青铜材料特性

青铜, 主要由铜和锡组成的合金, 数千年来一直是人类历史不可或缺的.

它的优势力量, 耐腐蚀性, 多功能性使其在各个行业中无价.

但是为什么这种古老的材料在现代仍然很重要? 青铜是什么使它如此广泛使用的, 以及与其他材料相比如何?

在这个综合指南中, 我们将深入研究特征, 等级, 申请, 并适当照顾青铜探索

为什么它仍然是从 海军陆战队 和 航天 到 艺术 和 工程.

1. 什么是青铜?

铜主要是 铜和锡合金, 通常以 90% 铜和 10% 锡.

然而, 该合金还可以包含少量其他元素 铝,

磷, 锰, 硅, 或者 铍 提高特定特性（例如强度）, 耐腐蚀性, 或戴阻力.

构图中的这种灵活性使青铜具有广泛的理想特征，这些特征会根据预期的应用而变化.

历史意义

在此期间引入青铜材料 青铜时代 (大约 3300 到 1200 公元前) 标志着人类历史上的关键点.

青铜工具和武器的开发不仅改变了日常生活，而且为以后的技术进步奠定了基础.

考古发现, 例如青铜 武器, 工具, 和 硬币, 突出材料的多功能性和重要性.

青铜的抵抗腐蚀和易于铸造的能力使其成为古代文明的革命性材料.

基本构图

• 铜: 提供 延性, 力量, 和 抵抗腐蚀.
• 锡: 增强 硬度 和 流动性 合金.
• 其他元素: 合金元素，例如 磷 和 铝 用于改善特定特征, 喜欢 增加强度 或者 耐腐蚀性.

2. 青铜的特性

青铜是一种用途广泛的材料, 以其机械性能而闻名, 耐腐蚀性, 和出色的可加工性.

机械性能

• 力量和硬度: 青铜合金比纯铜更强大，更硬, 这是它们在工业应用中广泛使用的主要原因之一.
  例如, 磷青铜, 通常包含 0.1% 到 0.35% 磷, 以其著名 高拉伸强度 (到 500 MPA) 和 疲劳性抗性.
  这使其非常适合重型应用, 例如 弹簧, 齿轮, 和 衬套.
  黄铜 和 铝, 同时也很强, 通常不提供相同水平的硬度和耐磨性,
  这使得青铜成为许多苛刻环境的优越选择.
• 延展性和可延展性: 铜牌都表现出 延性 和 锻造性, 意味着它可以容易形状, 投掷, 并加工而不会破裂或破裂.
  该属性使铜牌非常适合创建复杂和详细的零件, 例如 装饰物品, 电连接器, 或者 艺术雕塑.
  在压力下维持结构完整性的能力是铜牌通常使用的原因之一 高压力环境.

耐腐蚀性

• 特殊的耐腐蚀性: 铜牌最有价值的特性之一是 抵抗腐蚀, 特别是在诸如此类的恶劣环境中 咸水 和 水分丰富 状况.
  与众不同 铁 或者 钢, 当暴露于氧气和水分时，会随着时间的流逝而锈蚀和降解, 青铜自然形成保护性 铜绿 在其表面上.
  这个古铜色充当 障碍 进一步腐蚀, 即使暴露于恶劣的条件，也有效防止材料退化.

较高量的青铜合金 铝, 喜欢 铝青铜, 特别提供 出色的耐腐蚀性, 特别是在海洋申请中.
例如, 铝青铜通常用于 海洋螺旋桨, 船配件,
和 航空航天组件 由于它能够承受长时间暴露于盐水而没有明显磨损或损坏的能力.

• 铜绿的形成: 随着时间的推移, 青铜形成一个绿色的棕色表面层 铜绿, 主要由 铜碳酸盐 和 氧化铜.
  这首古铜色不仅使其具有标志性的美学外观, 但这也可以保护基础金属免受进一步的腐蚀.

导电性和导电性

• 导热率: 青铜进行热量井, 但不如 纯铜.
  虽然铜仍然是高热转移应用的首选材料 (例如热交换器或散热器),
  青铜的 中等导电性 仍然使其成为可行的选择 散热器 和热调节很重要但不需要极端电导率的组件.

