铜晶粒组成。

2.2.2．在成分方面：

100%纯的金属是没有的，非100%纯。

Cu的最高纯度可达99.999%〔三个9〕工业纯Cu的纯度约为～99.96%杂质的存在相当于使纯铜的成份改变，这自然会引起一些性能的变化。

虽纯Cu有一些性能几乎不受杂质的影响但导电率、机械性能却受杂质或晶体缺陷的影响较大现在先综合看看工业纯Cu的性能——

2.2工业纯铜的性能

纯铜的性能优点：

从纯铜的各种性能中我们可以总结出几条性能优点，从而可以明白为什么铜会以纯金属的形式得到这么广泛的应用。

①优良的导电、导热性；∴Cu广泛用于：

导电器〔如：

电线、电缆、电器开关〕导热器〔如：

冷凝管、散热管、热交换器〕

②良好的耐蚀性；

Cu具有极好的耐蚀性，且反响后外表有保护膜〔铜绿〕

在普通的温度下，铜不太会与枯燥空气中的氧气O2反响，但Cu能与CO2、SO2、醋发生作用，生成铜绿――碱式碳酸铜、碱式硫酸铜CuSO4·3（OH）2〔深绿色〕、碱式醋酸铜，这样铜的外表上就慢慢生成了一层保护膜。

③有良好的塑性

退火工业纯铜的拉伸延伸率δ≈50%，纯Cu易加工成材

例：

加工出来的细铜丝可细于头发丝〔8丝〕达4～5丝

纯铜的机械性能与工艺性能

我们通过结合纯铜的生产、加工过程来了解、认识

（1）纯Cu的加工过程〔几乎全部纯铜都是经过加工成材供给用户的，我们在工厂中可以观察到，其生产过程一般为：

（2）纯铜的机械性能——

①铸态铜的性能很低；

②经加工后，软态铜、硬态铜的性能，见上面数据；

③铜经过强烈冷加工〔形变率ε≥80%〕后，强度δb将急剧升高，但塑性强烈变坏，加工硬化很厉害，对纯铜来说，其机械性能是由其晶粒度和位借密度所决定的。

（3）纯铜的热加工工艺性能

我们知道，热加工应选择在塑性高的温度范围内进行，那么纯铜在什么温度时塑性高呢？

——人们通过实验，得到了纯铜的机械性能与温度的关系曲线：

由此可看出：

①σb随T↑而↓

②在500—600℃，δ、最小存在着“低塑性区〞

——假设在这个温度范围进行热加工，工件会产生热裂、热脆。

∴〔纯铜的热加工应选择在高于低塑性区的温度进行。

〕

即：

T热加工＞700℃

杂质及微量元素对铜的影响

紫铜中杂质主要来自原料，同时与熔炼等工艺也有关。

很多种杂质既使含量极少〔甚至十万分之几〕也有剧烈降低铜的导电、导热和压力加工等性能。

为改善铜的性能，有时须添加某些其它微量元素，或容许某些脱氧剂元素在铜中保持一定的残留量。

紫铜可按其所含杂质及微量元素的不同，分为三类：

（1）加工紫铜有T1、T2、T3、T4等，特点是氧含量较高；

（2）无氧铜及脱氧铜有TU1、TU2、TUP、TUMn等，特点是氧含量极少，在脱氧铜中还残留少量脱氧剂元素；

（3）特种铜有砷铜、银铜、锑铜等；特点是分别参加了不同的微量元素。

杂质与微量元素对纯铜的影响

杂质与微量元素的来源：

杂质：

工业纯铜中通常含有0.05-0.3%的杂质

微量元素：

为了改善铜性能，人们有意参加某些微量元素。

〔例如，为了提高Cu的高温塑性、细化晶粒参加Ce、Zr；Ti等元素。

为了提高铜的切削性、耐磨性参加微量的Pb等〕。

影响：

对性能的影响具有两重性：

有利、有害

应根据具体的加工、使用条件加以控制和解决。

下面，根据它们在铜中的溶解度及存在状态，分成三类来分析：

.1杂质及微量元素对铜的导电、导热性的影响

所有杂质及微量元素均不同程度地降低铜的导电性和导热性。

固溶于铜的元素〔除银、镉以外〕对于铜的导电性和导热性降低地多，而呈第二相析出的元素那么对于铜的导电、导热性降低较少。

金属的导电性可用导电系数〔单位：

米/欧姆·毫米²〕表示，也可用1913年制定的国标软铜〔Cu+Ag≥99.90%,退火后，20℃·毫米²·米/欧姆·毫米²〕导电率标准〔IACS〕作为100%加以比拟和确定。

