普通黃銅紫銅板,黃銅管,黃銅棒,黃銅帶,紫銅帶,紫銅排,紫銅線,黃銅排,H62黃銅管,H62黃銅棒,H62黃銅線,H62黃銅帶,H62黃銅板,H62黃銅棒,H65黃銅帶,H65黃銅板,鋁板材,2520不銹鋼管。
普通黃銅的相組成及各相的特性 Cu-Zn二元系相圖中,固態(tài)下有α、β、γ、δ、ε、η六個相。
α相是以銅為基的固溶體,其晶格常數(shù)隨鋅含量的增加而增大,鋅在銅中的溶解度與一般合金相反,隨溫度降低而增加,在456℃時固溶度達值(39%Zn);之后,鋅在銅中的溶解度隨溫度的降低而減少。含鋅量為25%左右的α相區(qū),存在Cu3Zn化合物的兩種有序化轉(zhuǎn)變,采用X射線、電阻、差熱分析等方法測定發(fā)現(xiàn):在450℃左右α無序固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)棣羖有序固溶體,在217℃左右,αl有序固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)棣?有序固溶體。α固溶體具有良好的塑性,可進行冷熱加工,并有良好的焊接性能。
β相:以電子化合物CuZn為基的體心立方晶格固溶體。冷卻過程中,在468~456℃溫度范圍,無序相β轉(zhuǎn)變成有序相β´。β´相塑性低,硬而脆,冷加工困難,所以含有β´相的合金不適宜冷加工。但加熱到有序化溫度以上,β´β后,又具有良好塑性。β相高溫塑性好,可進行熱加工。
γ相是以電子化合物Cu5Zn8為基的復(fù)雜立方晶格固溶體,硬而脆,難以壓力加工,工業(yè)上不采用。所以,工業(yè)用黃銅的鋅含量均小于46%,不含γ相。工業(yè)用黃銅,按其退火組織可分為α黃銅和α+β兩相黃銅。β黃銅只用作焊料。
WZn<36%的α黃銅:H96~H65為單相α黃銅,α黃銅的鑄態(tài)組織中存在樹枝狀偏析,枝軸部分含銅較高,不易腐蝕;呈亮色,枝間部分含鋅較多,易腐蝕,故呈暗色。變形及再結(jié)晶退火后,得到等軸的α晶粒,而且出現(xiàn)很多退火孿晶,這是銅合金形變后退火組織的特點。
α+β兩相黃銅含36~46%Zn,H62至H59均屬于此。凝固時發(fā)生包晶反應(yīng)形成β相,凝固完畢,合金為單相β組織,當(dāng)冷至α+β兩相區(qū)時,α相自β相析出,殘留的β相冷至有序轉(zhuǎn)變溫度時(456℃),β無序相轉(zhuǎn)變?yōu)棣?acute;有序相,室溫下合金為α+β´兩相組織。鑄態(tài)α+β´黃銅,α相呈亮色(因含鋅少,腐蝕淺), β´相呈黑色(因含鋅多,腐蝕深)。經(jīng)變形和再結(jié)晶退火后,α相具有攣晶特征,β´相則沒有。
普通黃銅性能變化與鋅含量的關(guān)系紫銅板,黃銅管,黃銅棒,黃銅帶,紫銅帶,紫銅排,紫銅線,黃銅排,H62黃銅管,H62黃銅棒,H62黃銅線,H62黃銅帶,H62黃銅板,H62黃銅棒,H65黃銅帶,H65黃銅板,鋁板材,2520不銹鋼管。
物理性能:二元黃銅的密度隨鋅含量的增加而下降,而線膨脹系數(shù)則隨鋅含量的增加而上升。電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率在α區(qū)隨鋅含量的增加而下降,但鋅含量在39%以上,合金出現(xiàn)β時,電導(dǎo)率又上升,鋅含量達50%時達峰值。