例如, 青铜合金 经常使用 海洋发动机 或者 工业机械 在哪里 耐热性 和 热稳定性 是必不可少的,
如果需要一定程度的散热，而无需纯铜的特殊电导率.

• 电导率: 尽管 青铜 不匹配 铜 用于电导率, 它仍然是电力的有效导体, 特别是在 低压应用.
  铜通常被选择 电触点, 连接器, 和 换向者, 其中需要适度的电导率与高耐用性和耐腐蚀性相结合.

戴阻力

铜牌以其著名 低摩擦特性 和 出色的磨损性, 使其成为定期零件相互作用的应用的理想选择.
这 自润滑性质 青铜减少磨损, 延长机械组件的寿命.

• 申请: 铜通常在 轴承, 齿轮, 阀, 和 衬套, 高接触压力和频繁运动的地方.
  轴承铜 (Sae 660), 例如, 广泛使用 汽车 和 工业机械 因为它减少了运动部位之间的摩擦和磨损.
• 低摩擦: 这 低摩擦 青铜的特性不仅可以改善机械零件的性能，还可以减少由于摩擦而产生的热量,
  导致 更好的效率 和 较长的运营寿命 机械组件.

其他值得注意的属性

• 听起来很衰弱: 青铜合金, 尤其 磷青铜, 表现出色 声音阻尼 品质.
  这些合金经常用于 乐器 (例如 吉他弦 和 鼓声) 因为它们能够以受控的方式吸收和反射声音.
  这 高弹性 这些合金允许在产生声音的应用中最佳性能.
• 可加工性: 铜牌比许多其他金属更容易机械, 包括钢和铝, 由于它的 延性 和 锻造性.
  可以 投掷, 铣削, 和 加工 进入相对较低的难度的复杂形状.
  这使其成为创建的理想选择 精密零件, 艺术对象, 和 工业组件 需要复杂的几何形状.
• 非扇形: 与钢等金属不同, 撞击时会产生火花, 青铜是 非扇形,
  使其成为应用程序的更安全选择 危险环境 喜欢 石油钻机, 化学植物, 和 采矿业务.

3. 青铜合金的类型

青铜合金有各种成分, 每个量身定制以满足不同行业的特定需求.

磷青铜 (CUSN6至CUSN12)

作品: 主要是铜 4-12% 锡和 0.01-0.35% 磷.

特性:

• 力量和疲劳性: 磷的添加增加了合金的强度和抗疲劳性.
• 耐腐蚀性: 提供出色的耐腐蚀性, 特别是在海洋环境中.
• 戴阻力: 高磨损阻力使其适合经历重大摩擦的组件.
• 可加工性: 由于其在铸造过程中的流动性和易于工作性而导致的可加工性良好.

铝青铜 (cual9fe3ni2)

作品: 铜与 7-11% 铝, 到 3% 铁, 然后 2% 镍.

特性:

• 高力量: 出色的拉伸强度, 有时超过 700 MPA.
• 耐腐蚀性: 对腐蚀的出色抵抗力, 特别是在海水和酸性环境中.
• 抗温度: 与许多其他青铜相比，可以承受更高的温度.
• 硬度: 硬度增加有助于更好的耐磨性.

硅青铜 (CUSI3)

作品: 铜与 1.5-4% 硅和少量锰和铁.

特性:

• 耐腐蚀性: 极好的耐腐蚀性, 特别是在盐水.
• 力量: 良好的机械强度，拉伸强度为周围 480 MPA.
• 延性: 高延展性可以轻松形成和加工.
• 非磁性: 适用于磁干扰不良的应用.

铍青铜 (Cube2)

作品: 铜与 2-3% 铍，有时少量钴或镍.

特性:

• 高力量: 极强的拉伸强度达到 1400 MPA.
• 电导率: 出色的电导率和热导率.
• 非扇形: 撞击时不会产生火花, 使其安全用于爆炸性环境.
• 疲劳性抗性: 优质疲劳性, 循环载荷下组件的理想选择.

轴承铜 (Sae 660)

作品: 铜与 7-11% 锡, 加上少量锌, 带领, 和磷.

