铜及铜合金是当今应用最广泛的工程材料之一。 其价值在于铜所具备的一系列罕见特性，包括高导电性和导热性、良好的耐腐蚀性、优异的切削加工性、延展性以及实用强度。由于可以通过调整成分和制造工艺来改变这些特性，因此铜可以针对各种应用进行定制，应用范围涵盖电线电缆、船舶五金、热交换器以及建筑饰面等领域。
下文将依次探讨铜的主要性能，并说明每项性能如何影响材料的选择。
在所有常见的工程金属中，铜的导电性最高，这也是它在电气和电子应用领域占据主导地位的主要原因。即使对铜进行强化处理，其导电性也能得以保持。 添加银或其他特定元素可以提高强度和抗软化性能，同时仅使导电率略有降低，这使得此类合金适用于既需承载机械载荷又需耐受高温的导体。
热导率也呈现类似的规律。铜合金常被选用于传热应用中，而在要求更苛刻的工作条件下，其良好的耐腐蚀性可以抵消因增加合金成分而导致的热导率降低。这种平衡在冷凝器和热交换器等部件中尤为重要。
铜及其合金在外观上独具特色，其中许多正是因其色泽而被专门选用。其色泽范围从纯铜的鲑鱼粉色，到黄色、金色和绿色，再到风化表面呈现的深青铜色。这些表面处理效果持久耐用，即使在恶劣的腐蚀环境下，也能相对容易地进行处理和维护。
因此，铜合金被广泛应用于装饰和建筑领域，既可保持其天然形态，也可经过金属电镀处理。暴露在大气中会逐渐形成绿色或青铜色的表面；如果需要立即呈现一致的古旧外观，某些产品形式还提供预氧化处理的合金。
耐腐蚀性是铜的一项显著特性。所有铜合金都能抵抗淡水和蒸汽的腐蚀，并在大多数农村、海洋和工业环境中表现良好。铜还耐受盐溶液、土壤、非氧化性矿物、有机酸和碱性溶液。
但也有重要的例外。铜会受到大多数氨、卤素、硫化物、含氨离子溶液以及硝酸等氧化性酸的腐蚀，且铜合金对无机酸的耐腐蚀性较差。 铜所具备的耐腐蚀性源于金属表面形成的附着膜。这些膜具有较强的阻隔性，能保护底层母材免受进一步侵蚀，因此在选用铜材时，了解使用环境至关重要。
铜具有很高的延展性，虽然冷加工会降低这种延展性，但通过退火可以完全恢复。 退火既可以作为专门的热处理工艺进行，也可以在焊接或钎焊操作过程中顺带完成。由于加工热会使经冷作硬化处理的材料局部软化，因此在设计和加工过程中应考虑这一影响。
铜的强度是通过特定的冶金机制形成的。通常采用四种方法：应变硬化、固溶强化、沉淀硬化和分散强化。 第五种机制——自旋odal分解——在工业上也有应用，但仅限于某些铜-镍-锡合金。实际上，高铜合金通常会结合其中两种或多种机制，从而获得比任何单一方法所能提供的更高的力学性能。
表1. 铜的性能如何转化为工程应用
属性
益处
应用
高导电性
高效的电流传输
电气布线
高导热性
高效热传导
热交换器
耐腐蚀性
更长的使用寿命
船用五金件
延展性
易于成形
管材、管道
可加工性
制造速度更快
精密部件
强度
可靠的承重性能
工业设备
本文介绍了决定铜在使用中性能表现的各项特性。铜系列中的其他指南则阐述了这些特性的来源及其定义方式。《铜牌号》一文解释了该金属如何被划分为六个合金家族，每个家族所呈现的特性平衡各不相同。 《铜规格》介绍了用于确定材料确切成分和形态的命名体系，而《铜标准》则阐述了规范这些命名的框架。这两者共同将性能与成分、命名及标准联系起来。
铜作为一种材料，兼具高导电性和导热性、良好的耐腐蚀性、优异的切削加工性、延展性以及实用强度。由于这些性能可通过合金化与加工进行调整，因此铜可适应极其广泛的应用领域。
是的。在常见的工程金属中，铜的导电性最高。添加银或其他元素可以在保持其大部分导电性的同时，提高强度并增强抗软化能力。
铜能耐受淡水、蒸汽、海水、土壤、有机酸和碱性溶液。然而，它会受到氨和含氨溶液、卤素、硫化物以及硝酸等氧化性酸的腐蚀，且铜合金对无机酸的耐受性较差。
铜合金暴露在大气中时，会在表面形成附着性薄膜，从而改变其外观，通常会产生绿色或青铜色的氧化层。这些薄膜还能保护母材免受进一步腐蚀，因此这种颜色变化通常是有益的。
通过退火可以恢复延展性。这既可以通过专门的退火工艺有针对性地实现，也可以通过焊接或钎焊过程中产生的热量顺带实现。
四种常见的方法是应变强化、固溶强化、沉淀强化和分散强化。第五种方法——自发相分解，仅用于某些铜-镍-锡合金。为了提高高铜合金的强度，这些机制通常会结合使用。