力學(xué)性能:WZn變形和退火后的性能:α相隨鋅含量的增加其強度、塑性均增加。當(dāng)鋅含量為30%時,塑性,適于深沖壓和冷拉,大量用于制造炮彈殼,所以H70黃銅有“炮彈黃銅”之稱。β相強度更高,但室溫下呈有序狀態(tài),塑性很低。γ相在室溫下則更硬而脆。α黃銅具有良好的塑性,適于冷、熱加工。所有黃銅在200~600℃溫度范圍內(nèi)均存在中溫低塑性區(qū),這主要是微量雜質(zhì)(鉛、銻、鉍等)的影響,它們與銅生成低熔點共晶而后凝聚在晶界上,形成低熔點共晶薄膜,從而造成熱加工過程的“熱脆”。然而黃銅的塑性會隨溫度升高而重新顯著增長,表明這些雜質(zhì)在高溫時的溶解度明顯增加。脆性區(qū)溫度范圍與鋅含量有關(guān),具體溫度要看含鋅量而言,如H90、H80,HPb59-1等的低塑性區(qū)。加入微量混合稀土或鋰。鈣、鋯、鈰等能與雜質(zhì)形成高熔點化合物的元素,均能有效減輕或消除雜質(zhì)的有害影響,從而消除熱脆性。如加鈰能與鉛和鉍形成Pb2Ce及Bi2Ce等高熔點化合物。
黃銅的熱加工一般應(yīng)在高于脆性區(qū)的溫度進行,α+β黃銅室溫塑性較低,只能熱變形、要加熱到β相區(qū)熱軋,但溫度不能太高,因β相長大得快,以保留少量α相為宜,利用殘留α相限制β晶粒長大。所以,熱變形溫度通常選擇在(α+β)/β相變溫度附近。黃銅在大氣、淡水或蒸汽中有很好的耐蝕性,腐蝕速度約為0.0025~0.025mm/a,在海水中的腐蝕速度略有增加,約為0.0075~0.1mm/a。脫鋅和應(yīng)力腐蝕破壞(季裂)是黃銅常見的兩種腐蝕形式。
脫鋅:出現(xiàn)在含鋅較高的α黃銅、特別是α+β黃銅中。鋅電極電位遠低于銅,電極電位低的鋅在中性鹽水溶液中首先被溶解,銅則呈多孔薄膜殘留在表面,并與表面下的黃銅組成微電池,使黃銅成為陽極而被加速腐蝕。加0.02~0.06%As可防鋅。
應(yīng)力腐蝕:即“季裂”或“自裂”,指黃銅產(chǎn)品存放期間產(chǎn)生自動破裂的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是產(chǎn)品內(nèi)的殘余應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)氨、SO2及潮濕空氣的聯(lián)合作用產(chǎn)生的。黃銅含Zn量越高,越容易自裂。
為避免黃銅自裂,所有黃銅冷加工制品或半制品,均需進行低溫(260~300℃)退火來消除制品在冷加工時產(chǎn)生的殘留內(nèi)應(yīng)力。此外,在黃銅中加人0.02~0.06%As或1.0~1.5%Si也能明顯降低其自裂傾向。
普通黃銅中雜質(zhì): 鉛、鉍、銻、磷砷和鐵等。
鉛:Pb在α單相黃銅中是有害雜質(zhì),由于它熔點低,幾乎不溶于黃銅中,所以它主要分布在晶界上。鉛含量大于0.03%時,黃銅在熱加工時出現(xiàn)熱脆;但對冷加工性能無明顯影響。在α+β兩相黃銅中,鉛的容許含量可比α黃銅高一些,因為兩相黃銅在加熱和冷卻過程中,會發(fā)生固態(tài)相變,使鉛大部分轉(zhuǎn)入晶內(nèi),減輕有害影響。少量鉛可提高兩相黃銅的切屑性能,使加工件表面獲得高的光潔度。
鉍:Bi呈連續(xù)脆性薄膜分布在黃銅晶界上,既產(chǎn)生熱脆性,又產(chǎn)生冷脆性,對黃銅的危害性遠比鉛為大,在α及α+β黃銅中要求≯0.002%Bi。減輕Pb和Bi有害影響的有效途徑是加入能與這些雜質(zhì)形成彌散的高熔點金屬化合物的元素,如Zr可分別與Pb、Bi形成高熔點穩(wěn)定化合物ZrxPby(2000℃)和ZrxBiy。(熔點2200℃)。
