一、純銅

1.氧

氧幾乎不固溶于銅，含氧銅凝固時，氧以共晶體的形式析出，分布于銅的晶界上。鑄態(tài)含氧銅中含氧量極低時，隨著氧含量的升高依次出現(xiàn)含Cu2O的亞共晶體、共晶體與過共晶體。

氧與其他雜質(zhì)共存時則影響極為復(fù)雜，例如微量氧可氧化高純銅中的痕量雜質(zhì)Fe、Sn、P等，提高銅的電導(dǎo)率，若雜質(zhì)含量較多，氧的該作用則不明顯。

氧能部分削弱Sb、Cd對銅導(dǎo)電性的影響，但不改變As、S、Se、Te、Bi等對銅導(dǎo)電性的影響。

可采用P、Ca、Si、Li、Be、Al、Mg、Zn、Na、Sr、B等作為銅的脫氧劑，其中P是***常用的。含P量達到0.1%時，雖不影響銅的力學(xué)性能，卻嚴(yán)重降低銅的電導(dǎo)率，對于高導(dǎo)銅，磷含量不得大于0.001%。

某些情況下紫銅中特意保留一定量的氧，一方面它對銅性能的影響不大，另一方面Cu2O可與Bi、Sb、As等雜質(zhì)起反應(yīng)，形成高熔點的球狀質(zhì)點分布于晶粒內(nèi)，消除了晶界脆性。

當(dāng)氧含量為0.016%~0.036%之間時，隨著氧含量增加銅的抗拉強度增加，但銅的塑性和疲勞極限會降低，氧含量增加對銅的電導(dǎo)率影響不大。

當(dāng)氧含量為0.003%~0.008%，鐵含量為0.06%~2.09%之間時，隨著兩種元素含量的增加，銅的電導(dǎo)率和伸長率均顯著下降，而抗拉強度和疲勞強度顯著升高。

氧和砷共存時，對銅的力學(xué)性能無明顯影響，但顯著降低銅的電導(dǎo)率。

2.氫

氫在液固與固態(tài)銅中的溶解度均隨著溫度的升高而增加。氫在固態(tài)銅中形成間歇固溶體，提高銅的硬度。

含氧銅在氫氣中退火時，氫可與銅中的Cu2O反應(yīng)，產(chǎn)生高壓水蒸氣，使銅破裂，俗稱“氫病”。氫病的發(fā)生與危害程度與溫度有關(guān)。150℃時，因水蒸氣處于凝聚狀態(tài)，不引發(fā)氫病，含氧銅在氫氣中擱置10a也不破裂；200℃時可放置1.5a，在400℃氫氣中只能停放70h。以Mg或B脫氧的銅不發(fā)生氫病。

3.硫

硫在室溫銅中的溶解度為零，硫在銅中以Cu2S的彌散質(zhì)點存在，降低銅的電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率，但極大地降低銅的塑性，顯著改善銅的可切削性能。

4.硒

銅中的微量硒以Cu2Se化合物形式存在，硒在固態(tài)銅中的溶解度極低，對銅的電導(dǎo)率及熱導(dǎo)率的影響很小，但顯著降低銅的塑性，并大幅度提高銅的可切削性能。

5.碲

碲在固態(tài)銅中的溶解度很小，以Cu2Te彌散質(zhì)點存在，對銅的電導(dǎo)率及熱導(dǎo)率的影響很小，但能顯著改善銅的可切削性能。

含0.06%~0.70%Te的銅在工業(yè)中獲得了應(yīng)用，并在淬火和加工狀態(tài)下應(yīng)用，不要回火，以免Cu2Te沿晶界沉淀，使材料變脆。

微量(0.003%)硒和碲(0.0005%~0.0030%)顯著降低銅的可焊性能。

6.磷

磷在銅中的***大溶解度（714℃共晶溫度時）為1.75%，室溫時幾乎為零，顯著降低銅的電導(dǎo)率及熱導(dǎo)率，但對鋼的力學(xué)性能與焊接性能有良好的影響。因此，在以磷脫氧的銅中，要求有一定量的殘留磷。磷能提高銅熔體的流動性。

直接封裝電真空用的無氧銅的含磷量***好不大于0.0003%，否則硼化處理氧化膜易剝落，可引起電子管泄漏。Si、Mg等也有與磷相似的影響。

7.砷

在共晶溫度時，砷在銅中的溶解度可達6.77%。少量砷可改善含氧銅的加工性能，對力學(xué)性能的影響很小，顯著提高銅的再結(jié)晶溫度，降低銅的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。

As可與銅中的Cu2O起反應(yīng)形成高熔點的砷酸銅質(zhì)點，消除了晶界上的Cu+Cu2O共晶體，從而提高了銅的塑性。

含0.15%~0.50%砷的銅可用于制造在高溫還原氣氛中工作的零部件、發(fā)電廠低壓給水加熱器。

8.銻

在共晶溫度645℃時，銻在銅中的溶解量可達9.5%，并隨著溫度的下降而急速減少。

銻降低銅的抗蝕性、電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率。電工銅含Sb量不得大于0.02%。銻可與含氧銅中的Cu2O反應(yīng)形成高熔點的球狀質(zhì)點，分布于晶粒內(nèi)，可消除晶界上的Cu+Cu2O共晶體，提高銅的塑性。