现在铜的纯度大大提高，其导电率已增到102%IACS以上。

加工因素对铜的导电率也有一定的影响，很大的冷加工率可使铜的导电率下降约2%IACS。

铜及铜合金的导热系数和导电率之间存在内在的联系，在某一温度下的导热系数可根据在该温度下的导电率（%）IACS按

估算，导电率g＞25～30%IACS的导电、导热、低合金化铜带合金，其导系数还可用下式估算：

式中：

λ—试验测知的合金导电系数，米/欧姆·毫米2

X－含铜量，%（重）

.2杂质及微量元素对铜的软化温度和晶粒大小的影响

铜的软化温度和晶粒大小，影响到铜的加工和使用性能。

而杂质及微量元素对铜的软化温度和晶粒大小影响又很大。

固溶和生成弥散析出相得杂质和微量元素，均提高铜的软化温度。

在一定范围内随这些元素含量的增加，铜的软化温度的增高；但生成氧化物的杂质，大都对铜的软化温度没有明显影响。

此外，铜的软化温度与很多工艺因素有关，例如，冷加工率大冷加工前的退火温度降低、冷却慢〔此时固溶体的过饱和程度小〕，冷加工后的退火时间等，那么铜的软化温度低。

在含氧的导电用铜中，锑、镉、铁、磷、锡等可与氧化亚铜中的氧作用，生成它们自己的氧化物，降低了它们在铜中的固溶度，从而减弱甚至完全消除了它们对铜的软化温度的影响。

砷含量0.05%以下时，与铜中正常含量的氧无明显作用；硒、锑也与砷相似，因此，它们均提高导电用含氧铜的软化温度。

镍虽与氧化亚铜作用生成氧化镍，但对铜的软化温度影响很小。

在无氧铜中，杂质所提高的软化温度，通常比在含氧铜中要大；因为在无氧铜中，杂质不形成氧化物。

银、磷、锑、镉、锡、铬等提高无氧铜的软化温度最多，砷、锡、锑等次之，硫、铁、镍、钴、锌等最少。

铜的软化温度增加，不是单个元素影响的算术和，而只是比具有最大影响的元素所提高的软化温度略高一点而已。

杂质对铜在退火时的晶粒长大有很大的影响。

高纯铜的经理随退火温度的升高而迅速长大，并且晶粒尺寸也很不均匀。

导电用铜那么由于氧化亚铜存在，在通常的退火温度范围内，可有效地抑制晶粒长大。

脱氧铜和无氧铜虽然与高纯铜有类似之处，但也由于有微量杂质析出物的存在，仍可有效控制晶粒长大，并获得均匀的晶粒尺寸。

不管杂质含量如何，在生产中控制加工率、退火温度和时间，是控制再结晶晶粒长大的根本条件。

.3杂质及微量元素对铜的加工性能的影响

固溶的杂质及微量元素，实际不影响铜的冷、热加工性能。

很少固溶或几乎不固溶于铜的杂质及微量元素，那么视其所生过剩相得情况不同，对铜的压力加工性能将有着不同的影响。

例如，氧、硫、硒、碲在铜中分别形成Cu2O、Cu2S、Cu2Se、Cu2Te等脆性化合物，降低铜的塑性；铅、铋与铜生成易熔共晶，热轧时易裂；脆性的铋呈薄层分布在铜的晶界上，还使铜产生冷脆性。

为提高铜的高温塑性，防止热脆性，可根据相图选择那些与有害物质形成难熔化合物〔熔点高于铜的熔点或热轧温度〕的元素参加铜内，其参加量可根据该难熔化合物的分子式和有害物质含量大体算出。

锂、钙、铈或混合稀土金属、锆、铀等均可消除铅等杂质的有害作用。

提高铜的高温塑性的另一种方法是细化铜锭晶粒，相对降低有害杂质在晶界上的浓度，铜中参加微量的钛、锆、铬、硼等元素，都能细化晶粒，抑制柱状晶的开展，并减小铜的高温脆性。