銻:Sb隨溫度下降,銻在α黃銅中溶解度急劇減小;在銻含量小于0.1%時,就會析出脆性化合物Cu2Sb,呈網(wǎng)狀分布在晶界上,嚴(yán)重損害黃銅的冷加工性能。銻還促使黃銅產(chǎn)生熱脆性,因銻在固態(tài)銅中的共晶溫度為645℃,所以,銻是黃銅中的有害雜質(zhì)。加入微量鋰可與銻形成高熔點的Li3Sb(熔點1145℃),從而減輕銻對黃銅塑性的有害影響。
砷:As室溫時砷在黃銅中的溶解度紫銅板,黃銅管,黃銅棒,黃銅帶,紫銅帶,紫銅排,紫銅線,黃銅排,H62黃銅管,H62黃銅棒,H62黃銅線,H62黃銅帶,H62黃銅板,H62黃銅棒,H65黃銅帶,H65黃銅板,鋁板材,2520不銹鋼管。
普通黃銅的成分、性能和用途:二元黃銅性能變化規(guī)律:其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性隨Zn含量的增加而下降,而機械性能(抗拉強度、硬度)則隨Zn含量的增加而上升;二元黃銅在工業(yè)上的應(yīng)用,主要根據(jù)其性能來選擇。
H96、H90和H85:良好的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和耐蝕性,有足夠的強度和良好的冷、熱加工性能,被大量采用來制作冷凝管、散熱管、散熱片、冷卻設(shè)備及導(dǎo)電零件等。
H70、H68:高的塑性和較高的強度,冷成型性能特別好,適于用冷沖壓或深拉法制造各種形狀復(fù)雜的零件。
H62:α+β黃銅,高的強度,在熱態(tài)下塑性良好;冷態(tài)下塑性也比較好,切削加工性好,耐蝕,易焊接,以板材,棒材、管材、線材等供工業(yè)大量使用,應(yīng)用廣,有“商業(yè)黃銅”之稱。
H59:強度高;含鋅量高,能承受熱態(tài)壓力加工,有一般的耐蝕性,多以棒材和型材應(yīng)用于機械制造業(yè)。
紫銅板,黃銅管,黃銅棒,黃銅帶,紫銅帶,紫銅排,紫銅線,黃銅排,H62黃銅管,H62黃銅棒,H62黃銅線,H62黃銅帶,H62黃銅板,H62黃銅棒,H65黃銅帶,H65黃銅板,鋁板材,2520不銹鋼管。復(fù)雜黃銅
銅鋅合金中加入少量(一般為1~2 %,少數(shù)達3~4%,極個別的到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。
銅鋅合金中加入少量其它合金元素,使銅鋅系中的α/(α+β)相界向左移動(縮小α區(qū))或向右移動(擴大α區(qū))。所以,復(fù)雜黃銅的組織即相當(dāng)于簡單黃銅中增加或減少鋅含量的合金組織。
銅鋅合金中加入1%硅后的組織,即相當(dāng)于銅鋅合金中增加10%鋅的組織,即稱硅的“鋅當(dāng)量系數(shù)”為10。硅的鋅當(dāng)量系數(shù)為正值,急劇縮小α區(qū)。若在銅鋅合金中加入1%鎳,則合金的組織相當(dāng)于合金中減少1.5%鋅的合金組織,故鎳的“鋅當(dāng)量系數(shù)”為-1.5,鎳的鋅當(dāng)量系數(shù)是負值,使α區(qū)擴大。
銅鋅合金加入其它元素后產(chǎn)生的相區(qū)變化,可根據(jù)“虛擬鋅含量”來推算。如:HAl66-6-3-2(66%Cu-6%Al-3%Fe-2%Mn,余為鋅)的“虛擬鋅含量”為48.6%,48.6% Zn的合金具有單相β組織。
復(fù)雜黃銅的性能
