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黄铜的分类、性质与用途

 


 黄铜是由铜和锌所组成的合金。假如只是由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜。假如是由二种以上的元素组成的多种合金就称为特殊黄铜。如由铅、锡、锰、镍、铅、铁、硅组成的铜合金。黄铜有较强的耐磨机能。特殊黄铜又叫特种黄铜,它强度高、硬度大、耐化学侵蚀性强。还有切削加工的机械机能也较凸起。由黄铜所拉成的无缝铜管,质软、耐磨机能强。黄铜无缝管可用于热交换器和冷凝器、低温管路、海底运输管。制造板料、条材、棒材、管材,锻造零件等。含铜在62%——68%,塑性强,制造耐压设备等。 根据黄铜中所含合金元素种类的不同,黄铜分为普通黄铜和特殊黄铜两种。压力加工用的黄铜称为变形黄铜。

 

  一、普通黄铜

 

  1、普通黄铜的室温组织 普通黄铜是铜锌二元合金,其含锌量变化范围较大,因此其室温组织也有很大不同。根据Cu——Zn二元状态图(图6),黄铜的室温组织有三种:含锌量在35%以下的黄铜,室温下的显微组织由单相的α固溶体组成,称为α黄铜;含锌量在36%——46%范围内的黄铜,室温下的显微组织由(α+β)两相组成,称为(α+β)黄铜(两相黄铜);含锌量超过46%——50%的黄铜,室温下的显微组织仅由β相组成,称为β黄铜。

 

  2、压力加工机能 α单相黄铜(从H96至H65)具有良好的塑性,能承受冷热加工,但α单相黄铜在铸造等热加工时易泛起中温脆性,其详细温度范围随含Zn量不同而有所变化,一般在200——700℃之间。因此,热加工时温度应高于700℃。单相α黄铜中温脆性区产生的原因主要是在Cu-Zn合金系α相区内存在着Cu3Zn和Cu9Zn两个有序化合物,在中低温加热时发生有序转变,使合金变脆;另外,合金中存在微量的铅、铋有害杂质与铜形成低熔点共晶薄膜分布在晶界上,热加工时产生晶间破裂。实践表明,加入微量的铈可以有效地消除中温脆性。 两相黄铜(从H63至H59),合金组织中除了具有塑性良好的α相外,还泛起了由电子化合物CuZn为基的β固溶体。β相在高温下具有很高的塑性,而低温下的β′相(有序固溶体)性质硬脆。故(α+β)黄铜应在热态下进行铸造。 含锌量大于46%——50%的β黄铜因机能硬脆,不能进行压力加工。

 

  3、机械机能 黄铜中因为含锌量不同,机械机能也不一样,图7是黄铜的机械机能随含锌量不同而变化的曲线。对于α黄铜,跟着含锌量的增多,σb和δ均不断增高。对于(α+β)黄铜,当含锌量增加到约为45%之前,室温强度不断进步。若再进一步增加含锌量,则因为合金组织中泛起了脆性更大的r相(以Cu5Zn8化合物为基的固溶体),强度急剧降低。(α+β)黄铜的室温塑性则始终随含锌量的增加而降低。所以含锌量超过45%的铜锌合金无实用价值。

 

  二、特殊黄铜 为了进步黄铜的耐蚀性、强度、硬度和切削性等,在铜-锌合金中加入少量(一般为1%——2%,少数达3%——4%,极个别的达5%——6%)锡、铝、锰、铁、硅、镍、铅等元素,构成三元、四元、甚至五元合金,即为复杂黄铜,亦称特殊黄铜。

 

  1、锌当量系数

 

  复杂黄铜的组织,可根据黄铜中加入元素的“锌当量系数”来推算。由于在铜锌合金中加入少量其他合金元素,通常只是使Cu-Zn状态图中的α/(α+β)相区向左或向右移动。所以特殊黄铜的组织,通常相称于普通黄铜中增加或减少了锌含量的组织。例如,在Cu-Zn合金中加入1%硅后的组织,即相称于在Cu-Zn合金中增加10%锌的合金组织。所以硅的“锌当量”为10。硅的“锌当量系数”最大,使Cu-Zn系中的α/(α+β)相界明显移向铜侧,即强烈缩小α相区。镍的“锌当量系数”为负值,即扩大α相区。

 

  2、特殊黄铜的机能

 

  特殊黄铜中的α相及β相是多元复杂固溶体,其强化效果较大,而普通黄铜中的α及β相是简朴的Cu-Zn固溶体,其强化效果较低。固然锌当量相称,多元固溶体与简朴二元固溶体的性质是不一样的。所以,少量多元强化是进步合金机能的一种途径。

 

  3、几种常用的特殊变形黄铜的组织和压力加工机能

 

  铅黄铜:铅实际不溶于黄铜内,呈游离质点状态分布在晶界上。铅黄铜按其组织有α和(α+β)两种。α铅黄铜因为铅的有害作用较大,高温塑性很低,故只能进行冷变形或热挤压。(α+β)铅黄铜在高温下具有较好的塑性,可进行铸造。

 

  锡黄铜:黄铜中加入锡,可显著进步合金的耐热性,特别是进步抗海水侵蚀的能力,故锡黄铜有“海军黄铜”之称。 锡能溶入铜基固溶体中,起固溶强化作用。但是跟着含锡量的增加,合金中会泛起脆性的r相(CuZnSn化合物),不利于合金的塑性变形,故锡黄铜的含锡量一般在0.5%——1.5%范围内。 常用的锡黄铜有HSn70-1,HSn62-1,HSn60-1等。前者是α合金,具有较高的塑性,可进行冷、热压力加工。后两种牌号的合金具有(α+β)两相组织,并常泛起少量的r相,室温塑性不高,只能在热态下变形。

 

  锰黄铜:锰在固态黄铜中有较大的溶解度。黄铜中加入1%——4%的锰,可明显进步合金的强度和耐蚀性,而不降低其塑性。 锰黄铜具有(α+β)组织,常用的有HMn58-2,冷、热态下的压力加工机能相称好。

 

  铁黄铜:铁黄铜中,铁以富铁相的微粒析出,作为晶核而细化晶粒,并能阻止再结晶晶粒长大,从而进步合金的机械机能和工艺机能。铁黄铜中的铁含量通常在1.5%以下,其组织为(α+β),具有高的强度和韧性,高温下塑性很好,冷态下也可变形。常用的牌号为Hfe59-1-1。

 

  镍黄铜:镍与铜能形成连续固溶体,明显扩大α相区。黄铜中加入镍可明显进步黄铜在大气和海水中的耐蚀性。镍还能进步黄铜的再结晶温度,促使形成更细的晶粒。 HNi65-5镍黄铜具有单相的α组织,室温下具有很好的塑性,也可在热态下变形,但是对杂质铅的含量必需严格控制,否制会严峻恶化合金的热加工机能。

 

 


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点击次数:  更新时间:2017-02-15 14:58:44