黄铜棒
黄铜用途
可做各种深拉和弯折制造的受力零件,如销钉、铆钉、垫圈、螺母、导管、气压表、筛网、散热器零件等。具有良好的机械性能,热态下塑性良好,冷态下塑性尚可,可切削性好,易纤焊和焊接,耐蚀,是应用广泛的一个普通黄铜品种。
黄铜特性
黄铜是铜与锌的合金。最简单的黄铜是铜——锌二元合金,称为简单黄铜或普通黄铜。改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。黄铜中锌的含量越高,其强度也较高,塑性稍低。工业中采用的黄铜含锌量不超过45%,含锌量再高将会产生脆性,使合金性能变坏。为了改善黄铜的某种性能,在一元黄铜的基础上加入其它合金元素的黄铜称为特殊黄铜。常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。在黄铜中加铝能提高黄铜的屈服强度和抗腐蚀性,稍降低塑性。含铝小于4%的黄铜具有良好的加工、铸造等综合性能。在黄铜中加1%的锡能显著改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力,因此称为“海军黄铜”。锡还能改善黄铜的切削加工性能。黄铜加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性,铅对黄铜的强度影响不大。锰黄铜具有良好的机械性能、热稳定性和抗蚀性;在锰黄铜中加铝,还可以改善它的性能,得到表面光洁的铸件。黄铜可分为铸造和压力加工两类产品。
黄铜棒制造的原则
(1)所有元素都无一例外地降低铜棒的电导率和热导率,凡元素固溶于铜棒中,造成铜棒的晶格畸变,使自由电子定向流动时产生波散射,使电阻率增加,相反在铜棒中没有固溶度或很少固溶的元素,对铜棒的导电和导热影响很少,特别应注意的是有些元素在铜棒中固溶度随着温度降低而激烈地降低,以单质和金属化合物析出,既可固溶和弥散强化铜棒合金,又对电导率降低不多,这对研究高强高导合金来说,是重要的合金化原则,这里应特别指出的是铁、硅、错、铬四元素与铜棒组成的合金是极为重要的高强高导合金;由于合金元素对铜棒性能影响是叠加的,其中CoCr —Zr 系合金是著名的高强高导合金;
(2)铜基耐蚀合金的组织都应该是单相,避免在合金中出现第二相引起电化学腐蚀。为此加人的合金元素在铜棒中都应该有很大的固溶度,甚至是无限互溶的元素,在工程应用的单相黄铜棒、青铜棒、白铜棒都具有优良的耐蚀性能,是重要的热交换材料。
(3)铜基耐磨合金组织中均存在软相和硬相,因此在合金化时必须确保所加人的元素除固溶于铜棒之外,还应该有硬相析出,铜棒合金中典型的硬相有Ni3Si 、FeALSi 化合物等。近年来开发的汽车同步器齿轮合金中a 相为软相,负相为硬相,a 相不宜大于10 %。
(4)固态有多晶转变的铜棒合金具有阻尼性能,如Cu 一Mn 系合金,固态下有热弹性马氏体转变过程的合金具有记忆性能,如Cu 一Zn 一Al 、Cu 一Al 一Mn 系合金。
(5)铜棒的颜色可以通过加人合金元素的办法来改变,比如加人锌、铝、锡、镍等元素,随着含量的变化,颜色也发生红一青一黄一白的变化,合理地控制含量会获得仿金材料和仿银合金。
(6)铜棒及合金的合金化所选择的元素应该是常用、廉价和无污染的,所加元素应该本着多元少量的原则,合金原料能够综合利用,合金应具有优良的工艺性能,适于加工成各种成品和半成品。
黄铜性能和用途:
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)压力加工性能
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单相黄铜在锻造等热加工时易出现中温脆性,其具体温度范围随含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,还出现了由电子化合物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锻造。含锌量大于46%~50%的β黄铜因性能硬脆,不能进行压力加工。
(3)力学性能 黄铜中由于含锌量不同,机械性能也不一样,图7是黄铜的机械性能随含锌量不同而变化的曲线。对于α黄铜,随着含锌量的增多,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,室温强度不断提高。若再
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