9.鉍

鉍在銅中的溶解度可忽略不計，即使在800℃時的溶解度也只不過0.01%。在270℃鉍與銅形成共晶體，其中的鉍呈薄膜分布于晶界，嚴(yán)重降低銅的加工性能。因此，其含量不得大于0.002%。

Bi對銅的熱導(dǎo)率與電導(dǎo)率的影響不大，真空開關(guān)觸頭銅可含0.7%~1.0%Bi。因為它有高的電導(dǎo)率，并能防止開關(guān)粘結(jié)，提高其工作期限與確保運轉(zhuǎn)安全。

10.鉛

鉛不固溶于銅，呈黑色質(zhì)點分布于易熔共晶體中，存在于晶界上。

Pb對銅的電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率無顯著影響，還能大幅度提高銅的可切削性能。含1.0%Pb的銅合金用于加工高速切削零件。

Pb嚴(yán)重降低Cu的高溫塑性，即伸長率δ與面縮率ψ劇烈下降，同時高溫脆性區(qū)也隨著銅含量的增加而擴大。

11.鐵

1050℃時，鐵在銅中的溶解度可達3.5%，635℃時的溶解量下降到0.15%。鐵的有益作用是：細(xì)化銅晶粒，延遲銅的再結(jié)晶過程，提高其強度與硬度。

鐵會降低銅的塑性、電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率。

如果鐵在銅中呈獨立的相，則銅具有鐵磁性。

含0.45%~4.5%Fe的銅合金既有高的強度又有良好的耐熱性、導(dǎo)電性、可焊性好與加工成型性，是一類獲得應(yīng)用的電工材料。

在組裝某些電子器件時，引線框架需能承受350℃的高溫數(shù)分鐘，以及高達500℃的高溫數(shù)秒鐘。因此，含鐵的C19400及C19500合金被選為引線框架材料，因為它們的電導(dǎo)率、強度與抗氧化能力好。

12.銀

在共晶溫度780℃時，銀在銅中的溶解度為7.9%，但室溫時的溶解度僅0.1%左右。盡管如此含0.5%Ag的銅合金在實際生產(chǎn)中仍可能為單一的固溶體。

銀與可固溶Cu的元素不同，含銀量少時，銅的電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率的下降不多，對塑性的影響也甚微，并顯著提高銅的再結(jié)晶溫度與蠕變強度。因此，含0.03%~0.25%Ag高銅合金成為一類很有實用價值的電工材料，如C11300、C11400、C11500、C11600、C15500等。含銀的銅帶是一種廣為應(yīng)用的汽車水箱材料。

含Ag的C15500合金（99.75Cu-0.11Ag-0.06P）是一種良好的引線框架材料，既有高的電導(dǎo)率又有相當(dāng)高的強度與抗軟化能力。

13.鈹

鈹是銅的有效脫氧劑之一，但由于鈹?shù)膬r格昂貴又不易添加，故不用作脫氧劑，而作為鈹青銅的主要合金元素。作為雜質(zhì)存在的微量鈹固溶于銅中，對銅的力學(xué)性能及工藝性能的影響甚微，略使銅的電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率下降，明顯提高銅的抗高溫氧化能力。

14.鋁

作為雜質(zhì)存在的微量鋁固溶于銅，對銅的力學(xué)性能與工藝性能無明顯影響，但降低銅的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、釬焊焊性能與鍍錫性能等，提高銅的抗氧能力。

15.鎂

在共晶溫度485℃時，鎂在銅中的固溶度為0.61%，并隨著溫度的下降而急劇減少，因而含鎂量高的（2.5%~3.5%）合金有沉淀硬化作用。

實際應(yīng)用的Cu-Mg合金的鎂含量不到1%，如含0.3%~1.0%Mg的銅合金用于加工導(dǎo)電線材。這些合金無時效作用，只能通過冷加工強化。微量鎂略使銅的電導(dǎo)率下降，提高銅的抗高溫氧化能力，也對銅有脫氧作用。

16.鋰、硼、錳、鈣

這些元素對銅都有脫氧作用。作為雜質(zhì)存在的鋰可與銅中的雜質(zhì)鉍等生成高熔點化合物，呈細(xì)化彌散狀態(tài)分布于晶粒內(nèi)，提高銅的高溫塑住，微量鋰幾乎不影響銅的電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率。

