Cuprul este un metal cu mii de ani de istorie; aparent, din jurul anului 8700 î.Hr., a fost găsit un obiect de cupru în ceea ce este acum Irak. Semnele de topire a cuprului au fost, de asemenea, înregistrate până în 5000 î.Hr. Conductivitatea ridicată a electricității și căldurii, rezistența bună la coroziune, proprietățile tribologice relativ bune și ușurința cu care poate fi format în forme complexe fac cuprul atât de valoros. Fiind greu de turnat, aproape 80% din cuprul este folosit sub formă de cupru pur și predispus la formațiuni de defecte ca porozitate și cavități interne și fisuri de suprafață, cuprul pur este aliat cu alte elemente permițând acestui metal să atingă o rezistență superioară multor alte metale, precum aliajele ușoare și unele oțeluri. Aliajele de cupru au în general o densitate mai mare, 8,9 g/cm3 la temperatura camerei, decât oțelul, care uneori poate fi considerat ca un dezavantaj. În comparație cu aliajele ușoare precum aluminiul și magneziul, aliajele de cupru sunt în general mai bune în ceea ce privește proprietățile de oboseală și fluaj. Deși unele aliaje de cupru prezintă o limită de curgere relativ mare (vezi Tabelul 9), rezistența lor specifică este de obicei mai mică decât cea a aliajelor de aluminiu sau magneziu (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).
Copper is a metal with thousands of years of history; apparently, back to dates around 8700 BC, a copper item was found in what is now Iraq. Signs of copper smelting have also been registered to dates 5000 BC. High conductivity of electricity and heat, good corrosion resistance, relatively good tribological properties, and the ease with which it can be formed into complex shapes make the copper so valuable. Being difficult to cast, almost 80 % of the copper is used in the form of pure copper, and prone to defect formations as porosity and internal cavities and surface cracking, pure copper is alloyed with other elements allowing this metal to reach strength superior to many other metals such light alloys and some steels. Copper alloys have generally higher density, 8.9 g/cm3 at room temperature, than steel which is sometimes can be considered as a disadvantage. Compared to light alloys such as aluminum and magnesium, copper alloys are generally better in terms of fatigue and creep properties. Although some copper alloys exhibit relatively high yield strength (see Table 9), their specific strength is typically less than that of aluminum or magnesium alloys (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).

Sunt disponibile o varietate de aliaje de cupru turnate și iată o defalcare aproximativă:

• Bronzuri și metale roșii.
– Bronzurile și metalele roșii se bazează pe alierea cu Sn (vezi Fig. 67), urmată de adăugări de Al, Ni și Pb dar și ceva Fe și Mn. Bronzurile sunt împărțite în bronzuri de staniu în care Sn este în jur de 8-14%, bronzuri de staniu-plumb în care Pb este ceva mai mare decât Sn între 10% și 20% și metale roșii. Metalele roșii se caracterizează prin aliere cu Sn și Pb, niveluri între 1 % și respectiv 6 % și cu adaosuri de 2–8% Zn. Aceste aliaje sunt relativ puternice, dar prezintă o ductibilitate scăzută. Utilizările tipice sunt ca supape, fitinguri de țevi și pompe. Ele sunt, de asemenea, frecvent utilizate pentru rulmenți unde sarcinile și vitezele sunt moderate (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).
A variety of cast copper alloys are available and here is a rough breakdown:

• Bronzes and red metals.
– Bronzes and red metals are based upon alloying with Sn (see Fig. 67), followed by additions of Al, Ni, and Pb but also some Fe and Mn. The bronzes are subdivided into tin bronzes where Sn is around 8–14 %, tin-lead bronzes where the Pb is somewhat higher than Sn ranging from 10 % to 20 %, and red metals. Red metals are characterized by being alloyed with Sn and Pb, levels between 1 % and 6 %, respectively, and with additions of 2–8 % Zn. These alloys are relatively strong but exhibit low ductility. Typical uses are as valves, pipe fittings, and pumps. They are also frequently used for bearings where loads and speeds are moderate (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).