復(fù)雜黃銅中的α相及β相是多元復(fù)雜固溶體,其強化效果較大,而普通黃銅中的α及β相是簡單的Cu-Zn固溶體,其強化效果較低。鋅當(dāng)量相同,多元固溶體與簡單二元固溶體的性質(zhì)不同。
⑴鉛的作用及鉛黃銅:
鉛提高黃銅的切削性能,使零件獲得高的光潔度,同時提高合金的耐磨性。(α+β)兩相鉛黃銅可熱軋、熱擠,而單相α鉛黃銅通常只能冷軋或熱擠。
為了改善熱脆性,在HPb59-1中加入0.005%稀土,可細化晶粒,使Pb分布均勻,或加入0.1%Al,均可顯著改善熱脆性,提高熱軋溫度上限,使鉛黃銅可在720~750℃進行熱軋。
鉛黃銅有的切削性能,耐磨、高強、耐蝕、導(dǎo)電性好,它以棒材,扁材、帶材等廣泛供應(yīng)汽車、拖拉機、鐘表、電器等工業(yè),用以制作各種螺絲、螺母、電器插座、鐘表零件等。
⑵錫的作用及錫黃銅:
錫抑制黃銅脫鋅,提高黃銅的耐蝕性。錫黃銅在淡水及海水中均耐蝕,故稱“海軍黃銅”。加入0.02~0.05%As可進一步提高耐蝕性。錫還能提高合金的強度和硬度,常用錫黃銅含1%Sn,含錫量過多會降低合金的塑性。
紫銅板,黃銅管,黃銅棒,黃銅帶,紫銅帶,紫銅排,紫銅線,黃銅排,H62黃銅管,H62黃銅棒,H62黃銅線,H62黃銅帶,H62黃銅板,H62黃銅棒,H65黃銅帶,H65黃銅板,鋁板材,2520不銹鋼管。錫黃銅能較好地承受熱、冷壓力加工。但HSn70-1在熱壓力加工時易裂,需要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量(如Pb≯O.03%),銅取上限(71%),錫取下限(1.0~l.2%),這樣,在700~720℃熱軋或670~720℃熱擠,可獲得良好效果。
錫黃銅主要用于海輪,熱電廠作高強,耐蝕冷凝管、熱交換器,船舶零件等。
⑶鋁的作用及鋁黃銅
黃銅中加入少量鋁能在合金表面形成堅固的氧化膜,提高合金對氣體、溶液、高速海水的耐蝕性;鋁的鋅當(dāng)量系數(shù)高,形成β相的趨勢大,強化效果高,能顯著提高合金的強度和硬度。鋁含量增高時,將出現(xiàn)γ相,劇烈降低塑性,使合金的晶粒粗化。為了使合金能進行冷變形,鋁含量應(yīng)低于4%。含2%Al、20%Zn的鋁黃銅,其熱塑性。為了進一步提高鋁黃銅的抗脫鋅腐蝕能力,常加入0.05%As及0.01%Be或0.4%Sb及.0.01%Be。鋁黃銅以HAl7—2用量,主要是制成高強、耐蝕的管材,廣泛用做海船和發(fā)電站的冷凝器等。
紫銅板,黃銅管,黃銅棒,黃銅帶,紫銅帶,紫銅排,紫銅線,黃銅排,H62黃銅管,H62黃銅棒,H62黃銅線,H62黃銅帶,H62黃銅板,H62黃銅棒,H65黃銅帶,H65黃銅板,鋁板材,2520不銹鋼管。 鋁黃銅的顏色隨成分而變化,通過調(diào)整成分,可獲得金黃色的鋁黃銅,作為金粉涂料的代用品。
⑷錳的作用及錳黃銅:
錳起固溶強化作用,少量的錳可提高黃銅的強度、硬度。錳黃銅能較好地承受熱、冷壓力加工。錳能顯著升高黃銅在海水、氯化物和過熱蒸汽中的耐蝕性。
紫銅板,黃銅管,黃銅棒,黃銅帶,紫銅帶,紫銅排,紫銅線,黃銅排,H62黃銅管,H62黃銅棒,H62黃銅線,H62黃銅帶,H62黃銅板,H62黃銅棒,H65黃銅帶,H65黃銅板,鋁板材,2520不銹鋼管。錳黃銅、特別是同時加有鋁、錫或鐵的錳黃銅廣泛用于造船及軍工等部門。
Cu-Zn-Mn系合金的顏色與含錳量有關(guān),隨Mn量的增加,其顏色逐靳由紅變黃,由黃變白,含63.5%Cu,24.5%Zn,12%Mn的黃銅,具有良好的機械性能、工藝性能和耐蝕性,已部分地代替鎳白銅應(yīng)用于工業(yè)上。