特性:

• 戴阻力: 在轴承应用中优化了最小的磨损.
• 润滑保留率: 保留润滑剂的良好能力, 减少摩擦.
• 可加工性: 易于机械形状.

锰青铜 (cuzn40mn2pb1)

作品: 大约 40% 锌, 2% 锰, 和 1% 带领.

特性:

• 力量: 高拉伸强度, 经常在周围 550 MPA.
• 耐腐蚀性: 在各种环境中对腐蚀的良好抵抗力.
• 戴阻力: 通过包含锰和铅来增强.
• 可加工性: 铅提高可加工性, 允许更轻松的切割和塑造.

铅铜 (CUSN10PB10)

作品: 大约铜 10% 锡和 10% 带领.

特性:

• 可加工性: 铅可显着增强可加工性, 使切割和塑形变得更容易.
• 戴阻力: 铅也有助于改善运动部件的耐磨性.
• 耐腐蚀性: 中等腐蚀性, 适合不太积极的环境.

4. 青铜的优点和缺点

像任何材料一样, 青铜具有其优点和劣势. 它的独特属性使其成为特定应用的绝佳选择, 但这可能并不总是在每种情况下的理想选择.

青铜的优势

高腐蚀性

青铜对腐蚀具有高度抗性, 特别是在 咸水 和 水分丰富的环境.
保护性的形成 铜绿 表面充当保护材料免受进一步降解的屏障.
这使铜牌成为 海洋应用, 包括 螺旋桨, 海洋硬件, 和 船配件.

关键事实: 青铜合金, 特别是那些 铝 或者 磷, 可以在海水中持续数十年，而不会严重恶化.

耐用性和寿命

铜牌以其 寿命长 和能够承受的能力 磨损.
它很棒 疲劳性抗性 和 耐磨性 使其非常适合高压力环境, 包括重型机械, 齿轮, 轴承, 和 衬套.

例子: Sae 660 轴承铜 通常在 汽车 和 工业机械 申请
因为它可以在极端负载下运行并长期保持顺利运行.

低摩擦和自润滑

铜符 低摩擦特性, 减少运动部件的磨损并最大程度地减少润滑需求.
这对于像这样的组件特别有益 轴承 和 齿轮, 摩擦力是一个关注的地方.

关键优势: 由于材料的自润滑能力而降低了维护成本.

锻造性和可加工性

青铜是相对的 容易铸造, 机器, 和 锻造. 它的锻造性使其可以将其塑造成复杂而详细的形式而不会破裂.
这使其成为首选的选择 自定义组件, 精密零件, 甚至 艺术雕塑.

例子: 青铜是创建的流行材料 雕像 和 奖牌, 例如 奥斯卡雕像,
因为它很容易被模制成复杂的形状并随着时间的推移保留细节.

美学吸引力

自然 金棕色 青铜色的色调, 结合其形成A的能力 绿色铜绿 随着时间的推移, 给它一个独特而吸引人的外观.
这不仅使青铜成为一种功能材料，而且使铜器成为一种备受追捧的材料 艺术, 雕塑, 和 装饰物品.

例子: 许多著名的艺术和古迹作品, 例如 思想家 经过 奥古斯特·罗丹（August Rodin）, 由于他们的 审美和历史价值.

青铜的缺点

与其他金属相比，成本更高

青铜材料通常比 钢 和 铝. 高成本通常与它的成本有关 铜 内容, 价格波动.

对于严格预算限制的项目, 这 青铜的成本 与其他提供类似机械性能的材料相比，以较低的成本提供类似的机械性能的吸引.

例子: 青铜材料成分 机械 或者 消费产品 可能会增加整体生产成本, 特别是在大众生产环境中.

某些形式的脆弱性

虽然青铜通常坚固耐用, 它可以变成 脆 在某些合金组合中, 特别是在 高领 青铜.

脆性 可能导致 破裂 在高压力或影响下, 这限制了材料对某些高压力应用的适用性，而电阻是至关重要的.

例子: 铅的青铜合金, 虽然非常适合可加工, 与其他更延性材料相比，在高影响力条件下可能更容易破裂.

