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新聞資訊
黃銅是由銅和鋅所組成的合金。如果只是由銅、鋅組成的黃銅就叫作普通黃銅。如果是由二種以上的元素
組成的多種合金就稱為特殊黃銅。如由鉛、錫、錳、鎳、鉛、鐵、硅組成的銅合金。黃銅有較強(qiáng)的耐磨性能。
特殊黃銅又叫特種黃銅,它強(qiáng)度高、硬度大、耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)。還有切削加工的機(jī)械性能也較突出。由黃銅所
拉成的無(wú)縫銅管,質(zhì)軟、耐磨性能強(qiáng)。黃銅無(wú)縫管可用于熱交換器和冷凝器、低溫管路、海底運(yùn)輸管。制造板
料、條材、棒材、管材,鑄造零件等。含銅在62%——68%,塑性強(qiáng),制造耐壓設(shè)備等。 根據(jù)黃銅中所含合金
元素種類的不同,黃銅分為普通黃銅和特殊黃銅兩種。壓力加工用的黃銅稱為變形黃銅。
一、普通黃銅
1、普通黃銅的室溫組織 普通黃銅是銅鋅二元合金,其含鋅量變化范圍較大,因此其室溫組織也有很大不
同。根據(jù)Cu——Zn二元狀態(tài)圖(圖6),黃銅的室溫組織有三種:含鋅量在35%以下的黃銅,室溫下的顯微組
織由單相的α固溶體組成,稱為α黃銅;含鋅量在36%——46%范圍內(nèi)的黃銅,室溫下的顯微組織由(α+β)
兩相組成,稱為(α+β)黃銅(兩相黃銅);含鋅量超過46%——50%的黃銅,室溫下的顯微組織僅由β相組
成,稱為β黃銅。
2、壓力加工性能 α單相黃銅(從H96至H65)具有良好的塑性,能承受冷熱加工,但α單相黃銅在鍛造等
熱加工時(shí)易出現(xiàn)中溫脆性,其具體溫度范圍隨含Zn量不同而有所變化,一般在200——700℃之間。因此,熱
加工時(shí)溫度應(yīng)高于700℃。單相α黃銅中溫脆性區(qū)產(chǎn)生的原因主要是在Cu-Zn合金系α相區(qū)內(nèi)存在著Cu3Zn和
Cu9Zn兩個(gè)有序化合物,在中低溫加熱時(shí)發(fā)生有序轉(zhuǎn)變,使合金變脆;另外,合金中存在微量的鉛、鉍有害雜
質(zhì)與銅形成低熔點(diǎn)共晶薄膜分布在晶界上,熱加工時(shí)產(chǎn)生晶間破裂。實(shí)踐表明,加入微量的鈰可以有效地消除
中溫脆性。 兩相黃銅(從H63至H59),合金組織中除了具有塑性良好的α相外,還出現(xiàn)了由電子化合物CuZn
為基的β固溶體。β相在高溫下具有很高的塑性,而低溫下的β′相(有序固溶體)性質(zhì)硬脆。故(α+β)黃銅應(yīng)
在熱態(tài)下進(jìn)行鍛造。 含鋅量大于46%——50%的β黃銅因性能硬脆,不能進(jìn)行壓力加工。
3、機(jī)械性能 黃銅中由于含鋅量不同,機(jī)械性能也不一樣,圖7是黃銅的機(jī)械性能隨含鋅量不同而變化的曲
線。對(duì)于α黃銅,隨著含鋅量的增多,σb和δ均不斷增高。對(duì)于(α+β)黃銅,當(dāng)含鋅量增加到約為45%之前
,室溫強(qiáng)度不斷提高。若再進(jìn)一步增加含鋅量,則由于合金組織中出現(xiàn)了脆性更大的r相(以Cu5Zn8化合物為
基的固溶體),強(qiáng)度急劇降低。(α+β)黃銅的室溫塑性則始終隨含鋅量的增加而降低。所以含鋅量超過45%
的銅鋅合金無(wú)實(shí)用價(jià)值。
二、特殊黃銅 為了提高黃銅的耐蝕性、強(qiáng)度、硬度和切削性等,在銅-鋅合金中加入少量(一般為1%——
2%,少數(shù)達(dá)3%——4%,極個(gè)別的達(dá)5%——6%)錫、鋁、錳、鐵、硅、鎳、鉛等元素,構(gòu)成三元、四元、甚
