[科普中国]-铬青铜

化学成分

铬青铜化学成分，见下表1。

表1 铬青铜化学成分（质量分数，不大于）（%）1

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性能物理性能（1）热学性能

液相线温度：1075~1080℃；

固相线温度:1070~1073℃；

比热容：20℃时为385J/（kg.℃）；

热导率：TBOO状态，20℃时为171W/（m.℃）；THO4状态，20℃时为324W/（m.℃）。

线膨胀系数：QCr0.5合金20~100℃平均线膨胀系数α1=17.64*10-6/℃。

（2）质量特性

QCr0.5合金20℃时密度为8890kg/m3。

（3）电性能

导电率：TBOO状态（固溶态），20℃时为40%IACS；THO4状态（固溶-冷加工-时效态），20℃时为80%IACS。

电阻率：THO4状态（固溶-冷加工-时效态），20℃时为0.0216uΩ.cm。

电阻温度系数：20~100℃为0.0033/℃。1

化学性能耐腐蚀性能：耐蚀性类似纯铜，抗电蚀性能优于纯铜。

抗氧化性能：合金高温抗氧化性能良好，铬青铜高温氧化性能，见下表2。

表2 铬青铜高温氧化性能

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力学性能表3 C18200、C18400和C18500铬青铜合金典型力学性能1

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①载荷下延伸0.5%；②500℃时效3h；③450℃时效3h。

工艺性能（1）熔炼与铸造工艺

铬青铜合金通常采用中频感应电炉熔炼。熔池用60%~70%硼砂加30%~40%玻璃组成溶剂覆盖，也可采用煅烧木炭覆盖，采用磷脱氧铜。铬以Cu-Cr中间合金或金属铬形式加入。烟灰覆盖下进行半连续铸造，浇注温度为1300~1360℃。

（2）成形性能

铬青铜合金冷、热加工性能良好，可进行挤压、热轧、锻造（要求锻后进行固溶处理）等热加工，热加工温度为820~930℃。固溶、退火或适当拉拔状态下，可进行拉拔、冷轧、镦锻、型锻或弯曲等冷加工。

（3）焊接性能

铬青铜合金能锡焊、银焊和钎焊，易于进行气体保护电弧焊，对散热好焊接部位采用电子．束焊接效果好。熔焊和硬钎焊会降低热处理后材料获得性能，这种焊接通常用于软状态，并随之施以必要热处理。软钎焊性能良好，不推荐氧乙炔焊、保护金属弧焊、电阻点焊和电阻缝焊。

（4）切削加工与磨削性能

铬青铜合金切削加工性为易切削黄铜HPb63-320%。切削时使用含20%铅油矿物油作冷却润滑剂。1

热加工及热处理规范热加工温度范围：800~925℃；

固溶处理：980~1000℃，10~30min，水淬；

时效处理：425~500℃，2~4h，空冷。1

主要特点铬青铜室温及400℃以下具有较高强度和硬度，导电性和导热性好，加工成形性能良好。

主要应用铬青铜广泛用于电气设备高温导电耐磨零件。主要用途有：电动机整流子、集电环、高温开关、电焊机电极、滚轮、夹持器、以双金属形式使用刹车盘、圆盘及其他要求高导热、导电率、高热强性零部件。1

一种RECo铬青铜工艺条件试验条件熔炼设备： 0.5 t中频电磁感应电炉。

原材料：质量分数为99.99% 纯铜， 99.95% 纯铬， 99.98% 纯钴，48%铈的混合稀土。

辅助材料： 10%磷-铜合金，金属纯镁，电石，硼砂，木炭，碎玻璃。

熔炼工艺要点及分析1熔炉及工具准备

熔炼炉为250kg感应电炉，筑炉（炉衬材料为98%石英砂+2%硼酸）后刷涂料，然后将其彻底烘干。

熔炼工具：钟罩、压漂、搅棒等工具涂刷涂料。凡是与金属接触的各种熔炼工具必须刷好涂料彻底烘干，浇注包刷好涂料后彻底烘干待用。

炉前检验模具：含气量检验模具（标准试样）和弯角检验模具（标准试样）以及基尔试样模具（标准试样）刷好涂料后彻底烘干。

2炉料准备

金属炉料纯铜剪切为100mm×100mm~200mm块状（视熔炉口径大小） ，块度过大容易造成棚料现象而延长熔炼时间，且容易产生氧化损失。纯铬脆而熔点高（1857℃） 破碎成10mm以下的颗粒状，易于快速熔化。纯钴板熔点较高（1490℃） 破碎成20 mm×20 mm小块，易于熔化。混合稀土熔点低，易燃烧，切割成50mm×50mm大小块状或粒状，切割稀土时应间歇慢速防止燃烧，切割后放置在煤油中保存。辅助炉料电石破碎成10mm以下的颗粒状，电石极易受潮应在干燥环境下放置，受潮后的电石（表面粉化）千万不可加入炉中。木炭块度破碎成20mm左右的颗粒即可。硼砂应在880℃温度下去除结晶水后结块，块度控制在50mm左右。碎玻 璃块度不大于100mm。过大块度的金属炉料不利于合金熔化，有时还发生棚料现象，但金属炉料块度过小时在预热过程中容易产生氧化现象。块度较小的辅助炉料（覆盖剂）能很快地铺展覆盖液态金属，块度过大时不利于快速覆盖液态金属。