在极端条件下的力量有限

虽然青铜在大多数应用中都坚固耐用, 它不是 像钢一样坚固 在高负载或高温环境中.

钢合金的表现优于青铜 抗拉强度 和 弹力 当暴露于极限或温度时.

因此, 青铜材料通常不使用 重工机械 这需要最大的力量.

例子: 对于需要高拉伸强度和结构完整性的施工应用, 钢 或者 钛 可能比青铜更适合.

对酸性环境敏感

而在大多数环境中，青铜对腐蚀具有抵抗力, 它可能容易 酸性条件下的腐蚀.

当暴露于酸 (例如。, 硫酸或盐酸), 青铜材料可以体验 降解 和 点缀, 会破坏其结构完整性.

例子: 青铜不是理想的选择 化学加工设备 暴露于强酸很常见的地方.

在这些环境中, 材料 不锈钢 或者 钛 可能更合适.

需要在室外环境中进行适当的维护

铜制随着时间的推移形成保护性铜绿, 必须维护此层以确保材料的寿命.

在高度 污染 或者 工业的 环境, 铜绿可能需要定期清洁或涂层才能保持其保护性能.

此外, 在某些环境条件下，青铜会变色或污损, 需要定期护理才能保留其审美品质.

例子: 在 户外雕塑 或者 建筑要素, 可能需要定期清洁或恢复铜绿，以保持青铜的外观并防止进一步恶化.

摘要表: 青铜的优点和缺点

优势	缺点
高腐蚀性 (特别是在盐水)	与其他金属相比，成本更高
在恶劣环境中的耐用性和寿命	某些形式可能很脆弱
低摩擦和自润滑特性	在极端条件下的力量有限
锻造性和可加工性	对酸性环境敏感
美学吸引力和美学寿命	需要在室外环境中进行维护

5. 青铜的应用

青铜的多功能性源于其独特的力量结合, 耐用性, 耐腐蚀性, 和审美吸引力.

工程和制造

齿轮, 轴承, 和阀

铜牌最重要的优势之一在于其耐磨性和低摩托特性.

齿轮等组件, 轴承, 阀门从这些属性中受益匪浅.

例如, 青铜衬套可以承受高水平的压力，同时保持平稳的操作, 减少运动部件的磨损.

这使得在可靠性和效率至关重要的机械中必不可少的青铜材料必不可少.

• 齿轮: 用于变速箱, 传送带系统, 和汽车传输.
• 轴承: 通常在电动机和泵等旋转设备中发现.
• 阀: 在管道和工业过程中调节流体流量的理想.

精密零件

可以将青铜加工成复杂的形状而不会失去结构完整性的易度性使其非常适合精确组件.

像衬套这样的物品, 洗衣机, 电气连接器依赖铜的锻造性和电导率.

此外, 它的非磁性特性使其适用于敏感的电子设备.

• 衬套和垫圈: 在机械组件中减少摩擦和磨损至关重要.
• 电连接器: 对它们的电导率和抵抗力有益.

海洋和航空航天

恶劣环境中的耐腐蚀性

铜牌对腐蚀的特殊抵抗力, 特别是在盐水, 使其非常适合海洋和航空航天应用.

是淹没水下还是暴露于大气元素, 青铜组成部分可以在长时间内保持其完整性.

在维护访问可能有限或昂贵的环境中，这种耐用性至关重要.

• 海洋硬件: 螺旋桨, 舵, 和船只紧固件.
• 航空航天组件: 轴承, 括号, 和飞机的紧固件.

艺术和雕塑

美学吸引力和寿命

艺术家和雕塑家喜欢富裕的青铜材料, 金色及其发展的方式随着时间的流逝而形成保护性铜绿.

这种自然的衰老过程增强了艺术品的性格并防止进一步的腐蚀.

而且, 青铜的耐用性确保雕塑可以承受室外条件, 保存世代相传的文化遗产.

• 雕像和古迹: 户外雕像, 纪念纪念碑, 和公共艺术装置.
• 奖牌和硬币: 历史上用于铸造货币和奖项, 仍然因声望而受到青睐.

