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你不得不知的黄铜基础知识

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如果只是由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜。如果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、铁、硅组成的铜合金。


黄铜有较强的耐磨性能。特殊黄铜又叫特种黄铜,它强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强。还有切削加工的机械性能也较突出。由黄铜所拉成的无缝铜管,质软、耐磨性能强。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,铸造零件等。含铜在62%~68%,塑性强,制造耐压设备等。 含锌低于36%的黄铜合金由固溶体组成,具有良好的冷加工性能,如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳,俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36~42%之间的黄铜合金由和固溶体组成,其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。


为了改善普通黄铜的性能,常添加其他元素,如铝、镍、锰、锡、硅、铅等。铝能提高黄铜的强度、硬度和耐蚀性,但使塑性降低,适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性,故称海军黄铜,用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能;这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。


一、普通黄铜


它是由铜和锌组成的合金。


当含锌量小于39%时,锌能溶于铜内形成单相a,称单相黄铜,塑性好,适于冷热加压加工。


当含锌量大于39%时,有a单相还有以铜锌为基的b固溶体,称双相黄铜,b使塑性小而抗拉强度上升,只适于热压力加工。


若继续增加锌的质量分数 ,则抗拉强度下降,无使用价值。 代号用“ H ”表示, H 表示黄铜,数字表示铜的质量分数。


如 H68 表示含铜量为68%,含锌量为32%的黄铜,铸造黄铜则在代号前“ Z ”字,如 ZH62。


如Zcuzn38表示含锌量为38%,余量为铜的铸造黄铜。


H90、H80属于单相黄铜,金黄色,故有金色共称之,称为镀层,装饰品,奖章等。


H68、H59属于双相黄铜,广泛用于电器上的结构件,如螺栓,螺母,垫圈、弹簧等。


一般情况下,冷变形加工用单相黄铜,热变形加工用双相黄铜。


二、特殊黄铜


在普通黄铜中加入其它合金元素所组成的多元合金称为黄铜。常加入的元素有铅、锡、铝等,相应地可称为铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜。加合金元素的目的。主要是提高抗拉强度改善工艺性 。


代号:为“ H +主加元素符号(除锌外)+铜的质量分数+主加元素质量分数+其它元素质量分数”表示。


如:HPb59-1 表示铜的质量分数为59%,含主加元素铅的质量分数为1% ,余量为锌的铅黄铜。


三、分类


为了提高黄铜的耐蚀性、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。


四、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。因为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,通常相当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,即相当于在Cu-Zn合金中增加10%锌的合金组织。所以硅的“锌当量”为10。


五、性能


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相是简单的Cu-Zn固溶体,其强化效果较低。虽然锌当量相当,多元固溶体与简单二元固溶体的性质是不一样的。所以,少量多元强化是提高合金性能的一种途径。


1)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铅黄铜由于铅的有害作用较大,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,可进行锻造。


2)锡黄铜


黄铜中加入锡,可明显提高合金的耐热性,特别是提高抗海水腐蚀的能力,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。但是随着含锡量的增加,合金中会出现脆性的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。HSn70-1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,并常出现少量的r相,室温塑性不高,只能在热态下变形。


3)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,可显著提高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、热态下的压力加工性能相当好。


4)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,从而提高合金的机械性能和工艺性能。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。


5)镍黄铜


镍与铜能形成连续固溶体,显著扩大α相区。黄铜中加入镍可显著提高黄铜在大气和海水中的耐蚀性。镍还能提高黄铜的再结晶温度,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须严格控制,否制会严重恶化合金的热加工性能。


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