作為銅脫氧劑而殘存的0.005%~0.015% B能細(xì)化銅晶粒，提高銅的力學(xué)性能與工藝性能。

錳可作為銅的脫氧劑，以錳脫氧的銅中一般含0.1%~0.3%Mn，固溶于銅，一方面提高銅的軟化溫度，另一方面有益于銅的力學(xué)性能與工藝性能。

鈣幾乎不固溶于銅，作為雜質(zhì)存在的鈣可與雜質(zhì)Bi等形成高熔點化合物，以質(zhì)點形式均勻地分布于晶粒內(nèi)，提高銅的高溫塑性。

17.稀土元素

稀土元素一般幾乎不固溶于銅，但少量的稀土金屬不管是單獨還是混合的形式加入，都對銅的力學(xué)性能有益，而對銅的電導(dǎo)率影響又不大。這類元素可與銅中的雜質(zhì)鉛、鉍等形成高熔點化合物，呈細(xì)小的球形質(zhì)點均布于晶粒內(nèi)，細(xì)化晶粒，提高鋼的高溫塑性。

向銅中添加0.008%混合稀土即可顯著改善銅的工藝性能；加入小于0.l%Y時，銅的力學(xué)性能與工藝性能就有所改善；含0.01%~0.15% La的銅合金的力學(xué)性能、電導(dǎo)率、抗軟化溫度均優(yōu)于Cu-0.15Ag合金，已在工業(yè)中獲得應(yīng)用。

18.難熔金屬及其他金屬

鎢、鉬、鈮、鈾、钚等元素幾乎不固溶于銅，鈦、鋯、鉻、鈷等元素少量固溶于銅，但它們都不同程度地細(xì)化銅晶粒，提高其再結(jié)晶溫度，中和一些易熔雜質(zhì)的有害作用，對改善高溫塑性有益。

含少量鋯（Cl5000、C15100、C18100)）、鈷（C17110、C17500）、鉻（C18400、C18200、C18500）的銅合金已在工業(yè)上獲得應(yīng)用，成為良好的電工材料。

二、黃銅

1.鐵

鐵在固態(tài)銅中的熔解極微，呈富鐵相質(zhì)點分布于α基體中，有細(xì)化晶粒作用。H60黃銅添加0.3%~0.6%Fe，有較強的晶粒細(xì)化作用，但抗磁銅材的含鐵量應(yīng)小于0.3%。雜質(zhì)鐵對黃銅的力學(xué)性能無明顯影響。

2.鉛和鉍

鉛和鉍對于一般黃銅中是有害雜質(zhì)，鉍的危害比鉛的大。

鉛呈顆粒狀存在于晶界上的易熔共晶體中，α黃銅的含鉛量若大于0.03%會出現(xiàn)熱脆性，對冷加工性能無明顯影響。鉛對雙相黃銅的加工性能無大的影響，其允許含量可稍高一些。

鉍在黃銅中呈連續(xù)的脆性薄膜分布于晶界上，使黃銅在冷、熱加工時發(fā)脆。

含鉛、鉍量超過允許限度的冷軋黃銅在退火過程中若加熱速度過快，會產(chǎn)生“火裂”即突然爆裂。

含鉛、鉍的黃銅添加少量鋯之類的元素，使它們形成高熔點化合物，可消除它們的危害。

3.銻

銻在銅中的溶解度隨著溫度的下降而急劇減小，在其含量還不到0.1%時，就會形成Cu2Sb，呈網(wǎng)狀分布于晶界，使黃銅的冷加工性能大幅度下降。

銻還使銅合金產(chǎn)生熱脆性。

黃銅添加微量鋰可形成高熔點化合物Li3Sb，呈細(xì)小顆粒均布于晶粒內(nèi)，從而消除銻的不利影響。

由于銻在高溫下在銅中的熔解度較大，因而固溶處理可提高含銻黃銅的冷加工性能。

4.磷

磷在α銅中的固溶度很小，少量磷有晶粒細(xì)化作用，提高黃銅的力學(xué)性能。黃銅中磷含量大于0.05%時，就會形成脆相的Cu3P，降低黃銅的加工性能。

磷顯著提高黃銅的再結(jié)晶溫度，使再結(jié)晶晶粒粗細(xì)不均勻。

5.砷

砷在室溫黃銅中的溶解度小于0.01%，含量較大時則形成脆相化合物Cu3As，分布于晶界，降低黃銅的加工性能。含0.02%~0.05%As的黃銅的抗腐蝕性能能得到提高，不會產(chǎn)生脫鋅現(xiàn)象。

三、青銅

1.錫青銅

（1）磷

錫青銅的磷含量一般不超過0.45%。當(dāng)磷含量大于0.5%時在637℃左右會發(fā)生共晶-包晶反應(yīng)L+α?β+Cu₃P，引起熱脆。合金的磷含量大于0.3%時，組織中會出現(xiàn)銅與銅的磷化物（Cu₃P）組成的共晶體。

磷是銅合金的有效脫氧劑，提高錫青銅的流動性。缺點是加大鑄錠的逆偏析。

材料冷加工前的晶粒尺寸和加工后的低溫退火（180~300℃）對錫-磷青銅的力學(xué)性能有較大的影響。晶粒細(xì)小時，材料的強度、硬度、彈性模量、疲勞強度都比粗晶粒材料高，但塑性卻稍低一些。