其他应用程序

乐器

铜牌的共鸣品质使其成为乐器的绝佳选择. 钹, 铃铛, 和用铜制成的锣产生了充满活力的, 清晰的声音会产生良好的共鸣.

合金的硬度有助于乐器的寿命和声音质量.

• c骨和铃铛: 在乐团中发现, 乐队, 和打击乐团.
• 锣: 用于传统音乐和礼仪活动.

装饰和建筑元素

超越功能用途, 青铜为建筑设计增添了优雅和精致.

门把手, 灯具, 和装饰面板受益于材料的视觉吸引力和对环境因素的抵制.

• 建筑固定装置: 门硬件, 窗口配件, 和观赏细节.
• 装饰面板: 内部和外墙覆层, 栏杆, 和栏杆.

6. 青铜制造和加工

用青铜材料制作是一个复杂的过程，可以结合艺术技能和技术精度.

铸造过程

沙子铸造

砂铸造是青铜制造中最古老，最广泛使用的方法之一.
在此过程中, 由沙子形成模具, 然后将熔融青铜倒入模具中以形成.
此方法是生产复杂形状和大零件的理想选择. 它创建详细雕塑的能力
工业组成部分使其成为各个行业的必不可少的技术, 包括艺术和制造.

投资铸造

也称为失去蜡铸, 投资铸造是一种更精确，更详细的方法. 该过程从蜡创建模式开始, 涂有陶瓷外壳.

一旦壳变硬, 蜡融化了, 然后将熔融的青铜倒入留下的腔.

该技术允许创建复杂而复杂的设计, 使其非常适合艺术和工业应用中的精确组件.

加工技术

转身

转弯是一个加工过程，其中旋转工件由切割工具塑造.

该技术通常用于创建圆柱形形状, 例如轴或杆, 并添加详细的功能，例如凹槽或线程.

铜牌的延展性使其非常适合转弯, 允许创建具有光滑饰面的详细组件.

铣削

铣削涉及旋转切割器以从工件中去除材料. 它用于生产平坦的表面, 口袋, 和青铜老虎机.

铣床可以高精度工作, 允许制造商创建复杂的模式和复杂零件所需的特定尺寸.

技术的整合

铸造和加工技术的融合为创建各种青铜产品提供了灵活性.

无论是制作精心制作的青铜材料雕塑还是产生高性能的机械组件,

这些过程对于确保每件作品都以适当的精度和耐用性平衡而制造至关重要.

7. 青铜与其他材料的比较

经常将青铜材料与其他金属（如黄铜）进行比较, 铜, 铝, 和钢铁，因为它与他们共享了几个属性,

但也具有独特的特征，使其适合特定应用.

青铜与. 黄铜

青铜和黄铜都是 基于铜的合金, 但是它们在组成方面有很大差异, 特性, 和申请.

1. 作品:

• • 青铜 主要由铜和锡组成, 但是它也可以包含少量其他元素 铝, 磷, 锰, 和 硅.
  • 黄铜 主要由铜和 锌, 锌含量通常从 5% 到 45%.

2. 耐腐蚀性:

• • 青铜 具有优势腐蚀性, 特别是在 海洋环境, 因为 锡 内容使其不易盐水腐蚀.
  • 黄铜 也耐腐蚀, 但是它更容易 消毒, 锌在某些条件下浸出的过程, 留下多孔结构.

3. 力量和耐用性:

• • 青铜 倾向于更高 抗拉强度 和 戴阻力, 使其成为高压力应用程序的更好选择 轴承, 齿轮, 和 海洋硬件.
  • 黄铜, 虽然更具延展性，更容易形成, 是 柔软 与青铜相比，耐用性较低, 这限制了其在重型应用中的使用.

铜 vs. 青铜

铜和青铜都是 基于铜的材料, 但是增加 锡 (和其他合金元素) 显着改变青铜的特性.

1. 力量和硬度:

• • 青铜 是 更难 和 更强 比纯铜, 这使其更适合需要 结构完整性 和 戴阻力.
  • 铜 更具延展性和 可延展, 这意味着它可以轻松地形状和变形而不会破裂.
    然而, 这是 柔软 比青铜，不适合重型应用.