– Bronzurile de aluminiu pot fi aliate cu până la 14% Al, dar crescând nivelul de Ni din aceste aliaje între 4% și 7%, aliajele sunt denumite bronzuri de nichelaluminiu. Aliate cu 10–14% Mn, aliajele sunt recunoscute drept bronzuri mangan-aluminiu. Bronzurile de aluminiu oferă proprietăți mecanice ridicate (vezi Tabelul 9) și rezistență superioară la coroziune. Rezistența obținută cu aceste aliaje este comparabilă cu unele oțeluri care prezintă proprietăți de uzură relativ bune. Aceste aliaje se găsesc în componente precum elice, carcase de pompe, turbine de uzură etc. (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991). Fiind principalul element de aliere, 10–30% Ni, aceste aliaje sunt denumite aliaje cupru-nichel și sunt utilizate în schimbătoare de căldură, piese pompe, rulmenți datorită proprietăților excelente de alunecare și uzură etc. Proprietățile mecanice tipice sunt prezentate în Tabelul 9 (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).
– Aluminum bronzes may be alloyed with up to 14 % Al, but increasing the Ni level in these alloys between 4 % and 7 %, the alloys are named nickelaluminum bronzes. Alloying with 10–14 % Mn, the alloys are recognized as manganese-aluminum bronzes. Aluminum bronzes offer high mechanical properties (see Table 9) and superior corrosion resistance. The strength obtained with these alloys is comparable to some steels exhibiting relatively good wear properties. These alloys are found in components such as propellers, pump housings, wear turbines, etc. (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991). Being the major alloying element, 10–30 % Ni, these alloys are denoted as copper-nickel alloys and utilized in heat exchangers, pump parts, bearings due to excellent sliding and wear properties, etc. Typical mechanical properties are presented in Table 9 (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).

• Aliajele de cupru bazate pe elementul de aliere Zn sunt denumite alame (vezi Fig. 68). Alama poate fi aliată în continuare cu Pb, numită alamă roșie, și cu Al, Fe, Mn și Ni pentru a îmbunătăți performanța mecanică. Alierea cu Pd este în principal pentru a facilita tăierea așchiilor în timpul prelucrării. Pe măsură ce conținutul de Zn crește, punctul de topire, densitatea, modulul și conductivitățile electrică și termică scad, dar, pe de altă parte, coeficientul de dilatare, rezistența și duritatea cresc (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).
• Copper alloys based upon the alloying element Zn are denoted brasses (see Fig. 68). Brasses can be further alloyed with Pb, called red brasses, and with Al, Fe, Mn, and Ni in order to enhance the mechanical performance. Alloying with Pd is mainly to facilitate chip cutting during machining. As the Zn content increases, the melting point, density, modulus, and electrical and thermal conductivities decrease, but on the other hand, the expansion coefficient, the strength, and hardness increase (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).

• Aliajele bogate de cupru, în mod normal pur, se caracterizează prin conductivitate ridicată a căldurii și electricității, o bună rezistență la coroziune și ușurința cu care se poate forma în forme complexe. Însă, rezistența este destul de scăzută și aliajele s-au aliat pentru ca rezistența să fie îmbunătățită, dar acest lucru se face în detrimentul conductivității (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).
• High copper alloys, normally pure, are characterized by the high conductivity of heat and electricity, a good corrosion resistance, and the ease with which it can be formed into complex shapes. However, the strength is quite low and the alloys have hereby alloyed for strength to be improved but this is at the expense of conductivity (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).

• Aliajele de cupru pot fi, de asemenea, aliate cu una sau mai multe substanțe, cum ar fi Cr, Co, Be, Zr și Si, obținând astfel o rezistență ridicată cu o conductivitate menținută ridicată și să servească în aplicații precum clești de sudare, radiatoare și matrițe. Aliajele cupru-beriliu sunt cunoscute pentru rezistența și rigiditatea lor ridicate și calitățile care nu provoacă scântei, extinzând și mai mult domeniile de aplicare ale aliajelor de cupru (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).
• Copper alloys may also be alloyed with one or more of the substances such Cr, Co, Be, Zr, and Si and thus obtain high strength with a maintained high conductivity and serve in applications such as welding jaws, heat sinks, and molds. The copper-beryllium alloys are known for their high strength and stiffness and non-sparking qualities extending the application fields of copper alloys further (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).