冷加工錫-磷青銅在200~260℃退火1~2h后，其強度、塑性、彈性極限與彈性模量均有所提高，還能改善彈性穩(wěn)定性。

（2）鋅

鋅是錫青銅的合金元素之一，鋅在錫青銅α固溶體中的溶解度大。因此Cu-Sn-Zn加工青銅為單相α固溶體，Zn提高合金的流動性、縮小結(jié)晶溫度區(qū)間，減輕逆偏析，而對其組織與性能無大的影響。

Zn在加工錫青銅中的含量一般不大于5%。

（3）鉛

Pb在錫青銅中的含量不超過5%，它不固溶于α相，以游離狀態(tài)存在，呈黑色質(zhì)點分布于枝晶之間，但分布不均勻。

Pb可降低錫青銅的摩擦系數(shù)，改善耐磨性能，提高可切削性能，但略使合金的力學(xué)性能下降。

（4）鐵

Fe是錫青銅的雜質(zhì)，其***大含量為0.05%，有細(xì)化晶粒、延緩再結(jié)晶過程，提高強度與硬度作用。但含量不得超過極限值，否則會形成過多的富鐵相，降低合金的抗蝕性與工藝性能。

（5）錳

Mn是錫青銅的有害雜質(zhì)之一，對其含量應(yīng)嚴(yán)加控制，不得大于0.002%。

錳易氧化生成氧化物，降低合金熔體流動性，而在凝固后又分布于晶界上，削弱晶間結(jié)合，使強度下降。

（6）鈦

Ti可與Sn形成化合物TiSn，固溶于銅，有沉淀強化作用，并能提高加工錫青銅退火后的硬度和軟化溫度。含0.20%~0.75%Ti與、5%Sn的青銅合金，在800℃固溶處理1h，淬火后在450℃時效1h可達到峰值硬度。

（7）鈹

Be可與Sn形成金屬間化合物，使合金的強度升高。

Cu-4.5%Sn-1.0%Be青銅淬火后在325℃時效具有***大硬度值。

（8）鋁與鎂

鋁在Sn青銅中的含量不宜大于0.002%，Mg的含量也應(yīng)嚴(yán)加控制，因為它們的氧化物會使合金的強度下降及熔體流動性降低。而國外已開發(fā)出一些含Al及含Mg的錫青銅，不但有高的強度，而且抗蝕性也好，如Cu-5Sn-7Al合金有高的抗蝕性與強度，又如Cu-5Sn-lMg錫青銅在時效處理后的強度可達900 MPa、30 HRC，電導(dǎo)率為30%~35% IACS，可用于制造具有高的強度、較高的抗蝕性、電導(dǎo)率好的元器件。

（9)硅

Si 是錫青銅的有害雜質(zhì)之一，微量Si可國溶于α相中，對合金的力學(xué)性能有益，但在高溫下易形成SiO₂，會使熔體流動性下降。若殘留于鑄錠中，又有損于其強度。Si的***大含量為0.002%。

(10)銻與鉍

銻與鉍都是錫青銅的有害雜質(zhì)元素，其允許***大含量為0.002%。它們都不固溶于α相。

(11)鋯、鈮、硼

三種元素幾乎不固溶于α相中，微量Zr、Nb、B有晶粒細(xì)化作用。因此對錫青銅的力學(xué)性能與壓力加工性能有益。

2.鋁青銅

(1)鐵

少量Fe可固溶于Cu-Al合金的α固溶體中， 若過量則會形成針狀FeAl₃，使合金的力學(xué)性能與抗蝕性降低。因此，合金中的Fe含量不應(yīng)超過5%。

若合金中的Ni、Mn、Al 含量增多，會進一步降低Fe在固溶體中的溶解度。鐵可使鋁青銅中的原子擴散速度減慢，增加β相穩(wěn)定性，因而能抑制引起合金變脆的“自退火”現(xiàn)象，使合金的脆性大大下降。

適量鐵能細(xì)化鋁青銅鑄造與再結(jié)晶晶粒，提高力學(xué)性能，加0.5%~1.0%Fe就有明顯的細(xì)化晶粒效果。

(2)鎳

鎳在Cu-Al合金中有一定的固溶度，當(dāng)Ni含量超過***大固溶度時會有K相NiAl相形成。Ni一方面提高鋁青銅的共析轉(zhuǎn)變溫度，另一方面又使共析點成分向升溫方向移動，還能改變α相的形態(tài)。Ni含量低時，α相呈針狀，鎳含量達3%時轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑺睢?/span>

在Cu-Al-Ni合金中添加Mn，β相發(fā)生共析轉(zhuǎn)變時有形成粒狀組織的傾向。

Ni能顯著提高鋁青銅的強度、硬度、熱穩(wěn)定性與抗蝕性，含有一定量Ni的的Cu-Al-Ni-Fe合金在熱加工后不需要再固溶處理與淬火，即可直接時效。

鋁青銅中同時添加Ni和Fe，可獲得更佳的綜合性能。在Cu-A1-Ni-Fe合金中，κ相的析出形態(tài)對其力學(xué)性能的影響甚大。Ni與Fe的***佳含量比為0.9~1.1。

