白銅
1概述
白銅是以鎳為主要合金元素的銅合，Cu與Ni形成無(wú)限固溶的連續(xù)固溶體，面心立方晶格。溫度低于322℃時(shí)，存在一個(gè)亞穩(wěn)分解的相當(dāng)寬的成分一溫度區(qū)域。向Cu—Ni合金添加第三元素諸如Fe、Cr、Sn、Ti、Co、Si、A1等可改變亞穩(wěn)分解的成分一溫度區(qū)域范圍和位置，同時(shí)也可改善合金的某些性能。
據(jù)最近頒布的GB／T5234—200l的規(guī)定，共有18種白銅。分為：普通白銅，鐵白銅，錳白銅，鋅白銅，鋁白銅等等。
2性能
白銅的特點(diǎn)是抗蝕性強(qiáng)，彈性大，中等以上強(qiáng)度，加工成形性能和可焊性好。白銅不僅是一類(lèi)好的結(jié)構(gòu)材料，而且還是一類(lèi)重要的高電阻和熱電偶合金。
白銅的物理性能見(jiàn)表6.32。力學(xué)性能見(jiàn)表6.33。
表6.32白銅的物理性能
序號(hào)
合金牌號(hào)
固相線(xiàn)
溫度/℃
液相線(xiàn)
溫度/℃
密度ρ/
Mg·m－3
比熱容с/J（kg·K）-1
熱導(dǎo)率
λ/W(m·K)-1
電阻率ρ/μΩ·m
電導(dǎo)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 白銅的力學(xué)性能
合金牌號(hào)
抗拉強(qiáng)度σb
屈服強(qiáng)度σ0.2
斷后伸長(zhǎng)率δ
斷面收縮率
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
鑄造白銅在大氣、淡水和海水中有很高的耐蝕性，在堿性鹽溶液和有機(jī)化合物溶液中也有很好的耐蝕性。鹵素和二氧化碳在室溫下幾乎對(duì)白銅不起作用。白銅還有良好的抗生物污垢腐蝕性，其中以ZCuNi30Be1.2最好，ZCuNi10Fe1和高鎳白銅次之。
鑄造白銅有較好的鑄造工藝性能，中等的造渣性、流動(dòng)性和收縮性，但吸氣性較強(qiáng)，澆注前需用Cu-Mn（或Mn）、Cu-Mg（或Mg）和Cu-P脫氧。
鑄造白銅有良好的焊接性能，容易釬焊和進(jìn)行各種形式的電阻焊，不含鉛的白銅還能進(jìn)行熔焊。
鑄造白銅的切削加工性能類(lèi)似鋁青銅。含鉛白銅有良好的切削加工性，在充分潤(rùn)滑和冷卻條件下可以進(jìn)行高速切削加工。
3 白銅的合金元素與雜質(zhì)對(duì)其性能影響
（1）鋅
鋅在Cu—M固溶體中的溶解度相當(dāng)大，有較大的固溶強(qiáng)化作用。當(dāng)Ni含量相同時(shí)，提高合金的鋅含量會(huì)增強(qiáng)合金抗大氣腐蝕的能力。一般鋅白銅含5％～18％Ni和43％～72％Cu，其余為Zn，它們的抗蝕性、彈性與強(qiáng)度均高。
（2）鐵
Fe在Cu—Ni合金中的固溶度較小，950℃時(shí)可固溶4．8％，300℃時(shí)則劇降到0.1％。它提高Cu—Ni合金的抗蝕性與力學(xué)性能，特別能大幅度提高Cu一Ni合金抗海水沖擊腐蝕的能力。一般，Cu一Ni－Fe合金的Fe含量不大于2％，否則合金有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向，苦超過(guò)4％，則腐蝕加劇。
（3）鋁
A1在Cu—Ni合金中的固溶度較低，并隨著溫度的下降而減小。
Cu—Ni—AI合金中會(huì)產(chǎn)生Ni3Al化合物，有明顯的沉淀硬化作用，提高合合金的強(qiáng)度和硬度。鋁顯著提高白銅的強(qiáng)度與抗蝕性，但材料的冷成形性下降。合金的鎳／鋁比為8—10內(nèi)，具有最佳的綜合性能。
（4）錳
白銅中的錳含量一般不超過(guò)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提高合金的強(qiáng)度、抗蝕性與彈性，還能提高Cu一Ni合金抗湍流沖擊腐蝕的能力，不過(guò)會(huì)略使B19合金的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的能力下降，但比A1、Si、Sn、Cr、Be等元素的影響小。
Mn能消除Cu—Ni合金中過(guò)量碳的不良影響，改善其工藝性能。向Cu-Ni-Zn合金添加少量Mn，也有一定的好作用。
（5）錫、鈹、鈦、硅、碳、鉻、鋯、碳、硼等
它們及S、P、As、Sb、Bi等都是白銅中的雜質(zhì)，應(yīng)控制在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定量之內(nèi)。
4特點(diǎn)和用途
白銅的特點(diǎn)和應(yīng)用見(jiàn)表6.34。
表6.34 白銅的特點(diǎn)和應(yīng)用
合金牌號(hào)
特點(diǎn)
應(yīng)用
ZCuNi10Fe1
在大氣、海水和酸、堿介質(zhì)中有良好的耐蝕性，容易焊接
抗海水腐蝕和化工設(shè)備的零部件，壓縮機(jī)閥體、泵殼、葉片、彎管、凸緣等
ZCuNi15Al11Fe1
有高的強(qiáng)度、硬度、足夠的熱強(qiáng)度，能在較高工作溫度下工作
船舶結(jié)構(gòu)零件，玻璃成型模具，平板玻璃軋輥等
ZCuNi20Sn4Zn5Pb4
有高的耐蝕性，容易焊接，易切削加工，但流動(dòng)性較低
船舶結(jié)構(gòu)件和附件、保護(hù)裝置、樂(lè)器和裝飾結(jié)構(gòu)零件等
ZCuNi25Sn5Zn2Pb2
在各種大氣環(huán)境中有高的耐蝕性，容易釬焊和切削加工
船舶結(jié)構(gòu)件、裝飾裝置和食品加工設(shè)備零件以及泵體、閥等
ZCuN22Zn13Pb6Sn4Fe1①
在各種大氣環(huán)境中有高的耐蝕性，容易釬焊和切削加工
船舶結(jié)構(gòu)件、裝飾和食品加工設(shè)備零件
ZCuNi30Nb1Fe1
在大氣和海水中有優(yōu)良的耐蝕性，較高的強(qiáng)度，良好的焊接性
抗海水腐蝕的零件、閥門(mén)座、泵殼體等
ZCuNi30Be1.2
在大氣、海水、無(wú)機(jī)酸和氨氣氛條件下有良好的耐蝕性、有很高的強(qiáng)度、耐磨和耐熱性
抗海水腐蝕的零件、閥門(mén)座、泵殼體，玻璃成型模具，平板玻璃軋輥、陶瓷鑄模和塑料模具
ZCuNi30Cr2Fe1Mn1
在大氣、海水、無(wú)機(jī)酸和氨氣氛條件下有良好的耐蝕性、有很高的強(qiáng)度、耐磨和耐熱性
抗海水腐蝕的零件、閥門(mén)座、泵殼體，玻璃成型模具，平板玻璃軋輥、陶瓷鑄模和塑料模具