2. 耐腐蚀性:

• • 铜 有 良好的耐腐蚀性 但更容易 氧化 暴露在空中, 形成 绿色铜绿 (氧化铜).
  • 青铜 抵抗腐蚀比铜更好, 特别是在 咸水 和工业环境.
    青铜中的锡产生保护性氧化物层，可增强其耐用性.

铝 vs. 青铜

青铜和铝都广泛使用 工业的 和 消费者 申请, 但是他们在 力量, 重量, 和 耐腐蚀性.

1. 重量:

• • 铝 很多 打火机 比青铜. 这使铝成为应用程序的理想选择 重量 是关键因素, 例如 航天, 汽车, 和 运输.
  • 青铜, 虽然比铝重, 优惠 更大的力量 并首选 高压力 申请.

2. 耐腐蚀性:

• • 铝 很棒 耐腐蚀性 由于其表面形成了氧化物层, 使其非常适合使用 海军陆战队 和 户外的 环境.
  • 青铜 也对腐蚀具有高度耐药性, 特别是在 咸水,
    在需要在海洋环境中延长耐用性的应用中，通常超过铝.

3. 力量和磨损性:

• • 青铜 具有优越性 戴阻力 和 力量 与铝相比.
    这使其成为更好的选择 轴承 和 机械组件 需要承受很大的磨损.
  • 铝 通常更柔软，更容易受到 磨损 比青铜, 尽管它在许多需要较轻材料的应用中表现良好.

青铜与. 钢

钢是工程和建筑中最常用的材料之一, 但是铜牌在特定应用中提供了明显的优势.

1. 力量和韧性:

• • 钢 通常是 更强 和 更坚强 比青铜, 特别是 抗拉强度.
    钢合金喜欢 碳钢 和 不锈钢 可以承受更高的负载和压力, 使它们成为结构和重型应用的首选材料.
  • 青铜 材料的强度低于钢，但可以补偿上优 耐腐蚀性 和 戴阻力, 特别是在盐水和海洋条件下.

2. 耐腐蚀性:

• • 钢 容易发生 锈 当暴露于水分时, 需要涂料或治疗 镀锌 或者 不锈钢 合金以增强抗性.
  • 青铜 自然会抵抗腐蚀, 特别是在 海洋环境, 使其成为理想的选择 水下 和 海军陆战队 申请.

3. 可加工性:

• • 钢 与青铜相比，更难加工, 更容易施放并将其变成复杂的形状.
  • 青铜 很棒 可加工性 可以 投掷 和 铣削 进入详细的组件，没有破裂的风险, 使其成为吸引人的选择 精密零件.

比较摘要表

材料	力量	耐腐蚀性	可加工性	成本	申请
青铜	中度至高	高的 (特别是在海洋环境中)	出色的	缓和	轴承, 衬套, 海洋硬件, 艺术
黄铜	缓和	缓和	出色的	低的	乐器, 管道, 装饰物品
铜	低至中等	缓和	出色的	缓和	电线, 管道, 硬币
铝	低至中等	高的 (特别是在海洋环境中)	好的	低的	航天, 汽车, 运输, 建造
钢	高的	低的 (需要涂料)	中度至困难	低的	结构成分, 机械, 重型设备

8. 结论

青铜是一种独特而多才多艺的材料，结合了强度, 耐腐蚀性, 戴阻力, 和可加工性.

无论您考虑用于实用工程应用的青铜材料还是审美品质,
其广泛的属性可确保它仍然是各个行业中高价的材料.

常问问题

问: 青铜比黄铜要贵?

一个: 是的, 由于其优越的强度，青铜通常成本更高, 耐腐蚀性, 以及生产过程的复杂性.

问: 比钢轴承更好的青铜?

一个: 由于其低摩擦力，在许多轴承中首选铜, 戴阻力, 和自润滑特性, 使其成为许多机械应用程序的更好选择.

问: 可以铜锈?

一个: 铜在传统意义上并不生锈，而是产生保护性的铜绿，使其免受腐蚀.

问: 什么是清洁青铜的最佳方法?

一个: 清洁青铜, 用软布和温和的肥皂与水轻轻擦拭. 避免使用会损坏表面的磨料清洁器.

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