(3)錳

Mn在Cu-Al合金α固溶體中有較大的溶解度，卻又降低鋁在α中的固溶度。錳對β相分解起穩(wěn)定作用，降低相變開始溫度，推遲共析轉(zhuǎn)變。

鋁青銅中的含Mn量不超過***大溶解度極限，對合金的力學(xué)性能與抗蝕性有益，它們有良好的加工成形性能。

含0.3%~0.5%Mn的二元鋁青銅有相當(dāng)好的熱加工性能，熱軋時的開裂傾向顯著減少。

含Mn的鋁青銅添加一定量Fe，合金的性能得到進一步攻善，因為Fe能細(xì)化晶粒，不過鐵會減弱Mn對β相的穩(wěn)定作用。

(4)錫與鉻

鋁青銅添加≤0.2%Sn，能提高合金在蒸汽和微酸性氣氛中抵抗應(yīng)力腐蝕開裂的能力。

鉻可提高二元Cu-Al合金的力學(xué)性能，抑制合金退火時的晶粒長大，提高退火材料的硬度。

(5)鋅與硅

鋅在Cu-Al合金α中有限溶解，擴大α相區(qū)。但Zn會減少Cu-Al-Ni-Fe合金的富鐵相質(zhì)點，使耐磨性下降。加工鋁青銅的雜質(zhì)鋅的***大含量為1.0%。

硅是鋁青銅的雜質(zhì)，其含量不得越過0.2%，對大多數(shù)鋁青銅不得大于0.1%，否則會降低合金的力學(xué)性能與工藝性能，但能改善合金的可切削性能。

(6)磷、硫、砷、銻、鉍

以上元素均為鋁青銅的有害雜質(zhì)，降低合金的力學(xué)性能、工藝性能及其他性能，須嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.硅青銅

(1)錳

適量Mn對硅青銅的力學(xué)性能、抗蝕性能與工藝性能有益。含量小于3%Si、1%Mn的合金在高溫下為單一的α固溶體，當(dāng)冷卻到450℃以下時，會析出脆性相Mn₂Si，但幾乎無強化效果。

合金的Si含量越高，沉淀的Mn₂Si也越多，發(fā)生自裂傾向也越大。把硅含量控制在3%以下對材料進行低溫退火可消除自裂現(xiàn)象。

(2)鎳

含Ni的硅青銅有良好的力學(xué)性能、抗蝕性和導(dǎo)電性。

Ni與Si可形成化合物Ni₂Si，Ni在共晶溫度1025℃在α固溶體中的固溶度溶度可達9%，而室溫時的固溶度幾乎為零。因此，當(dāng)合金中的Ni、Si含量比為4:1時，可全部形成Ni₂Si，有較強的時效硬化作用，使合金具有良好的綜合性能。

合金中的Ni/Si比值小于4時，雖有高的強度與硬度，但其電導(dǎo)率與塑性會降低，不利于壓力加工。Cu-Si-Ni合金添加少量（0.1%~0.4%）Mn，可改善合金的性能，因為Mn既有脫氧作用又有固溶強化效果。

(3)鉻

Cr與Ni的作用相似，能形成固溶于α的硅化鉻，但沒有時效硬化效果，是硅青銅的有害雜質(zhì)之一。

(4)鈷

鈷與硅可形成能固溶于α中的Co₂Si，并且其溶解度隨著溫度的下降而減少，有一定的時效強化效果。淬火溫度為1000~1050℃，時效溫度500~550℃。含少量鈷的合金已得到應(yīng)用。如C66400等。

(5)鋅

鋅可較多地固溶于Cu-Si合金的α中，提高合金的強度與硬度，縮小合金的凝固溫度范圍，提高合金的流動性，改善其鑄造性能。Cu-3.5Si-3Zn-1.5Fe青銅用于制造高溫軸套。

(6)鐵

雖然Fe在α固溶體中的溶解度隨著溫度的降低而顯著減少，室溫溶解度幾乎為零。時效強化效果甚微。Cu-Si合金中的Fe含量不得大于0.3%。否則形成單獨的相，大大降低合金的抗蝕性。

(7)鈦

Ti對硅青銅有晶粒細(xì)化效果，并能增強Cu-Si合金的時效硬化效果，提高材料的強度與硬度。

(8)鉛、鋁、鉍、砷、銻、硫、磷

以上元素都是硅青銅中的有害雜質(zhì)，須嚴(yán)加控制。Pb雖提高合金的抗磨性和可切削性能，但會引起熱裂。鋁對硅青銅的強度和硬度有益，但使焊接性能變差。

4.錳青銅

加工錳青銅為Cu-Mn二元合金，有相當(dāng)高的力學(xué)性能，抗腐蝕、耐熱、可進行冷、熱壓力加工，多用于制造在高溫下工作的零件。

Mn可大量固溶于銅，有較高的固溶強化作用，Mn能提高銅的再結(jié)晶溫度（150~200℃）。含16.3 at.%Mn的銅合金在400℃形成面心立方晶格的有序相Cu5Mn。含25.0 at.%Mn的銅合金于450℃形成面心立方晶格的有序相Cu3Mn。

