黃銅

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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(qiáng)的耐磨性能。特殊黃銅又叫特種黃銅，它強(qiáng)度高、硬度大、耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)。還有切削加工的機(jī)械性能也較突出。由黃銅所拉成的無(wú)縫銅管，質(zhì)軟、耐磨性能強(qiáng)。黃銅無(wú)縫管可用于熱交換器和冷凝器、低溫管路、海底運(yùn)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(qiáng)，制造耐壓設(shè)備等。

概述

　　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、鐵、硅組成的銅合金。黃銅有較強(qiáng)的耐磨性能。特殊黃銅又叫特種黃銅，它強(qiáng)度高、硬度大、耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)。還有切削加工的機(jī)械性能也較突出。由黃銅所拉成的無(wú)縫銅管，質(zhì)軟、耐磨性能強(qiáng)。黃銅無(wú)縫管可用于熱交換器和冷凝器、低溫管路、海底運(yùn)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(qiáng)，制造耐壓設(shè)備等。

　　根據(jù)黃銅中所含合金元素種類(lèi)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。  

黃銅以鋅作主要添加元素的銅合金﹐具有美觀的黃色﹐統(tǒng)稱黃銅。銅鋅二元合金稱普通黃銅或稱簡(jiǎn)單黃銅。三元以上的黃銅稱特殊黃銅或稱復(fù)雜黃銅。含鋅低於36%的黃銅合金由固溶體組成﹐具有良好的冷加工性能﹐如含鋅30%的黃銅常用來(lái)制作彈殼﹐俗稱彈殼黃銅或七三黃銅。含鋅在36～42%之間的黃銅合金由和固溶體組成﹐其中最常用的是含鋅40%的六四黃銅。為了改善普通黃銅的性能﹐常添加其他元素﹐如鋁﹑鎳﹑錳﹑錫﹑硅﹑鉛等。鋁能提高黃銅的強(qiáng)度﹑硬度和耐蝕性﹐但使塑性降低﹐適合作海輪冷凝管及其他耐蝕零件。錫能提高黃銅的強(qiáng)度和對(duì)海水的耐腐性﹐故稱海軍黃銅﹐用作船舶熱工設(shè)備和螺旋槳等。鉛能改善黃銅的切削性能﹔這種易切削黃銅常用作鐘表零件。黃銅鑄件常用來(lái)制作閥門(mén)和管道配件等。

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(jù)Cu－Zn二元狀態(tài)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(nèi)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(guò)46%～50%的黃銅，室溫下的顯微組織僅由β相組成，稱為β黃銅。

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(shí)易出現(xiàn)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(shí)溫度應(yīng)高于700℃。單相α黃銅中溫脆性區(qū)產(chǎn)生的原因主要是在Cu-Zn合金系α相區(qū)內(nèi)存在著Cu3Zn和Cu9Zn兩個(gè)有序化合物，在中低溫加熱時(shí)發(fā)生有序轉(zhuǎn)變，使合金變脆；另外，合金中存在微量的鉛、鉍有害雜質(zhì)與銅形成低熔點(diǎn)共晶薄膜分布在晶界上，熱加工時(shí)產(chǎn)生晶間破裂。實(shí)踐表明，加入微量的鈰可以有效地消除中溫脆性。

兩相黃銅（從H63至H59），合金組織中除了具有塑性良好的α相外，還出現(xiàn)了由電子化合物CuZn為基的β固溶體。β相在高溫下具有很高的塑性，而低溫下的β′相（有序固溶體）性質(zhì)硬脆。故（α+β）黃銅應(yīng)在熱態(tài)下進(jìn)行鍛造。含鋅量大于46%～50%的β黃銅因性能硬脆，不能進(jìn)行壓力加工。

力學(xué)性能

　　黃銅中由于含鋅量不同，機(jī)械性能也不一樣，圖7是黃銅的機(jī)械性能隨含鋅量不同而變化的曲線。對(duì)于α黃銅，隨著含鋅量的增多，σb和δ均不斷增高。對(duì)于（α+β）黃銅，當(dāng)含鋅量增加到約為45%之前，室溫強(qiáng)度不斷提高。若再進(jìn)一步增加含鋅量，則由于合金組織中出現(xiàn)了脆性更大的r相（以Cu5Zn8化合物為基的固溶

體），強(qiáng)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(guò)45%的銅鋅合金無(wú)實(shí)用價(jià)值。

　　普通黃銅的用途極為廣泛如水箱帶、供排水管、獎(jiǎng)?wù)?、波紋管、蛇形管、冷凝管、彈殼及各種形狀復(fù)雜的沖制品、小五金件等。隨著鋅含量的增加從H63到H59，它們均能很好地承受熱態(tài)加工，多用于機(jī)械及電器的各種零件、沖壓件及樂(lè)器等處。

為了提高黃銅的耐蝕性、強(qiáng)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(shù)達(dá)3%～4%，極個(gè)別的達(dá)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，亦稱特殊黃銅。

鋅當(dāng)量系數(shù)