铜的熔铸、压力加工和试验条件也将引起铜的成分或组织变化，对铜的高温塑性也有影响。

铜在低温具有良好的塑性，但随温度的升高，往往出现一脆性区，热加工常需要在高于此脆性区的温度下进行。

脆性区与质的性质、含量、分布、固溶度变化有关。

如铅呈易熔共晶，中温变成液态消弱晶间联接，使铜热脆高温时，铅、铋又固溶于铜，使塑性又有升高。

有些研究工作说明，铜在300~600℃呈脆性区是杂质引起的。

含氧少的铜常含一定的氢，在上述温度范围内，试样在拉伸应力作用下，氢从固溶体中析出，并在铜的致密处〔首先是在晶界上〕聚集起来，处于高压气体状态，使铜开裂。

随温度的升高，氢又局部或全部固溶于铜，又使铜的属性增高。

实践证明：

采用铜豆少〔含氢也少〕的电解铜，可提高铜锭和铜材的高温塑性，脱氧的铜锭在400～600℃有明显脆性区，而用0.03%硅加0.01%镁脱氧的，那么没有脆性区。

因为磷与氢相似，为外表活性元素，易吸附在铜的晶界上，引起高温脆性。

半连铸造的紫铜锭，在横向热轧开坯时，裂的较多，而在纵向热轧开坯时，几乎不裂。

说明铜锭的塑性，很明显与柱状晶的方向有关。

经屡次压力加工的铜材，其高温塑性比铜锭要好得多，并且随着变形量的增加，脆性区向低温方向移动，同时，塑性下降的程度也减少，甚至变得完全看不出脆性区，这可能是因为：

屡次变形增加了晶粒数目和晶界总的面积，更重要的时破坏了铸造组织，压合了晶界的显微疏松等缺陷造成的。

紫铜的热处理及热处理标准

2.5紫铜的力学性能

3.黄铜

黄铜包括铜-锌二元合金〔称普通黄铜或简单黄铜〕和铜锌中加有其他组元的多元合金〔称特殊黄铜或复杂黄铜〕。

黄铜有良好的工艺性能、机械性能和耐腐蚀性，有的还有较高的导电性和导热性。

是重金属加应用最广的金属材料之一。

黄铜是工业上应用最广的一种铜合金，Zn在Cu中的最大固溶度可达39%〔456℃〕。

名称的由来：

Cu—Zn合金随〔锌含量〕Zn%的增加，合金的颜色也在变化。

当Zn含量到达一定值〔15%〕后逐渐显现出美丽的金黄色。

〔Zn<20%时〕或淡黄色〔Zn=30—45%时〕故称为黄铜。

黄铜定义——以Zn为主要参加元素的铜合金。

〔光说是Cu—Zn合金不完全〕黄铜可分为：

Cu—Zn：

二元黄铜〔简单黄铜、普通黄铜〕

Cu—Zn+1种或数种其它合金元素：

多元黄铜〔复杂黄铜、特殊黄铜〕

黄铜表示法：

（加铝提高耐腐蚀性）

一、二元黄铜

3.1.1成份与组织

要彻底了解Cu-Zn合金的情况，就要先分析清楚Cu-Zn二元相图，从相图中可以看出：

Zn大量固溶于Cu中在不同的成份，温度变化中有五个包晶转变、一个共析转变、一个有序转变在固态下有六个相：

α、β、γ、δ、ε、η。

载454-468°C有β〔无序固溶体〕

β´（有序固熔体）转变。

各个相的结构特征见表1-2-1。

性能：

无序的β相：

塑性极高，适于热加工；

有序的β’相：

比拟硬脆，冷变形较困难。

含有β’的合金不适宜冷加工变形，适合采用热加工。

在454°C时，锌在α中的极限含量39%，当温度升高或降低时，锌在α中的极限含量均减少；载454°C以下经长期退火、处于平衡或接近平衡时，锌在α中的极限含量见表1-2-2。

α-黄铜的晶格常数与含锌量的关系见图1-2-2。

假设将黄铜式样分别再200-430°C温度范围内保持六个月以上，那么发现约在250°C或255°C有β’→α+γ的共析分解〔图1-2-3实线〕，此外，采用X-射线、电阻、热容等测方法，发现在α固溶体区内存在Cu3Zn化合物的两种有序结构〔低温α1及高温的α2〕〔图1-2-3虚线〕，但该两种有序结构的区别尚难以确定。

