5-2 铜合金及其热处理

铜是一种有色金属，色相优美，易切削，易塑性加工，铸造性好，因此比铁的使用时间长。特别是它具有良好的导热性和导电性，因此它仍然是电气工业不可缺少的金属，并且有铸件（铸件）和变形材料（棒材、板材、线材等）。

对于铜及铜合金铸件，JIS符号用CAC（Copper Alloy Casting的缩写）表示，规定了纯铜、黄铜、青铜等各种合金铸件。合金的类型由 CAC 符号后面的 3 位数字分类。

合金有100系到800系，**个数字表示合金类型，更后一个数字进一步细分。其种类和主要用途如表1所示，从电气零件到机械零件的广泛领域都有使用。一般采用砂型铸造、压铸、离心铸造或精密铸造，但由于采用连续铸造的情况较多，因此JIS H 5121将其定义为铜合金连续铸造。在这种情况下，通过在三位数字后添加 C（连续）来区分符号与一般铸件。例如，高强度黄铜连铸件有SAC301C、SAC302C、SAC303C和SAC304C四种，其强度和硬度均优于一般高强度黄铜铸件。

表1 铜及铜合金铸件的分类及主要应用

铜及铜合金可锻材料种类繁多，由于加工性优良，制成与铝相似的板、带、棒、线、管等各种形状。JIS 符号用 C 表示，后跟一个 4 位数字来分类合金的类型。合金的种类有1000系、2000系、3000系、4000系、6000系、7000系，**位数字表示合金类型，后面的三位数字进一步细分…… 在 4 位数字后添加表示材料形状的符号。例如，板用 P 标记，电线用 W 标记，管子用 T 标记。

铜及铜合金的分类和用途如表2所示，种类繁多的产品都得到了恰当的使用。黄铜（Cu-Zn合金），代表铜合金，又称黄铜，因其易塑性加工性和优良的机械性能而被用于各个领域。如图 1 所示（来自 JIS H 0500），黄铜通过冷加工硬化，但此时可能会因残余应力和外部拉伸应力而破裂。这被称为应力腐蚀开裂，是在含有氨的环境中特别容易发生的现象。为防止这种应力腐蚀开裂，在 450 至 500°C 加热以释放应力是有效的。

表2 铜及铜合金（延伸材料）的分类及其主要用途

图1 C2680R的加工硬化曲线（黄铜：厚度0.7 mm）

JIS H 3130 规定了铍铜、钛铜、磷青铜和镍银作为弹簧用铜合金。其中，铍铜因其具有优异的抗拉强度、耐磨性、弹簧特性和导电性而被用于各种弹簧和轴承。然而，当铍铜用作弹簧时，热处理会增加其硬度和抗拉强度。也就是说，用于弹簧时，在800℃左右进行固溶处理，然后在300-500℃保持原样或冷加工后时效2-3小时。例如，如C1720时效处理前后的力学性能(JIS H 3130)表3所示，通过时效处理可以获得1000MPa以上的抗拉强度。

表3 时效处理前后铍铜(C1720)的力学性能

时效处理温度：315±5℃