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合金元素对特殊黄铜的影响

2018-5-25 8:27:58来源:网络作者:
  • 导读:
  • 特殊黄铜的定义:为了改善普通黄铜的耐蚀性、强度、硬度和切削性,在铜-锌合金中加入锡、铝、锰、铁、镍、硅、铅等元素构成三元、四元甚至五元合金,即为特殊黄铜,又称多元黄铜。第三组元为铅的,称为铅黄铜,同样,还有锡黄铜、铁黄铜、锰黄铜等。
  • 关键字:
  • 合金元素 黄铜 的影响

特殊黄铜的定义:为了改善普通黄铜的耐蚀性、强度、硬度和切削性,在铜-锌合金中加入锡、铝、锰、铁、镍、硅、铅等元素构成三元、四元甚至五元合金,即为特殊黄铜,又称多元黄铜。第三组元为铅的,称为铅黄铜,同样,还有锡黄铜、铁黄铜、锰黄铜等。

合金元素对特殊黄铜的影响有哪些呢?

下面分别叙述特殊黄铜中除锌以外的合金元素的影响。

1、铅

铅是铅黄铜中的重要合金元素,铅极少固溶于铜-锌合金中。铅在合金中以独立相存在。游离的铅质点既有润滑作用,又使切屑呈崩碎状,可高速切削,获得光洁表面,改善黄铜的切削性能。但是当黄铜的含铅量超过3%时,不再显著改善黄铜的切削性能,而是将降低黄铜的强度、硬度和伸长率,故切削用黄铜的最高含铅量在3%左右。铅黄铜具有高的耐磨性。

两相(α+β)铅黄铜可热轧、热挤(热态加工),而单相α铅黄铜通常只用冷轧或热挤。

2、锡

锡是锡黄铜中的重要合金元素。

当铜中的锌含量由零增加到约38%时,锡在α相中的溶解度约由15%下降到0.7%。在锌饱和的α固溶体中,锡的溶解度很小,但当含锌量增加到出现β相时,锡的溶解度又增加。少量锡溶于α及(α+β)黄铜,提高合金强度和硬度。

常用的锡黄铜含1%Sn,含锡过多,会降低合金塑性。锡的重要作用是抑制脱锌,提高黄铜的耐蚀性。锡黄铜在淡水和海水中均耐腐蚀,称“海军黄铜”。

3、铁

铁是铁黄铜中的重要合金元素。铁极少固溶于黄铜。超过其溶解度即为富铁相析出,作为“人工晶核”细化黄铜铸锭组织,并阻止黄体再结晶晶粒长大,从而显著提高黄铜的力学性能和工艺性能高。

铁与锰、锡、铝、镍等配合使用,可使黄铜具有高的强度和在大气、海水中的耐蚀性。

铁与硅同时存在黄铜中可形成高硬度的硅化铁质点,使黄铜的切削性能变坏。

铁在黄铜中的含量一般低于1.5%。含铁高,富铁相增加,甚至产生富铁偏析,会降低合金的耐蚀性,并影响电镀层表面质量。

4、镍

镍是镍黄铜中的重要合金元素。镍的“锌当量系数”是负值,可扩大黄铜的α相区。在高锌黄铜中加镍,可获得具有少量β相的高强度合金。镍可提高合金韧性和耐蚀性(抗脱锌及抗应力腐蚀破裂的能力增强),镍黄铜可以承受冷、热塑性加工。

在黄铜中同时加入一定数量和一定比值的镍和铝,可使该合金产生回火硬化现象。

5、铝

铝是铝黄铜中的重要合金元素。铝显著缩小黄铜的α区。铝含量增高时,将出现γ相,虽可提高合金硬度,但剧烈降低合金的塑性。铝的锌当量系数高,形成β相的趋势大,强化效果高。

在铝黄铜表面铝的离子化倾向比锌大,优先于腐蚀性气体或溶液中氧结合,形成坚硬致密的氧化膜,提高对气体、溶液,特别是高速海水的耐蚀性。所以,铝黄铜的特点是具有很高的强度和耐蚀性。

6、锰

锰是锰黄铜中的重要合金元素。锰大量固溶于铜。锰缩小黄铜α区的作用极小,对黄铜组织影响不大。锰起固溶强化作用,可提高黄铜的强度、硬度。锰黄铜能较好地承受热、冷态塑性加工,能显著升高黄铜在海水、氯化物和过热蒸汽中的耐蚀性。高锰黄铜可以采用淬火与时效来提高强度和硬度。

7、硅

硅是硅黄铜中的重要合金元素。硅的锌当量系数很高,急剧缩小α区,当硅含量升高时,出现密集六方晶格的新相κ,此相在高温下有足够的塑性,在545℃左右分解成(α+γ)共析体。

含锌低于20%,硅为3%的黄铜具有高的力学性能,其铸态合金在室温下的塑性也很高。黄铜含硅、锌的量增加时,则塑性距离下降,不能塑性加工。常用塑性加工的HSi80-3硅黄铜,在室温下具有α+γ(Cu5Si)的组织。当锌含量增高,硅含量降低时,硅黄铜出现(α+β)组织。

硅能提高黄铜在海水中的耐蚀性能。硅黄铜在大气和海水中均有较高的耐蚀性,并比一般黄铜抗应力腐蚀破裂的能力高。它还要高的力学性能、铸造性能、耐寒、可焊,能很好地塑性加工。

(关键字:合金元素 黄铜 的影响)

(责任编辑:01175)
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