有的文献指出，含25%Zn〔原子〕的黄铜在高于350°C、含30%Zn〔原子〕的黄铜在高于450°C变为无序。

在一般的生产条件下，仍可用图1-2-1来分析简单黄铜的组织及组织所带来的性能变化。

工业用黄铜的含锌量通常在50%〔重量〕以下。

在生产条件下简单黄铜可按含锌范围及室温组织特征进行分类〔见表1-2-3〕。

简单黄铜的性能

黄铜的性能与锌含量及工艺因素有关，锌含量对简单黄铜在不同状态的性能影响分别见图1-2-6

.1常温机械性能

常温下

①在α相区：

随Zn%↑、σb↑、δ↑当Zn=30～32%、δ%到达最大值max〔H70、H68〕

②在α+β’相区：

Zn%↑、δ↓、而σb↑〔继续增加〕当Zn=46.5%、σb达max.

③在β’相区：

Zn%↑、σb↑、δ↑

常温黄铜材料的选择〔选材〕：

要σb↑高、选α+β’黄铜；要δ高、选α黄铜

如H70、H68用于深冲件，称为“弹壳黄铜〞。

.2高温机械性能

黄铜具有T↑、σb↓的一般规律。

特殊性：

但由于黄铜分：

α黄铜和α+β’黄铜，〔组织不同，性能的变化也不同，在这里，涉及两件事要注意〕

a〕加热时β’相有一个有序转变：

ββ’

塑性低塑性极高、柔软

b〕黄铜中杂质的影响〔与紫铜相类似〕

①α黄铜与α+β’黄铜高温性能比拟：

α黄铜：

加热时α还是α

α+β’黄铜：

热轧通常加热到β相区的温度T有

α+β’>500℃β塑性极高

3.3简单黄铜中杂质的影响

简单黄铜中常见的杂质有铁、铅、铋、锑、磷和砷等，他们的影响是:

铁:

在简单黄铜中,铁作为杂质存在,对机械性能没有显著的影响。

铁在黄铜中的溶解度及小，它常以富铁相质点分布在基体中,具有细化晶粒的作用（见图1-2-29）。

当黄铜中有硅存在时,铁与硅会形成高硬度（HV950）的硅化铁质点，使切削性能变环。

有的工厂在H60中参加0.3%-0.6%铁,以提高板材深冲性能,用做深冲零件,但做抗磁用黄铜零件时，含铁量要求<0.03%。

铅和铋:

铅和铋对黄铜的高温加工性能的影响见图1-2-30。

铅在简单黄铜中是有害杂质，它常成颗粒状分布在晶界上的易溶共晶中，但α黄铜的含铅量>0.03%时，使黄铜在热加工时出现热脆性,但对冷加工性能无明显影响。

（α+β）两相黄铜中,铅的容许含量可以提高一些,因为这种合金在加热和冷却过程中,回发生固态变相（α+β）

β）时可使铅大局部转入晶内，减轻其危害性。

铋常呈连续的脆性薄膜分布在黄铜晶界上，既产生热脆性，又产生冷脆性，对黄铜的危害性远比铅大（约为铅地5-10倍），其允许含量比铅更小（见表1-2-5）

减轻铅和铋的有害影响的有效途径是参加能与这些杂质形成弥散的高熔点金属化合物的元素，使杂质质点均匀分布在晶粒内部。

如锆可分为铅与铋形成高熔点稳定化合物ZrxPby（2000°C）和ZrxBiy（2200°C），因此，黄铜中参加少量锆可以抵消铅铋的有害影响，显著改善热加工性能，实验指出：

在含有0.14%铅的H70中参加0.22%锆，可获得良好的效果，此时，锆与铅的当量比约为1.5。

铀也有类似于锆的作用。

含有铅铋等易熔杂质的黄铜，于冷加工后，如果迅速加热到再结晶温度以上进行退火，可能突然暴烈，这种现象称为“火裂〞。

黄铜的纯度愈高、晶粒愈细、铅的分布愈弥散，就愈不易出现“火裂〞现象。

防止“火裂〞的有效方法是退火时缓慢加热。

锑：

随着温度的降低，锑在α黄铜中的溶解度急剧减少〔见图1-2-31〕，甚至锑含量小于0.1%时就会析出脆性化合物Cu2Sb,它呈现网状分布在晶界上，严重损害黄铜的冷加工性能。