Mn提高合金的硬度與強度，伸長率開始階段隨Mn含量的提高而上升，于4%~5%Mn時達到***大值，然而后下降，但變化不大。

(1)鋅

Zn在Cu-Mn合金中的固溶度很大，有一定的固溶強化作用。

(2)鎳

Ni可固溶于Cu-Mn合金的α固溶體中，有固溶強化作用，同時提高合金的抗蝕性。Cu-20Mn-20Ni合金是一種時效硬化型銅合金，其硬狀態(tài)材料的力學(xué)性能為抗拉強度1200MPa~1300MPa，屈服強度1150MPa~1250MPa，伸長率1%~4%，維氏硬度370~410，彈性模量157GPa。

(3)錫

Sn是錳青銅中的雜質(zhì)元素之一，其***大含量為0.1%，溶于Cu-Mn固溶體α中，Sn擴大錳青銅的凝固溫度范圍。

(4)鋁、砷、硅、銻、鉛、磷、硫、鐵、鉍

以上元素都是錳青銅的雜質(zhì)，含量應(yīng)控制在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍，含2%Al的56Cu-42Mn合金是一種可熱處理強化的合金，經(jīng)固溶處理與時效后，其強度幾乎與結(jié)構(gòu)鋼相當(dāng)，并且與很強的吸震能力，比灰鑄鐵的還高30%左右，是一種既可以壓力加工又可以鑄造的合金，還有良好的可焊性，已用于制造墊片、齒輪、鋸片之類的消震零件。

(5)鉻青銅及鎘青銅

Cr及Cd均可與銅形成固溶體，而且其固溶度隨著溫度的下降而顯著減少，因此它們都有沉淀硬化作用。這兩類青銅由高的強度和硬度，抗磨、耐熱、電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率高，加工成型性能好，是制造導(dǎo)電、耐磨零件的優(yōu)選材料。

鎘是一種對人體有害的元素，在熔煉時應(yīng)注意防護其蒸氣對人的危害。鎘含量低的Cu-Cd合金時效硬化效果很小，沒有實際生產(chǎn)意義。

(6)鋁及鎂

Al與Mg可作為鉻青銅的合金元素，它們可在Cu-Cr合金表面形成一層薄而致密的與基體金屬結(jié)合牢靠的氧化物膜，提高合金的高溫抗氧化性能與耐熱性。不過Al及Mg在合金中的含量通常各不大于0.3%。

(7)錫及鈦

鉻青銅中添加一定量的Sn和Ti，可形成有時效硬化作用的TiSn金屬間化合物，對合金強度、硬度和耐熱性有益。含0.3%~0.5%Cr、0.15%~0.25%Sn、0.05%~0.12%Ti是一種可在250℃下長期使用的導(dǎo)電材料。

(8)鋯

Cr與Zr形成固溶于Cu的化合物Cr2Zr，而且其溶解度隨著溫度的降低而明顯減少，使合金的強度、硬度、耐熱性有所提高，同時對合金電導(dǎo)率的影響很小。

(9)鉿

鉿在這類青銅中的作用與Zr相似，可與Cu 形成有一定時效強化作用的銅鉿化合物。Cu-0.6Cr合金在時效后的強度隨鉿含量的上升而提高，但其電導(dǎo)率則隨鉿含量的增加而下降。含0.6%Cr與0.2%~0.6%Hf的青銅于400~450℃時效3~20h后，既有高的力學(xué)性能又有良好的電導(dǎo)率，其抗拉強度≥600 MPa，電導(dǎo)率達80% IACS。

(10)鋅與銀

鋅可溶于鉻青銅的α固溶體中，能提高合金的強度性能，而對其電導(dǎo)率的影響不大。鉻青銅添加約0.2%Ag，一方面能顯著提高合金的軟化溫度，另一方面又不降低合金的電導(dǎo)率。

(11)鉻

鉻是鎘青銅的一種有益的微量元素，少量鉻（0.35%~0.65%）對其時效強化效果有較明顯的有益影響。

(12)鐵、鉛、鉍、砷、磷

以上元素都是這兩類青銅的有害雜質(zhì)，應(yīng)嚴(yán)加控制，不得超過標(biāo)準(zhǔn)的***大值。

5.鋯青銅

在共晶溫度966℃時，鋯在銅中的極限溶解度只有0.15%，但隨著溫度的下降而急劇減少。因此鋯青銅有時效強化作用，強化相為β(Cu5Zr或Cu3Zr)。鋯青銅有高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性與耐熱性，并有良好的抗蠕變性能。在400℃以下，鋯青銅的強度雖與鋯青銅的相當(dāng)，但前者電導(dǎo)率與塑性卻比后者高。鋯顯著提高銅合金的再結(jié)晶溫度，其效果比其它元素的都大。

