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、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。 含鋅低于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。
普通黃銅
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 ”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屬于單相黃銅,金黃色,故有金色共稱之,稱為鍍層,裝飾品,獎(jiǎng)?wù)碌取?br style="box-sizing: border-box;"/> 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。
分類
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。
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。
1)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。
2)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。HSn70-1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。
3)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。
4)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。
5)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。
國(guó)內(nèi)外黃銅的牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)照表
中國(guó)牌號(hào) | 德國(guó)牌號(hào) | 歐洲牌號(hào) | 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) | 美國(guó)牌號(hào) | 日本牌號(hào) | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
GB | DIN | EN | ISO | UNS | JIS | ||
H96 | CuZn5 | 2.022 | CuZn5 | CW500L | CuZn5 | C21000 | C2100 |
H90 | CuZn10 | 2.023 | CuZn10 | CW501L | CuZn10 | C22000 | C2200 |
H85 | CuZn15 | 2.024 | CuZn15 | CW502L | CuZn15 | C23000 | C2300 |
H80 | CuZn20 | 2.025 | CuZn20 | CW503L | CuZn20 | C24000 | C2400 |
H70 | CuZn30 | 2.0265 | CuZn30 | CW505L | CuZn30 | C26000 | C2600 |
H68 | CuZn33 | 2.028 | CuZn33 | CW506L | CuZn35 | C26800 | C2680 |
H65 | CuZn36 | 2.0335 | CuZn36 | CW507L | CuZn35 | C27000 | C2700 |
H63 | CuZn37 | 2.0321 | CuZn37 | CW508L | CuZn37 | C27200 | C2720 |
HPb63-3 | CuZn36Pb1.5 | 2.0331 | CuZn35Pb1 | CW600N | CuZn35Pb1 | C34000 | C3501 |
HPb63-3 | CuZn36Pb1.5 | 2.0331 | CuZn35Pb2 | CW601N | CuZn34Pb2 | C34200 | - |
H62 | CuZn40 | 2.036 | CuZn40 | CW509N | CuZn40 | C28000 | C3712 |
H60 | CuZn38Pb1.5 | 2.0371 | CuZn38Pb2 | CW608N | CuZn37Pb2 | C35000 | - |
HPb63-3 | CuZn36Pb3 | 2.0375 | CuZn36Pb3 | CW603N | CuZn36Pb3 | C36000 | C3601 |
HPb59-1 | CuZn39Pb2 | 2.038 | CuZn39Pb2 | CW612N | CuZn38Pb2 | C37700 | C3771 |
HPb58-2.5 | CuZn39Pb3 | 2.0401 | CuZn39Pb3 | CW614N | CuZn39Pb3 | C38500 | C3603 |
- | CuZn40Pb2 | 2.0402 | CuZn40Pb2 | CW617N | CuZn40Pb2 | C38000 | C3771 |
- | CuZn28Sn1 | 2.047 | CuZn28Sn1As | CW706R | CuZn28Sn1 | C68800 | C4430 |
- | CuZn31Si1 | 2.049 | CuZn31Si1 | CW708R | CuZn31Si1 | C44300 | - |
- | CuZn20Al2 | 2.046 | CuZn20Al2 | CW702R | CuZn20Al2 | C68700 | C6870 |