銅業(yè)知識:合金元素對特殊黃銅的影響
2014年11月06日 11:24 8303次瀏覽 來源: 中國銅產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 分類: 銅資訊
特殊黃銅的定義:為了改善普通黃銅的耐蝕性、強(qiáng)度、硬度和切削性,在銅-鋅合金中加入錫、鋁、錳、鐵、鎳、硅、鉛等元素構(gòu)成三元、四元甚至五元合金,即為特殊黃銅,又稱多元黃銅。第三組元為鉛的,稱為鉛黃銅,同樣,還有錫黃銅、鐵黃銅、錳黃銅等。
合金元素對特殊黃銅的影響有哪些呢?
下面分別敘述特殊黃銅中除鋅以外的合金元素的影響。
1、鉛
鉛是鉛黃銅中的重要合金元素,鉛極少固溶于銅-鋅 合金中。鉛在合金中以獨(dú)立相存在。游離的鉛質(zhì)點(diǎn)既有潤滑作用,又使切屑呈崩碎狀,可高速切削,獲得光潔表面,改善黃銅的切削性能。但是當(dāng)黃銅的含鉛量超過 3%時(shí),不再顯著改善黃銅的切削性能,而是將降低黃銅的強(qiáng)度、硬度和伸長率,故切削用黃銅的最高含鉛量在3%左右。鉛黃銅具有高的耐磨性。
兩相(α+β)鉛黃銅可熱軋、熱擠(熱態(tài)加工),而單相α鉛黃銅通常只用冷軋或熱擠。
2、錫
錫是錫黃銅中的重要合金元素。
當(dāng)銅中的鋅含量由零增加到約38%時(shí),錫在α相中的溶解度約由15%下降到0.7%。在鋅飽和的α固溶體中,錫的溶解度很小,但當(dāng)含鋅量增加到出現(xiàn)β相時(shí),錫的溶解度又增加。少量錫溶于α及(α+β)黃銅,提高合金強(qiáng)度和硬度。
常用的錫黃銅含1%Sn,含錫過多,會降低合金塑性。錫的重要作用是抑制脫鋅,提高黃銅的耐蝕性。錫黃銅在淡水和海水中均耐腐蝕,稱“海軍黃銅”。
3、鐵
鐵是鐵黃銅中的重要合金元素。鐵極少固溶于黃銅。超過其溶解度即為富鐵相析出,作為“人工晶核”細(xì)化黃銅鑄錠組織,并阻止黃體再結(jié)晶晶粒長大,從而顯著提高黃銅的力學(xué)性能和工藝性能高。
鐵與錳、錫、鋁、鎳等配合使用,可使黃銅具有高的強(qiáng)度和在大氣、海水中的耐蝕性。
鐵與硅同時(shí)存在黃銅中可形成高硬度的硅化鐵質(zhì)點(diǎn),使黃銅的切削性能變壞。
鐵在黃銅中的含量一般低于1.5%。含鐵高,富鐵相增加,甚至產(chǎn)生富鐵偏析,會降低合金的耐蝕性,并影響電鍍層表面質(zhì)量。
4、鎳
鎳是鎳黃銅中的重要合金元素。鎳的“鋅當(dāng)量系數(shù)”是負(fù)值,可擴(kuò)大黃銅的α相區(qū)。在高鋅黃銅中加鎳,可獲得具有少量β相的高強(qiáng)度合金。鎳可提高合金韌性和耐蝕性(抗脫鋅及抗應(yīng)力腐蝕破裂的能力增強(qiáng)),鎳黃銅可以承受冷、熱塑性加工。
在黃銅中同時(shí)加入一定數(shù)量和一定比值的鎳和鋁,可使該合金產(chǎn)生回火硬化現(xiàn)象。
5、鋁
鋁是鋁黃銅中的重要合金元素。鋁顯著縮小黃銅的α區(qū)。鋁含量增高時(shí),將出現(xiàn)γ相,雖可提高合金硬度,但劇烈降低合金的塑性。鋁的鋅當(dāng)量系數(shù)高,形成β相的趨勢大,強(qiáng)化效果高。
在鋁黃銅表面鋁的離子化傾向比鋅大,優(yōu)先于腐蝕性氣體或溶液中氧結(jié)合,形成堅(jiān)硬致密的氧化膜,提高對氣體、溶液,特別是高速海水的耐蝕性。所以,鋁黃銅的特點(diǎn)是具有很高的強(qiáng)度和耐蝕性。
6、錳
錳是錳黃銅中的重要合金元素。錳大量固溶于銅。錳 縮小黃銅α區(qū)的作用極小,對黃銅組織影響不大。錳起固溶強(qiáng)化作用,可提高黃銅的強(qiáng)度、硬度。錳黃銅能較好地承受熱、冷態(tài)塑性加工,能顯著升高黃銅在海水、 氯化物和過熱蒸汽中的耐蝕性。高錳黃銅可以采用淬火與時(shí)效來提高強(qiáng)度和硬度。
7、硅
硅是硅黃銅中的重要合金元素。硅的鋅當(dāng)量系數(shù)很高,急劇縮小α區(qū),當(dāng)硅含量升高時(shí),出現(xiàn)密集六方晶格的新相κ,此相在高溫下有足夠的塑性,在545℃左右分解成(α+γ)共析體。
含鋅低于20%,硅為3%的黃銅具有高的力學(xué)性能,其鑄態(tài)合金在室溫下的塑性也很高。黃銅含硅、鋅的量增加時(shí),則塑性距離下降,不能塑性加工。常用塑性加工的HSi80-3硅黃銅,在室溫下具有α+γ(Cu5Si)的組織。當(dāng)鋅含量增高,硅含量降低時(shí),硅黃銅出現(xiàn)(α+β)組織。
硅能提高黃銅在海水中的耐蝕性能。硅黃銅在大氣和海水中均有較高的耐蝕性,并比一般黃銅抗應(yīng)力腐蝕破裂的能力高。它還要高的力學(xué)性能、鑄造性能、耐寒、可焊,能很好地塑性加工。
責(zé)任編輯:楊翼
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