锑还促使黄铜产生热脆性，所以锑是黄铜中有害杂质。

参加微量锂可以减少锑对黄铜塑性的有害影响，因锂与锑能形成高熔点〔1145°C〕的Li3Sb质点，比拟均匀的分布在晶粒内部，从而减轻了危害性。

淬火液可以提高含锑黄铜的冷加工塑性。

磷：

很少固熔于铜-锌合金，在α黄铜中超过0.05%-0.06%磷，就出现脆性相Cu3P，降低黄铜塑性。

磷显著提高冷加工黄铜的再结晶温度，在退火时容易产生晶粒大小不均现象，但是少量的磷可以使黄铜晶粒细化，提高黄铜的机械性能。

砷：

室温时，砷在黄铜中的溶解度<0.1%，过量那么产生脆性化合物Cu3As，分布在晶界上，降低黄铜塑性，在黄铜中参加0.02%-0.05%砷，可防止黄铜脱锌，提高黄铜的耐腐蚀性。

杂质在简单黄铜中的允许含量见表1-2-5，不同牌号的简单黄铜，有不同的杂质允许含量，可参照YB-71。

简单哈的成分、性能和用途

简单黄铜的成分、特性及用途见表1-2-6；

简单黄铜的物理、机械性能及某些工艺实验见表1-2-7；

4.青铜

在我国，除铜-锌系（黄铜）、铜镍系（白铜）合金以外的铜合金统称为青铜。

青铜范围比拟广，主要包括锡青铜、锡磷青铜、铝青铜、铍青铜、铬青铜、锆青铜、铁青铜、镉青铜、镁青铜、钛青铜、硅青铜等，此外，还有镍硅青铜、钴青铜、银锆青铜等。

国外将高铜合金单列一类，或并入紫铜系列，我国刚列入青铜。

青铜有高的强度、硬度、耐热性和良好的导电性，它们广泛应有于汽车、机机械、电子行业。

其中，锡青铜主要用于制造汽车及其他工业部门中承受摩擦的零件，如汽缸活塞销衬套、轴承和衬套的内衬、副连杆衬套、圆盘和垫圈等，锡磷青铜广泛用于制造弹性元件、精密仪器仪表中的耐磨零件和抗磁零件，铝青铜主要用于用齿轮、摇臂、衬套、圆盘接管嘴、轴承、固定螺母等高强度的和耐磨的结构零件、铍青铜用于制造电机中的弹簧片、接触电桥、螺栓、紧固件以及仪器仪表中的弹簧、开关部件、电接插件和电阻点焊电极头、缝焊电极盘、模铸塞棒头、塑料模具等，铬青铜带广泛用作电气设备的高温导电耐磨零件、锆青铜用于要求导电要求高、强度适中、弯曲成形性的抗应力松弛性能好的场合，铬青铜、铁青铜、和镍硅青铜是大规模集成电路引线框架关健材料，镉青铜广泛用于制造电工装置的导电、耐热、耐磨零件，镁青铜主要用作制造电缆、飞机天线等导电元件，硅青铜可用作弹性元件以及航空上工作温度高、单位压力不大的摩擦零件，钴铬硅青铜可用于加工电阻焊电极、滚轮、电极块和水平连续浇铸的结晶器等。

钛青铜可用于制造高强度、高弹性、高耐磨性的零件等。

Cu-Ag-Zr合金是航天飞行的液体火箭发动机燃烧室内壁理想的高强度导热材料，本章主要论述青铜的成分、制备工艺和不同处理状态合金的组织和性能。

4.1类别及牌号

类别：

原来：

青铜是指Cu—Sn合金因久远青铜器的外表颜色而得名为青铜〔其组织中的δ相呈青白色〕。

后来：

青铜的范围有了扩展、现把除Cu—Zn黄铜和Cu—Zn白铜之外的铜合金都叫青铜。

主要有：

Cu—Sn锡青铜Cu—Al铝青铜Cu—Be铍青铜Cu—Ti钛青铜

牌号

按第一主要添加元素〔Sn、Al、Be……〕来命名

并以“Q+主添元素符号+除Cu外的成份数字组〞表示。

〔与黄铜不同〕例如：

QSn6.5~0.4表示含6.5%Sn和0.4%P的锡青铜。

〔又叫锡磷青铜〕

下面对三种主要的青铜：

锡青铜、铝青铜、铍青铜分别介绍：

4.2锡青铜

锡青铜是含锡、锌、铅或磷的铜合金。

其中，元素锌除强化铜-锡固溶体（α）外，还改善合金的流动性，减少结晶温度范围，减轻反偏析的程度，提高合金的充型能力和补缩能力，铅以单质相存在，分布于枝晶间，减少晶间显微缩孔，有利于提高铸件的致密度，改善合金的耐磨性的切削性能，元素磷在铜中的溶解度很小，主要以（α+Cu3P）共晶的形式存在，以Cu3P化合物有很高的硬度，显著地提高合金的力学性能，同时，元素磷还能显著地降低铜合金熔体的外表张力，提高熔体的流动性和充型能力。

