(1)普通黃銅的室溫組織 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,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,室溫下的顯組織由(α+β)兩相組成,稱為(α+β)黃銅(兩相黃銅);黃銅棒含鋅量超過46%~50%的黃銅,室溫下的顯組織僅由β相組成,稱為β黃銅。
(2)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,黃銅棒一般在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,加入量的鈰可以有效地中溫脆性。
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黃銅棒是由二種以上的元素組成的多種合金就稱為特殊黃銅,根據(jù)黃銅中所含合金元素種類的不同,黃銅分為普通黃銅和特殊黃銅兩種。由制造工藝可分為鑄造和壓力加工兩類產(chǎn)品,他們分別遵循以下的制造原則。
(1)所有元素都無一例外地降低銅棒的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率,凡元素固溶于銅棒中,造成銅棒的晶格畸變,使自由電子定向流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生波散射,使電阻率增加,相反在銅棒中沒有固溶度或很少固溶的元素,對(duì)銅棒的導(dǎo)電和導(dǎo)熱影響很少,特別應(yīng)注意的是有些元素在銅棒中固溶度隨著溫度降低而激烈地降低,以單質(zhì)和金屬化合物析出,既可固溶和彌散強(qiáng)化銅棒合金,又對(duì)電導(dǎo)率降低不多,這對(duì)研究高強(qiáng)高導(dǎo)合金來說,是重要的合金化原則,這里應(yīng)特別指出的是鐵、硅、錯(cuò)、鉻四元素與銅棒組成的合金是極為重要的高強(qiáng)高導(dǎo)合金;由于合金元素對(duì)銅棒性能影響是疊加的,其中CoCr —Zr 系合金是的高強(qiáng)高導(dǎo)合金;
(2)銅基耐蝕合金的組織都應(yīng)該是單相,避免在合金中出現(xiàn)第二相引起電化學(xué)腐蝕。為此加人的合金元素在銅棒中都應(yīng)該有很大的固溶度,甚至是無限互溶的元素,在工程應(yīng)用的單相黃銅棒、青銅棒、白銅棒都具有優(yōu)良的耐蝕性能,是重要的熱交換材料。
(3)銅基耐磨合金組織中均存在軟相和硬相,因此在合金化時(shí)必須確保所加人的元素除固溶于銅棒之外,還應(yīng)該有硬相析出,銅棒合金中典型的硬相有Ni3Si 、FeALSi 化合物等。近年來開發(fā)的汽車同步器齒輪合金中a 相為軟相,負(fù)相為硬相,a 相不宜大于10 %。
(4)固態(tài)有多晶轉(zhuǎn)變的銅棒合金具有阻尼性能,如Cu 一Mn 系合金,固態(tài)下有熱彈性馬氏體轉(zhuǎn)變過程的合金具有記憶性能,如Cu 一Zn 一Al 、Cu 一Al 一Mn 系合金。
(5)銅棒的顏色可以通過加人合金元素的辦法來改變,比如加人鋅、鋁、錫、鎳等元素,隨著含量的變化,顏色也發(fā)生紅一青一黃一白的變化,合理地控制含量會(huì)獲得仿金材料和仿銀合金。
(6)銅棒及合金的合金化所選擇的元素應(yīng)該是常用、廉價(jià)和無污染的,所加元素應(yīng)該本著多元少量的原則,合金原料能夠綜合利用,合金應(yīng)具有優(yōu)良的工藝性能,適于加工成各種成品和半成品。