在含有少量Cr的鋯青銅中，會出現(xiàn)可固溶于α相中的化合物Cr2Zr，在高溫下為密集六方晶格，低溫時為面心立方晶格。Cu-0.3Zr-0.34Cr合金有較明顯的時效強化作用，因為它含有約0.64%Cr2Zr。Cu-Zr-Cr合金因Zr、Cr含量的不同，而從固溶體中單獨析出Cr2Zr或同時析出β相與Cr2Zr，起合金強化作用。砷可與Zr形成Zr-As化合物。

As可把Cu-Zr合金的共晶溫度提高到1000~1020℃，增加鋯在該溫度的溶解度而降低它在低溫下的溶解度，細(xì)化鉛青銅的晶粒，抑制合金在加熱時的晶粒長大。

銻、錫、鉛、硫、鐵、鉍、鎳等元素都是鋯青銅的有害雜質(zhì)，不得超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值。

6.鈹青銅

加工鈹青銅的正常鈹含量為0.20%~2.00%，一般還0.2%~2.7%Co或小于2.2%Ni。鈹青銅又分為兩類：①高強度合金，如C17200、C17000；②高導(dǎo)性合金，其鈹含量較低，通常不大于0.7%，如C17500、C17510、C17410。鈹含量接近12 at.%的高強度合金呈金黃色，而鈹含量較低的高導(dǎo)鈹青銅為淡紅色或珊珊金黃色。

(1)鎳和鈷

鎳和鈷是鈹青銅的合金化元素， Ni與Be可形成有序體心立方晶格的化合物NiBe，NiBe硬度高達610 MPa。NiBe可溶于α固溶體，在共溫度1030℃的***大溶解度為3.25%（0.42%Be、2.83%Ni），NiBe的溶解度隨著溫度的下降而顯著減少，故此類合金有明顯的時效硬化效果。

Cu-Be合金中加人0.2%~0.5%Ni能延緩再結(jié)晶過程、阻礙晶粒長大、大大減慢冷卻時的相變過程、抑制時效時的晶界反應(yīng)，因此少量Ni能進一步提高鈹青銅在時效后的力學(xué)性能。

不過工業(yè)鈹青銅含有少量Ni時會出現(xiàn)硬而脆的γ1相，降低合金的疲勞強度、彈性滯后和彈性穩(wěn)定性。因此，既要控制γ1相的數(shù)量又要控制其分布形態(tài)。

高電導(dǎo)率鍍青銅常含有一定的Co。它可與形成化合物CoBe及Co5Be21。CoBe屬于體心立方晶格，其顯微硬度高達443 MPa。CoBe在α固溶體中的固溶量隨著溫度的下降而減少，在共晶溫度1011℃的***大溶解度為2.7%，因而當(dāng)合金含有一定量Co，可通過固溶與時效處理提高鍍青銅的強度性能。

少量Co（0.2%~0.5%）能阻礙鈹青銅在加熱過程中的晶粒長大、延緩固溶體分解、抑制晶界反應(yīng)、避免晶界附近由于過時效而形成的組織不均勻性，從而提高合金的沉淀硬化效果。

(2)鈦

鈦可與鈹形成固溶于α固溶體的金屬化合物TiBe2，在共晶溫度825℃時的***大固溶度為3.7%，溫度下降時，其固溶度會急劇減少，因而TiBe2有沉淀硬化作用。含少量Ti的Cu-Be-Ni合金中有時會出現(xiàn)富鈦的化合物，如果呈條狀分布，會使合金在加工過程中出現(xiàn)層狀開裂。

含少量Ni的Cu-Be合金添加0.10%~0.25%Ti可使其硬脆γ1相的量減到***低限度，使合金組織均勻，一方面能改善合金的加工性能與提高疲勞強度，另一方面使時效后的材料有好的彈性穩(wěn)定性和低的彈性滯后；少量鈦既能細(xì)化鑄錠的晶粒又能細(xì)化退火材料的晶粒，降低鈹?shù)臄U散速度，減弱晶界反應(yīng)，阻礙脫溶相優(yōu)先在晶界沉淀，使合金沉淀相分布均勻，提高材料的力學(xué)性能。

(3)鎂

鎂降低鈹在固態(tài)銅中的溶解度。含2%Be的鍍青銅添加0.2%~0.5%Mg，在合金晶界上會出現(xiàn)低熔點共晶體Cu2Mg+Cu，其熔點約730℃，使材料在熱加工過程中易開裂。向QBe1.9和QBe2合金添加0.02%~0.15%Mg，不但能細(xì)化晶粒，而且會使γ1相質(zhì)點既細(xì)小又均勻地分布，提高材料的力學(xué)性能及其穩(wěn)定性。少量鎂對鈹青銅的可焊性與抗蝕性無影響。