復(fù)雜黃銅的組織，可根據(jù)黃銅中加入元素的“鋅當(dāng)量系數(shù)”來(lái)推算。因?yàn)樵阢~鋅合金中加入少量其他合金元素，通常只是使Cu-Zn狀態(tài)圖中的α/（α+β）相區(qū)向左或向右移動(dòng)。所以特殊黃銅的組織，通常相當(dāng)于普通黃銅中增加或減少了鋅含量的組織。例如，在Cu-Zn合金中加入1%硅后的組織，即相當(dāng)于在Cu-Zn合金中增加10%鋅的合金組織。所以硅的“鋅當(dāng)量”為10。硅的“鋅當(dāng)量系數(shù)”最大，使Cu-Zn系中的α/（α+β）相界顯著移向銅側(cè)，即強(qiáng)烈縮小α相區(qū)。鎳的“鋅當(dāng)量系數(shù)”為負(fù)值，即擴(kuò)大α相區(qū)。

性能

特殊黃銅中的α相及β相是多元復(fù)雜固溶體，其強(qiáng)化效果較大，而普通黃銅中的α及β相是簡(jiǎn)單的Cu-Zn固溶體，其強(qiáng)化效果較低。雖然鋅當(dāng)量相當(dāng)，多元固溶體與簡(jiǎn)單二元固溶體的性質(zhì)是不一樣的。所以，少量多元強(qiáng)化是提高合金性能的一種途徑。

鉛黃銅

鉛實(shí)際不溶于黃銅內(nèi)，呈游離質(zhì)點(diǎn)狀態(tài)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)化作用。但是隨著含錫量的增加，合金中會(huì)出現(xiàn)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(nèi)。

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(jìn)行冷、熱壓力加工。后兩種牌號(hào)的合金具有（α+β）兩相組織，并常出現(xiàn)少量的r相，室溫塑性不高，只能在熱態(tài)下變形。

錳黃銅

　　錳在固態(tài)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(qiáng)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(tài)下的壓力加工性能相當(dāng)好。

鐵黃銅：鐵黃銅中，鐵以富鐵相的微粒析出，作為晶核而細(xì)化晶粒，并能阻止再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大，從而提高合金的機(jī)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(qiáng)度和韌性，高溫下塑性很好，冷態(tài)下也可變形。常用的牌號(hào)為Hfe59-1-1。

鎳黃銅

     鎳與銅能形成連續(xù)固溶體，顯著擴(kuò)大α相區(qū)。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(jié)晶溫度，促使形成更細(xì)的晶粒。

　　HNi65-5鎳黃銅具有單相的α組織，室溫下具有很好的塑性，也可在熱態(tài)下變形，但是對(duì)雜質(zhì)鉛的含量必須嚴(yán)格控制，否制會(huì)嚴(yán)重惡化合金的熱加工性能。

黃銅化學(xué)成分

　　它是由銅和鋅組成的合金。

　　當(dāng)含鋅量小于 39% 時(shí)，鋅能溶于銅內(nèi)形成單相 a ，稱單相黃銅，塑性好，適于冷熱加壓加工。

　　當(dāng)含鋅量大于 39% 時(shí)，有 a 單相還有以銅鋅為基的 b 固溶體，稱雙相黃銅， b 使塑性小而抗拉強(qiáng)度上升，只適于熱壓力加工

　　若繼續(xù)增加鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則抗拉強(qiáng)度下降，無(wú)使用價(jià)值

　　代號(hào)用“ H +數(shù)字”表示， H 表示黃銅，數(shù)字表示銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

　　如 H68 表示含銅量為 68% ，含鋅量為 32% ，的黃銅，鑄造黃銅則在代號(hào)前“ Z ”字，如 ZH62

　　如 Zcuzn38 表示含鋅量為 38% ，余量為銅的鑄造黃銅。

　　H90 、 H80 單相，金黃色，故有金色共稱之，稱為鍍層，裝飾品，獎(jiǎng)?wù)碌取?/span>

　　H68 、 H59 屬于雙相黃銅，廣泛用于電器上的結(jié)構(gòu)件，如螺栓，螺母，墊圈、彈簧等。

一般情況下，冷變形加工用單相黃銅熱變形加工用雙相黃銅。

特殊黃銅

　　在普通黃銅中加入其它合金元素所組成的多元合金稱為黃銅。常加入的元素有鉛、錫、鋁等，相應(yīng)地可稱為鉛黃銅、錫黃銅、鋁黃銅。加合金元素的目的。主要是提高抗拉強(qiáng)度改善工藝性

　　代號(hào)：為“ H +主加元素符號(hào)（除鋅外）+銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)+主加元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)+其它元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)”表示。

　　如： HPb59-1 表示銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 59% ，含主加元素鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1% ，余量為鋅的鉛黃銅。

黃銅中銅的純度的測(cè)量

　　測(cè)量黃銅的純度可以用阿基米德原理測(cè)量，測(cè)量出樣品的體積和質(zhì)量，再根據(jù)銅的密度和鋅的密度計(jì)算可以得出黃銅中所含銅的比例。