至五元合金,即為復(fù)雜黃銅,亦稱特殊黃銅。
1、鋅當(dāng)量系數(shù)
復(fù)雜黃銅的組織,可根據(jù)黃銅中加入元素的“鋅當(dāng)量系數(shù)”來推算。因?yàn)樵阢~鋅合金中加入少量其他合金
元素,通常只是使Cu-Zn狀態(tài)圖中的α/(α+β)相區(qū)向左或向右移動(dòng)。所以特殊黃銅的組織,通常相當(dāng)于普通
黃銅中增加或減少了鋅含量的組織。例如,在Cu-Zn合金中加入1%硅后的組織,即相當(dāng)于在Cu-Zn合金中增加
10%鋅的合金組織。所以硅的“鋅當(dāng)量”為10。硅的“鋅當(dāng)量系數(shù)”最大,使Cu-Zn系中的α/(α+β)相界顯
著移向銅側(cè),即強(qiáng)烈縮小α相區(qū)。鎳的“鋅當(dāng)量系數(shù)”為負(fù)值,即擴(kuò)大α相區(qū)。
2、特殊黃銅的性能
特殊黃銅中的α相及β相是多元復(fù)雜固溶體,其強(qiáng)化效果較大,而普通黃銅中的α及β相是簡(jiǎn)單的Cu-Zn固
溶體,其強(qiáng)化效果較低。雖然鋅當(dāng)量相當(dāng),多元固溶體與簡(jiǎn)單二元固溶體的性質(zhì)是不一樣的。所以,少量多元
強(qiáng)化是提高合金性能的一種途徑。
3、幾種常用的特殊變形黃銅的組織和壓力加工性能
鉛黃銅:鉛實(shí)際不溶于黃銅內(nèi),呈游離質(zhì)點(diǎn)狀態(tài)分布在晶界上。鉛黃銅按其組織有α和(α+β)兩種。α鉛
黃銅由于鉛的有害作用較大,高溫塑性很低,故只能進(jìn)行冷變形或熱擠壓。(α+β)鉛黃銅在高溫下具有較好
的塑性,可進(jìn)行鍛造。
錫黃銅:黃銅中加入錫,可明顯提高合金的耐熱性,特別是提高抗海水腐蝕的能力,故錫黃銅有“海軍黃
銅”之稱。 錫能溶入銅基固溶體中,起固溶強(qiáng)化作用。但是隨著含錫量的增加,合金中會(huì)出現(xiàn)脆性的r相
(CuZnSn化合物),不利于合金的塑性變形,故錫黃銅的含錫量一般在0.5%——1.5%范圍內(nèi)。 常用的錫黃
銅有HSn70-1,HSn62-1,HSn60-1等。前者是α合金,具有較高的塑性,可進(jìn)行冷、熱壓力加工。后兩種牌
號(hào)的合金具有(α+β)兩相組織,并常出現(xiàn)少量的r相,室溫塑性不高,只能在熱態(tài)下變形。
錳黃銅:錳在固態(tài)黃銅中有較大的溶解度。黃銅中加入1%——4%的錳,可顯著提高合金的強(qiáng)度和耐蝕性
,而不降低其塑性。 錳黃銅具有(α+β)組織,常用的有HMn58-2,冷、熱態(tài)下的壓力加工性能相當(dāng)好。
鐵黃銅:鐵黃銅中,鐵以富鐵相的微粒析出,作為晶核而細(xì)化晶粒,并能阻止再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大,從而提高
合金的機(jī)械性能和工藝性能。鐵黃銅中的鐵含量通常在1.5%以下,其組織為(α+β),具有高的強(qiáng)度和韌性,
高溫下塑性很好,冷態(tài)下也可變形。常用的牌號(hào)為Hfe59-1-1。
鎳黃銅:鎳與銅能形成連續(xù)固溶體,顯著擴(kuò)大α相區(qū)。黃銅中加入鎳可顯著提高黃銅在大氣和海水中的耐
蝕性。鎳還能提高黃銅的再結(jié)晶溫度,促使形成更細(xì)的晶粒。 HNi65-5鎳黃銅具有單相的α組織,室溫下具有
很好的塑性,也可在熱態(tài)下變形,但是對(duì)雜質(zhì)鉛的含量必須嚴(yán)格控制,否制會(huì)嚴(yán)重惡化合金的熱加工性能。
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