(4)鐵

一般鈹青銅的含Fe量應(yīng)小于0.1%。鐵含量過多，不但會形成含鐵的相，增加合金的組織不均勻，降低其抗蝕性，而且會減少Be在α固溶體中的過飽和度，即降低合金的沉淀硬化效果。

鐵能細(xì)化晶粒，而且固溶的Fe能延遲過飽和固溶體分解與抑制晶界反應(yīng)。

(5)錫

少量錫能固溶于鈹青銅的α固溶體，延遲過飽和固溶體分解，顯著抑制晶界的不連續(xù)沉淀，防止過時效，故可用錫代替部分鈹，例如含1.30%Be、0.25%Co、3%Sn、1.0%Zn的銅合金的力學(xué)性能與QBe 2青銅的相當(dāng)，且有很高的可切削性能。

(6)錳

錳可與鈹形成溶于α固熔體中的化合物MnBe2，在共晶溫度782℃時的***大溶解度為7.3%，而且會隨著溫度的下降而顯著減小，因而合金有明顯沉淀硬化效果。Mn對含Be量高的鈹青銅的力學(xué)性能沒有顯著影響，但對含Be量低的合金卻有積極的作用。

(7)銀

含0.25%~0.50%Be、1.1%~1.7%Co的鈹青銅加入0.9%~1.1%Ag，既能提高合金時效后的室溫強度，又使合金保持有高的電導(dǎo)率（50%~55%）。這種合金是制造焊接電極的良好材料。

(8)硅

合金中同時含有Co與Si時，可形成CoSi、Co2Si、Co3Si5以及CoSi2等化合物，提高合金的強度。硅含量足夠大時，可與鈹形成又硬、又脆的共晶體，使材料的韌性大幅度下降。

(9)鋁

少量（0.4%~0.8%）鋁略使Cu-2%Be合金的力學(xué)性能上升。

(10)磷

磷促使Cu-Be合金晶粒在加熱過程中長大，加速固溶體分解，生成分布于晶界的易熔物，降低合金的熱硬性，提高其可切削加工性能。

(10)砷

鈹青銅中添加0.1%~0.2%As促進其晶界反應(yīng)和過時效軟化過程。

(11)鉛

鈹青銅添加0.2%~0.3%Pb，通常可顯著提高其可切削性能，如C17300合金。另外，含1.8%~2.0%Be、0.20%~0.25%Pb的鈹青銅是制造手表齒輪的良好材料。Pb加速鈹青銅的晶界反應(yīng)，促進軟化。

四、白銅

Cu與Ni形成無限固溶的連續(xù)固溶體，面心立方晶格，溫度低于322℃時，存在一個亞穩(wěn)分解的相當(dāng)寬的成分-溫度區(qū)域，向Cu-Ni合金添加第三元素諸如Fe、Cr、Sn、Ti、Co、Si、Al等，可改變亞穩(wěn)分解的成分-溫度區(qū)域范圍和位置。同時也可改善合金的某些性能。白銅除是良好的結(jié)構(gòu)材料外，還是一類重要的高電阻和熱電偶合金。

（1）鋅

鋅在Cu-Ni固溶體中的溶解度相當(dāng)大，有較大的固溶作用。

當(dāng)Ni含量一定時，提高合金的鋅含量會增強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，其抗蝕性、彈性與強度均高。

（2）鐵

Fe在Cu-Ni合金中的固溶度較小，950℃時可固溶1.8%。300℃時則劇降到0.1%。鐵可提高Cu-Ni合金的在抗蝕性與力學(xué)性能，特別能大幅度提高Cu-Ni合金抗海水沖擊腐蝕的能力。一般Cu-Ni-Fe合金的Fe含量不大于2%，否則合金有應(yīng)力腐蝕開裂傾向，若超過1%則腐蝕加劇。

（3）鋁

Al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-Al合金中會產(chǎn)生Ni3Al化合物，有明顯的沉淀硬化作用，提高合金的強度和硬度。

鋁顯著提高白銅的強度與抗蝕性。但材料的冷成形性下降。合金的Ni/Al比為8~10時，具有***佳的綜合性能。

（4）錳

白銅中的錳含量一般不超過14%。

在Cu-Ni-Mn合金中可形成MnNi化合物，具有沉淀硬化作用，Mn提高合金的強度、抗蝕性與彈性，還能提高Cu-Ni合金抗湍流沖擊腐蝕的能力，不過會略使B19合金的抗應(yīng)力腐蝕開裂的能力下降，但比Al、Si、Sn、Cr、Be等元素的影響小。

Mn能消除Cu-Ni合金中過量碳的不良影響，改善其工藝性能。Cu-Ni-Zn合金添加少量Mn，也有一定的有益作用。

（5）錫、鈹、鈦、硅、碳、鉻、鋯、碳、硼

以上元素及S、P、As、Sb、Bi等都是白銅的雜質(zhì)元素，應(yīng)控制在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍之內(nèi)。

來源：《銅合金及其加工手冊》