铜锌合金或以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜具有良好的塑性和耐蚀性,良好的变形加工性能和铸造性能,在工业中有很强的应用价值。按化学成分的不同,黄铜可分为普通黄铜和特殊黄铜两类。表19-5是常用黄铜的牌号、成分、性能和用途。
表19-5 常用黄铜的牌号、成分、性能和用途
(续)
注:T—退火状态;L—冷变形状态;S—砂型铸造;J—金属型铸造。
1.普通黄铜
图19-4是Cu-Zn合金相图。普通黄铜是铜锌二元合金,α相是锌溶于铜中的固溶体,其溶解度随温度的下降而增大,α相具有面心立方晶格,塑性好,适用于进行冷、热加工,并有优良的铸造、焊接和镀锡能力。β′相是以电子化合物CuZn为基的有序固溶体,具有体心立方晶格,性能硬而脆。
图19-4 Cu-Zn合金相图
黄铜的锌含量对其力学性能有很大的影响。当w(Zn)=30%~32%时,随着锌含量的增加,强度和伸长率都升高,当w(Zn)>32%后,因组织中出现β′相,塑性开始下降,而强度在w(Zn)=45%附近达到最大值;含Zn量更高时,黄铜的组织全部为β′相,强度与塑性急剧下降。
普通黄铜分为单相黄铜和双相黄铜两种类型,从变形特征来看,单相黄铜适宜于冷加工,而双相黄铜只能进行热加工。常用的单相黄铜牌号有H80、H70、H68等,“H”为黄铜的汉语拼音字首,数字表示平均铜含量。它们的组织为α相,塑性很好,可进行冷、热压力加工,适用于制作冷轧板材、冷拉线材、管材及形状复杂的深冲零件;而常用双相黄铜的牌号有H62、H59等,退火状态组织为α+β′。由于室温β′相很脆,冷变形性能差,而高温β相塑性好,因此,它们可以进行热加工变形。通常双相黄铜热轧成棒材、板材,再经机加工制造各种零件。(www.xing528.com)
2.特殊黄铜
为了获得更高的强度、耐蚀性和良好的铸造性能,在铜锌合金中加入铝、铁、硅、锰、镍等元素,形成各种特殊黄铜。
特殊黄铜的编号方法是:“H+主加元素符号+铜含量+主加元素含量”。特殊黄铜可分为压力加工黄铜(以黄铜加工产品供应)和铸造黄铜两类,其中铸造黄铜在编号前加“Z”。例如:HPb60-1表示平均成分为60%Cu,1%Pb,余为Zn的铅黄铜;ZCuZn31Al2表示平均成分为31%Zn,2%Al,余为Cu的铝黄铜。
锡黄铜:锡可显著提高黄铜在海洋大气和海水中的耐蚀性,也可使黄铜的强度有所提高。压力加工锡黄铜广泛应用于制造海船零件。
铅黄铜:铅能改善切削加工性能,并能提高耐磨性。铅对黄铜的强度影响不大,略为降低塑性。压力加工铅黄铜主要用于要求有良好切削加工性能及耐磨性的零件(如钟表零件)。铅黄铜中加入适量的镍、锰、铁后,可得到高强度、高耐蚀性的特殊黄铜,常用于制作大型蜗杆、海船用螺旋桨等需要高强度、高耐蚀性的重要零件。铸造铅黄铜可以制作轴瓦和衬套。
铝黄铜:铝能提高黄铜的强度和硬度,但使塑性降低。铝能使黄铜表面形成保护性的氧化膜,因而改善黄铜在大气中的耐蚀性。铝黄铜可制作海船零件及其他机器的耐蚀零件。
硅黄铜:硅能显著提高黄铜的力学性能、耐磨性和耐蚀性。硅黄铜具有良好的铸造性能,并能进行焊接和切削加工。主要用于制造船舶及化工机械零件。
锰黄铜:锰能提高黄铜的强度,不降低塑性,也能提高在海水中及过热蒸汽中的耐蚀性。锰黄铜常用于制造海船零件及轴承等耐磨部件。
铁黄铜:黄铜中加入铁,同时加入少量的锰,可起到提高黄铜再结晶温度和细化晶粒的作用,使力学性能提高,同时使黄铜具有高的韧性、耐磨性及在大气和海水中优良的耐蚀性,因而,铁黄铜可以用于制造受摩擦及受海水腐蚀的零件。
镍黄铜:镍可提高黄铜的再结晶温度和细化其晶粒,提高力学性能和耐蚀性,降低应力腐蚀开裂倾向,镍黄铜的热加工性能良好,在造船工业、电机制造工业中广泛应用。
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