Componentele pe bază de cupru pot fi produse printr-o varietate de procese de turnare, cum ar fi procese în nisip, cochilie și cu miez fuzibil, precum și procese de turnare în matrițe permanente, cum ar fi turnarea sub presiune și gravitațională. Piesele turnate de cupru sunt complet reciclabile și, dacă sunt separate de materialul feros, au o valoare ridicată, iar acest lucru este valabil și pentru componentele uzate casate. Ca la aproape toate aliajele metalice, unele porozități se găsesc în turnările sub presiune și, deoarece turnările continue se solidifică direcțional în condiții bine controlate, alimentarea este excelentă și nu se întâlnește porozitate. Dimpotrivă, turnările în nisip trebuie să fie proiectate diferit, asigurând solidificarea direcțională și, prin urmare, asigurând aranjamente bune de alimentare (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).
Copper-based components can be produced by a variety of casting processes such as sand, shell, and investment processes as well as permanent mold casting processes such as gravity- and pressure die casting. Copper castings are completely recyclable and, if segregated from ferrous material, they have a high value and this is also true of scrapped obsolete components. As nearly all metal alloys, some porosity are found in pressure die castings, and as continuous castings solidify directionally under well controlled conditions, feeding is excellent and no porosity is encountered. Sand castings on the contrary need to be designed differently assuring directional solidification and hence ensuring good feeding arrangements (ASM Handbook 1992; Copper Development Association 1991).

Topirea aliajelor pe bază de cupru este asociată cu dizolvarea atât a oxigenului, cât și a hidrogenului. În timpul procesului de solidificare a aliajelor de cupru, oxigenul și hidrogenul vor putea forma vapori de apă provocând porozitate în componentă. În plus, aliajele de cupru care conțin Al ar putea forma cruste de oxid care pot acționa ca fisuri în interiorul turnării provocând, de exemplu, scurgeri (Campbell 2002). Pentru a asigura turnarea solidă, se recomandă aplicarea unor tehnici speciale de topire și tratare a metalelor la turnarea aliajelor de cupru.
The melting of copper based alloys is associated with dissolving both oxygen and hydrogen. During the solidification process of copper alloys, the oxygen and hydrogen will be able to form water vapor causing porosity in the component. Besides, copper alloys containing Al might form oxide skins which can act as cracks within the casting causing, for instance, leakage (Campbell 2002). In order to ensure sound castings, it is therefore recommended to apply special melting and metal treatment techniques when casting copper alloys.

În ceea ce privește proprietățile microstructurale și mecanice, condițiile de răcire vor influența, de asemenea, finețea microstructurii și proprietățile generale. Piesele turnate care se solidifică la viteze de răcire relativ mari prezintă microstructuri mai fine și, prin urmare, performanțe mai mari.
As for the microstructural and mechanical properties, cooling conditions will also influence the fineness of microstructure and overall properties. Castings solidifying under relatively high cooling rates exhibit finer microstructures and hence greater performance.

Cuprul și aliajele sale pot fi clasificate în funcție de sistemul unificat de numerotare, UNS, după cum urmează: litera C, pentru cupru, urmată de un număr din 5 cifre. Doar prima cifră înseamnă ceva: C1**** desemnează cuprul aproape pur; seriile C2, C3 și C4 sunt alame cu conținut în creștere de Zn; C5-urile sunt bronzuri pe bază de Cu și Sn; C6-urile sunt alte bronzuri care conțin Al în loc de Sn; iar C7-urile sunt aliaje de cupru-nichel. Există, de asemenea, o serie de alte sisteme de desemnare dezvoltate de Organizația Internațională pentru Standardizare, ISO și Copper Development Association, CDA.
Copper and its alloys can be classified according to unified numbering system, UNS, as follows: the letter C, for copper, followed by a 5-digit number. Only the first digit means anything: C1**** designates almost pure copper; the C2, C3, and C4 series are brasses with increasing Zn content; the C5s are bronzes based on Cu and Sn; the C6s are other bronzes containing Al instead of Sn; and the C7s are copper-nickel alloys. There exist also a number of other designation systems developed by the International Organization for Standardization, ISO, and the Copper Development Association, CDA.