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銅門原材料黃銅的硬度及用途

發布時間:2018/09/14
銅門原材料黃銅的硬度及用途

  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。黃銅有較強的耐磨性能。特殊黃銅又叫特種黃銅,它強度高、硬度大、耐化學腐蝕性強。還有切削加工的機械性能也較突出。由黃銅所拉成的無縫銅管,質軟、耐磨性能強。黃銅無縫管可用于熱交換器和冷凝器、低溫管路、海底運輸管。制造板料、條材、棒材、管材,鑄造零件等。含銅在62%~68%,塑性強,制造耐壓設備等。
  根據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。
  1.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Cu-Zn二元狀態圖(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易出現中溫脆性,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,熱加工時溫度應高于700℃。單相α黃銅中溫脆性區產生的原因主要是在Cu-Zn合金系α相區內存在著Cu3Zn和Cu9Zn兩個有序化合物,在中低溫加熱時發生有序轉變,使合金變脆;另外,合金中存在微量的鉛、鉍有害雜質與銅形成低熔點共晶薄膜分布在晶界上,熱加工時產生晶間破裂。實踐表明,加入微量的鈰可以有效地消除中溫脆性。含鋅量大于46%~50%的β黃銅因性能硬脆,不能進行壓力加工。
  (3)機械性能 黃銅中由于含鋅量不同,機械性能也不一樣,圖7是黃銅的機械性能隨含鋅量不同而變化的曲線。對于α黃銅,隨著含鋅量的增多,σb和δ均不斷增高。對于(α+β)黃銅,當含鋅量增加到約為45%之前,室溫強度不斷提高。若再進一步增加含鋅量,則由于合金組織中出現了脆性更大的r相(以Cu5Zn8化合物為基的固溶體),強度急劇降低。(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%的銅鋅合金無實用價值。
  2.特殊黃銅
  為了提高黃銅的耐蝕性、強度、硬度和切削性等,在銅-鋅合金中加入少量(一般為1%~2%,少數達3%~4%,極個別的達5%~6%)錫、鋁、錳、鐵、硅、鎳、鉛等元素,構成三元、四元、甚至五元合金,即為復雜黃銅,亦稱特殊黃銅。
  鉛黃銅:鉛實際不溶于黃銅內,呈游離質點狀態分布在晶界上。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,起固溶強化作用。但是隨著含錫量的增加,合金中會出現脆性的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。
  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,可進行冷、熱壓力加工。后兩種牌號的合金具有(α+β)兩相組織,并常出現少量的r相,室溫塑性不高,只能在熱態下變形。
  錳黃銅:錳在固態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、熱態下的壓力加工性能相當好。
  鐵黃銅:鐵黃銅中,鐵以富鐵相的微粒析出,作為晶核而細化晶粒,并能阻止再結晶晶粒長大,從而提高合金的機械性能和工藝性能。鐵黃銅中的鐵含量通常在1.5%以下,其組織為(α+β),具有高的強度和韌性,高溫下塑性很好,冷態下也可變形。常用的牌號為Hfe59-1-1。
  鎳黃銅:鎳與銅能形成連續固溶體,顯著擴大α相區。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晶溫度,促使形成更細的晶粒。

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