锡青铜具有较高的强度，良好的抗滑动摩擦性，优良的切削性能和良好的焊接性能，在大气、淡水中有良好的耐腐蚀性能。

牌号、品种、规格与供给状态

（1）材料牌号：

QSN4-4-2.5

相近牌号：

C54400（美国）、C5541（日本）

品种、规格与供给状态见下表

（2）化学成分

QSN4-4-2.5的化学成分见下表

组织、成份及相图分析

（1）成份：

工业上锡青铜3～14％Sn其中形变用的锡青铜由于对塑性要求较高，形变合金＜7～8％Sn。

（2）Cu—Sn相图分析

竖虚线补充说明。

从相图可看出两点：

①相图上的转变与各相：

转变有包晶反响、共析反响：

工业青铜Sn含量3~14%时，只有α、β、γ、δ几个相主要相：

α——Sn在Cu中的置换固溶体S.S.fcc结构

β——电子化合物Cu5Sn为基的ss.bcc结构

γ——电子化学Cu31Sn8为基的SS.复杂立方结构

γ只在高温下稳定T↓，共析分解

δ——电子化合物Cu31Sn8为基的固溶体，复杂立方结构，低温下稳定，性能硬脆〔不能塑性变形〕

②相图特点：

结晶区间大，△T达100—160℃。

从金属学、铸造角度来看，这会带来什么后果呢：

a）易造成疏松，分散性缩孔

b）易产生偏析，如易形成反常偏析

这样就造成成份不均匀，组织不均匀。

c）Sn在Cu扩散系数D很小：

10-12—10–13cm2/秒∴又易造成成份不均匀。

b）、c）使结晶过程难以到达平衡状态，枝晶偏析严重，〔生产条件下锡青铜铸态组织与平衡状态相比差异很大〕，见Cu—Sn相图的虚线可知。

∴当Sn=5～6%时，就出现了〔α+δ〕共析组织。

③成份与组织的关系：

〔成份——组织〕

生产条件下：

当Sn≤5~6%时，组织为树枝状α相

当Sn＞5~6%时，组织为树枝状α+〔α+δ〕共析体

而Sn≥10%时，组织为树枝状α+〔α+δ〕共析体〔α+δ〕共析体↑

δ相硬而脆，不能进行塑性加工，〔α+δ〕↑多是不利的。

形变合金选7～8%Sn的原因就在这里。

另外，对形变用锡青铜，为了提高其加工性，根据金属学消除晶内偏析知识——均匀化退火：

对铸锭在600~700℃，长时间〔如7~12hr〕退火，那么铸态锡青铜可获得单相的α组织〔等轴晶〕。

锡青铜的性能及与成份组织的关系

锡青铜的许多优良性能与其成份组织有密切的关系。

.1铸造性能：

铸造性能好——主要是讲其成型性好。

结晶区间△T大：

100—160℃。

△T结晶大带来的第一个后果就是：

易形成疏松，分散缩孔，铸造收缩率是有色合金中最小的。

结晶时体积收缩率小，充满铸模的能力大，这样在铸造时就无需设冒口了——成形性好，可铸造出形状复杂，花纹清晰、细致的青铜工艺品来。

.2耐磨性：

好

△T结晶大第二个后果：

易产生偏析，对青铜来说是反偏析。

Sn在铸件外表的含量↑↑〔2～3倍〕，产生大量的〔α+δ〕共析。

而耐磨性包括抗磨、减磨两方面

①δ相硬脆／α相是软基底，抗磨性增加。

②疏松，分散缩孔多，可大量贮藏润滑油，使f↓↓，减磨性↑。

这样，由于同时其备了耐磨性的两个方面，锡青铜耐磨性好。

.3耐蚀性：

锡青铜外表有

①含Sn的细密保护膜

②由Cu2O及2CuCO3`Cu（OH）2构成的保护膜

比黄铜的耐蚀性好。

而且随Sn%↑〔至10%Sn〕耐蚀性↑。

青铜器几千年地下/风雨日晒不坏的原因也就在这里。

机械性能：

〔