纯铜的热处理教案教学课件

第4章纯铜的热处理4-1纯铜的性能特点4-2杂质元素对纯铜塑性变形性能的影响4-3氢病4-4工业纯铜的热处理4-5工业纯铜的牌号及应用4-6铜的合金化4-7铜合金的分类及编号4-1纯铜的性能特点纯铜的物理性质纯铜的新鲜表面是玫瑰红色的,当表面氧化形成氧化亚铜Cu2O膜后就呈紫色,所以纯铜就常被称为紫铜,密度为8-9g/cm3,熔点为1083°C。纯铜具有优良的导电性、导热性、延展性和耐蚀性。纯铜产品有冶炼品及加工品两种。纯铜的用途1、导电性很好,大量用于制造电线、电缆、电刷等2、导热性好,常用来制造须防磁性干扰的磁学仪器仪表如罗盘、航空仪表等3、塑性极好,易于热压和冷压力加工,可制成管、棒、线、条、带、板、箔等铜材。纯铜的性能特点1、纯铜的性能优点名称(1)优良的导电、导热性见右表,从表中可以看出Cu的导电、导热仅次于电阻率Ag,所以纯铜广泛用于(微欧厘191.6132.655导电器(如:电线、电缆米电器开关)和导热器(如冷凝管、散热管、热交换导电率卡/cm.10098053(2)良好的耐蚀性铜的标准电极电位为+0.345V,比氢高,在水溶液中不能置换氢,因此,铜在许多介质中化学稳定性好。铜在大气中耐蚀性良好,暴露在大气中的铜能在表面生成难溶于水、并与基底紧密结合的碱性硫酸铜(即铜绿,cuS04·3Cu(OH)2)或碱性碳酸铜(CuCO3·Cu(OH)2)薄膜,对铜有保护作用,可防止铜继续腐蚀。铜在淡水及蒸汽中抗蚀性能也很好。所以野外架设的大量导线、水管、冷凝管等,均可不另加保护铜在非氧化性的酸(如盐酸)、碱、多种有机酸(如醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸)中有良好的耐蚀性但是,铜在氧化剂和氧化性的酸(如硝酸)中不耐蚀。氨氯化铵,氰化物,汞盐的水溶液和湿润的卤素族元素等,均引起铜强烈的腐蚀铜在常温干燥空气中几乎不氧化,但当温度超过100℃时开始氧化,并在其表面生成黑色的Cu薄膜。在高下,铜的氧化速度大为增加,并在表面上生成红色的Cu2O薄膜。(3)有良好的塑性退火工业纯铜的拉伸延伸率δ≈50%,所以纯Cu易加工成材。(4)磁性为逆磁性物质,磁化率为0.085×106,常用来制造不受磁场干扰的磁学仪器,如罗盘、航空仪器。铁磁性杂质(Fe、Co、Ni)在铜中呈不溶状态时,即显铁磁性。用T或T2铜来作磁性仪表的结构材料。Fe是危害最大的杂质,应严格限制在0.01%以下、纯铜的机械性能与工艺性能软态铜:σb-200~240MPa,35~45邢,≈50%,ψ达75%。硬态铜:σb≥350~400Ma,110~130HB,延伸率δ=6%铜为面心立方晶格,滑移系多,变形易,退火态铜不经中间退火可压缩85~95%而不产生裂纹。纯铜在500~600℃呈现“中温脆性”,热加工需在高于脆性区温度下进行。中温脆性是低熔点金属Pb、Bi与Cu生成低熔点共晶、分布在晶界上造成,因在中温区它以液体状态存在于晶界,造成热脆、热裂,而在较高温度时,由于Pb、Bi在Cu中的固溶度增大,微量Pb、Bi又固溶于铜的晶粒内,不造成危害,从而使塑性又升高。杂质元素对纯铜塑性变形性能的影响纯铜中的杂质分为三类)固溶于铜的杂质及微量元素(2)很少固溶于铜,并与铜形成易熔共晶的杂质及微量元素;(3)几乎不固溶于铜,并与铜形成熔点较高的脆性化合物的杂质及微量元素。杂质元素对铜塑性的影响,取决于铜与元素的相互作用。杂质元素固溶于铜时,影响不大;若杂质元素与铜形成低熔点共晶时,则会产生“热脆”。若杂质元素与铜形成脆性化合物分布于晶界时,则产生“冷脆”。磷:固溶于铜的杂质磷熔点44℃,τ00℃时磷在铜中的溶解度为1.75%,而200℃时则只溶解0.4%,温度下降磷在铜中的溶解度也下降。磷显著降低铜的导电、导热性,但对铜的杋械性能特別是对焊接性能有益。磷常作为铜的脱氧剂使用,并提高铜液的流动性。过量的磷会生成〔u2P脆性化合物,造成“冷脆”,所以过量的磷有害砷:熔点613℃,在固态铜中可溶解7.5%。少量As对机械性能没明显影响,但显著降低铜的导电、导热性。砷可提高铜的再结晶温度,提高铜的耐热性;此外,砷显著提高铜的耐蚀性,作冷凝管用的铜管中均加入少量的砷;还可改善含氧铜的加工性能锑:熔点630℃,共晶温度(645℃)下锑在铜中的固溶度11%。随温度降低,锑在铜中的溶解度急剧降低,并形成脆性Cu3Sb,分布在晶界上而造成“冷脆”。锑同时造成铜的导电性和导热性的严重降低,导电用铜的含锑量不允许超过0.002%铅:熔点327℃,基本上不溶解于铜,微量的铅与铜形成低熔点共晶组织(Cu+Pb),共晶温度为326℃,共晶体最后结晶并集中在晶界上,铅呈黑色颗粒状分布在晶界上,热加工时,铅先熔化,使金属晶粒之间的结合力受到破坏,造成“热脆”。铅限制在0.005≈~0.05%。铋:熔点为271℃,不溶于Cu中,在270℃与Cu生成低熔点共晶(Cu+Bi)。Bi在低熔点共晶中呈薄膜状分布在铜的晶界上热加工时,薄膜熔化而造成“热脆”。Bi本身也是脆性相,使铜在冷态下也会变脆,所以Bi不但造成“热脆”,也造成“冷脆”对铜危害严重。铋的极限含量不大于0.002%氧:不固溶于铜,与铜形成高熔点脆性化合物Cu,O,含氧铜冷凝时,氧呈共晶体(CuCu,0)析出,分布在晶界上。共晶温度很高(l066℃),对热变形性能不产生影响,但Cu,O硬而脆,使冷变形产生困难,致使金属发生“冷脆″。含氧铜在氢或还原性气氛中退火时,会出现“氢病”。“氢病”的本质是由于退火时,氢或还原性气氛易于渗入铜中与Cu0的氧化合而形成水蒸气或CO2100g含氧0.01