3炉料及工艺装备预热

3.1 金属炉料

纯铜预热至500~600 ℃时准备待用，可用明火或者预热炉预热，若用明火预热，时间不得超过30min，否则会产生氧化现象。纯铬颗粒预热至200~300 ℃时用紫铜皮包裹，每包质量不大于1.0 kg。 纯钴预热采用慢热，最好用电阻炉预热至100～200 ℃时用紫铜皮包裹，因纯钴在较高的温度（300℃以上）预热会与空气中的氧发生反应而损失。混合稀土容易氧化和燃烧，用紫铜皮包裹后放在炉台预热即可，但要时刻检查预热温度，防止过热燃烧。

3.2 辅助炉料

电石和木炭（事先干燥）可不预热，碎玻璃预热至50~100 ℃待用，硼砂去除结晶水后使用，含气量试样和弯角试样模具预热至40~60 ℃待用，浇注包预热至800 ℃以上时待用。

3.4熔炼

一切准备工作就绪后熔炉坩埚预热至500 ℃以上时加料熔炼（所有炉料不得冷态加入） 。首先在坩埚底部放入电石、木炭、碎玻璃和硼砂（电石∶木炭∶碎玻璃∶硼砂=40∶40∶15∶5） ， 厚度以覆盖液态金属100 mm以上为宜，然后加入五分之四预热后的纯铜（另五分之一在熔炼后期调节液态金属温度）快速熔化，纯铜被熔化为液态时自然沉降在坩埚底部，覆盖剂漂浮在液态金属上部，完全覆盖铜液，注意观察液态金属表面，当覆盖剂不足100mm时补加至100mm以上，此过程保持至熔炼结束。待熔炼温度达到1200～1250℃时用钟罩加入三分之二磷铜（总加入量占铜液质量的0.3%~0.5%） 预脱氧，然后，分别将预热好的铬和钴加入到距铜液底部三分之一处，铬（7.19g/cm3）的密度较小用普通钟罩直接加入即可；钴（8.9 g/cm3）的密度与铜相差无几，加入时防止沉降于坩埚底部而难以熔化，用带有封口装置的钟罩分批加入，为了使高熔点的铬（1857 ℃） 、 钴（1490℃） 迅速熔化在液态金属中且减少氧化，用装有铬、钴的钟罩在液态金属中做缓慢的圆周性移动，直至铬、钴金属完全熔化在铜液中；然后用剩余的五分之一的纯铜调节液态金属温度，当温度调节至1200 ℃左右时，再加入剩余三分之一的磷铜二次脱氧，之后分分2~3次用钟罩加入混合稀土，最后用钟罩将纯镁（总加入量占铜液质量的0.1%~0.3%） 压入至距离坩埚底部五分之一处缓慢搅动精炼、排气、清渣，完成以上工序后静置5~10min， 让液态金属中的气体和氧化渣充分上浮，待液态金属温度达到1180~1200℃时质量检验。2

与铍青铜相比A、抗应力松弛性能高，热稳定性好，时效范围宽，成品率高，可在高温下长期使用（100℃-250℃）。直立性能尤佳。

B、导电性能好，电导率≥80%IACS。

C、良好的耐蚀性能。

D、电镀性能好。

E、无毒性，适用于卫生洁具模、食品模。

应用例：模芯、食品模、卫生洁具模、注塑机注塑嘴等。

铬青铜内加入微量（≤0.01）锆。具有良好的导电性，导热性，高的硬度，耐磨，抗爆，抗裂性以及软化温度，使用时损耗少，焊接总成本低，适合作为熔接焊机的电极及有关零件。

铍青铜有加工铍青铜和铸造铍青铜之分。常用的铸造铍青铜有Cu-2Be-0.5Co-0.3Si，Cu-2.6Be-0.5Co-0.3Si，Cu-0.5Be-2.5Co等。加工铍青铜含铍量控制在2%以下，国产铍铜加入0.3%的镍，或加0.3%的钴。常用的加工铍青铜有：Cu-2Be-0.3Ni，Cu-1.9Be-0.3Ni-0.2Ti等。铸造铍青铜则用于防爆工具、各种模具、轴承、轴瓦、轴套、齿轮和各种电极等。加工铍青铜主要用作各种高级有弹性元件，特别是要求良好的传导性能、耐腐蚀、耐磨、耐寒、无磁的各种元件，大量用作膜盒、膜片、波纹管、微型开关等。3