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黃銅和紫銅的區别

發布時間:2016-06-30 點擊量:777

  

黃銅是由銅和鋅所組成的合金。如果隻是由銅、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、矽組成的銅合金。黃銅有較強的耐磨性能。特殊黃銅又叫特種黃銅,它強度高、硬度大、耐化學腐蝕性強。還有切削加工的機械性能也較[黃銅材料]黃銅材料突出。由黃銅所拉成的無縫銅管,質軟、耐磨性能強。黃銅無縫管可用于熱交換器和冷凝器、低溫管路、海底運輸管。制造闆料、條材、棒材、管材,鑄造零件等。含銅在62%~68%,塑性強,制造耐壓設備等。  根據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。壓力加工用的黃銅稱為變形黃銅。  1.普通黃銅  (1)普通黃銅的室溫組織普通黃銅是銅鋅二元合金,其含鋅量變化範圍較大,因此其室溫組織也有很大不同。根據Cu-Zn二元狀态圖(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%範圍内的黃銅,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46%~50%的黃銅,室溫下的顯微組織僅由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易出現中溫脆性,其具體溫度範圍随含Zn量不同而有所變化,一般在200~700℃之間。因此,熱加工時溫度應高于700℃。單相α黃銅中溫脆性區産生的原因主要是在Cu-Zn合金系α相區内存在着Cu3Zn和Cu9Zn兩個有序化合物,在中低溫加熱時發生有序轉變,使合金變脆;另外,合金中存在微量的鉛、铋有害雜質與銅形成低熔點共晶薄膜分布在晶界上,熱加工時産生晶間破裂。實踐表明,加入微量的铈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)性質硬脆。故(α+β)黃銅應在熱态下進行鍛造。含鋅量大于46%~50%的β黃銅因性能硬脆,不能進行壓力加工。  (3)力學性能黃銅中由于含鋅量不同,機械性能也不一樣,圖7是黃銅的機械性能随含鋅量不同而變化的曲線。對于α黃銅,随着含鋅量的增多,σb和δ均不斷增高。對于(α+β)黃銅,當含鋅量增加到約為45%之前,室溫強度不斷提高。若再進一步增加含鋅量,則由于合金組織中出現了脆性更大的r相(以Cu5Zn8化合物為基的固溶體),強度急劇降低。(α+β)黃銅的室溫塑性則始終随含鋅量的增加而降低。所以含鋅量超過45%的銅鋅合金無實用價值。  普通黃銅的用途極為廣泛,如水箱帶、供排水管、獎章、波紋管、蛇形管、冷凝管、彈殼及各種形狀複雜的沖制品、小五金件等。随着鋅含量的增加從H63到H59,它們均能很好地承受熱态加工,多用于機械及電器的各種零件、沖壓件及樂器等處。  2.特殊黃銅  為了提高黃銅的耐蝕性、強度、硬度和切削性等,在銅-鋅合金中加入少量(一般為1%~2%,少數達3%~4%,極個别的達5%~6%)錫、鋁、錳、鐵、矽、鎳、鉛等元素,構成三元、四元、甚至五元合金,即為複雜黃銅,亦稱特殊黃銅。  (1)鋅當量系數複雜黃銅的組織,可根據黃銅中加入元素的“鋅當量系數”來推算。因為在銅鋅合金中加入少量其他合金元素,通常隻是使Cu-Zn狀态圖中的α/(α+β)相區向左或向右移動。所以特殊黃銅的組織,通常相當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%矽後的組織,即相當于在Cu-Zn合金中增加10%鋅的合金組織。所以矽的“鋅當量”為10。矽的“鋅當量系數”zui大,使Cu-Zn系中的α/(α+β)相界顯著移向銅側,即強烈縮小α相區。鎳的“鋅當量系數”為負值,即擴大α相區。  (2)特殊黃銅的性能特殊黃銅中的α相及β相是多元複雜固溶體,其強化效果較大,而普通黃銅中的α及β相是簡單的Cu-Zn固溶體,其強化效果較低。雖然鋅當量相當,多元固溶體與簡單二元固溶體的性質是不一樣的。所以,少量多元強化是提高合金性能的一種途徑。  (3)幾種常用的特殊變形黃銅的組織和壓力加工性能  鉛黃銅:鉛實際不溶于黃銅内,呈遊離質點狀态分布在晶界上。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,故隻能進行冷變形或熱擠壓。(α+β)鉛黃銅在高溫下具有較好的塑性,可進行鍛造。  錫黃銅:黃銅中加入錫,可明顯提高合金的耐熱性,特别是提高抗海水腐蝕的能力,故錫黃銅有“*黃銅”之稱。  錫能溶入銅基固溶體中,起固溶強化作用。但是随着含錫量的增加,合金中會出現脆性的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%範圍内。  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,可進行冷、熱壓力加工。後兩種牌号的合金具有(α+β)兩相組織,并常出現少量的r相,室溫塑性不高,隻能在熱态下變形。  錳黃銅:錳在固态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、熱态下的壓力加工性能相當好。  鐵黃銅:鐵黃銅中,鐵以富鐵相的微粒析出,作為晶核而細化晶粒,并能阻止再結晶晶粒長大,從而提高合金的機械性能和工藝性能。鐵黃銅中的鐵含量通常在1.5%以下,其組織為(α+β),具有高的強度和韌性,高溫下塑性很好,冷态下也可變形。常用的牌号為Hfe59-1-1。  鎳黃銅:鎳與銅能形成連續固溶體,顯著擴大α相區。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晶溫度,促使形成更細的晶粒。  HNi65-5鎳黃銅具有單相的α組織,室溫下具有很好的塑性,也可在熱态下變形,但是對雜質鉛的含量必須嚴格控制,否制會嚴重惡化合金的熱加工性能。  黃銅的化學成分:  1)普通黃銅  它是由銅和鋅組成的合金。  當含鋅量小于39%時,鋅能溶于銅内形成單相a,稱單相黃銅,塑性好,适于冷熱加壓加工。  當含鋅量大于39%時,有a單相還有以銅鋅為基的b固溶體,稱雙相黃銅,b使塑性小而抗拉強度上升,隻适于熱壓力加工  若繼續增加鋅的質量分數,則抗拉強度下降,無使用價值  代号用“H+數字”表示,H表示黃銅,數字表示銅的質量分數。  如H68表示含銅量為68%,含鋅量為32%,的黃銅,鑄造黃銅則在代号前“Z”字,如ZH62  如Zcuzn38表示含鋅量為38%,餘量為銅的鑄造黃銅。  H90、H80單相,金黃色,故有金色共稱之,稱為鍍層,裝飾品,獎章等。  H68、H59屬于雙相黃銅,廣泛用于電器上的結構件,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。  2)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。主要是提高抗拉強度改善工藝性  代号:為“H+主加元素符号(除鋅外)+銅的質量分數+主加元素質量分數+其它元素質量分數”表示。  如:HPb59-1表示銅的質量分數為59%,含主加元素鉛的質量分數為1%,餘量為鋅的鉛黃銅。  我國zui早用黃銅鑄錢開始于明嘉靖年間。[黃銅礦]黃銅礦  “黃銅”一詞zui早見于西漢東方朔所撰的《申異經·中荒經》:“西北有宮,黃銅為牆,題日地皇之宮。”  這種“黃銅”指的是何種銅合金,待考。《新唐書·食貨志》又有‘青銅”、“黃銅”的稱謂,分别指礦石顔色和冶煉産品,并非現在的銅錫合金與銅鋅合金。宋人洪咨夔撰《大冶賦》中又有“其為黃銅也,坑有殊名,山多衆樸”,指的是火法煉制的純銅。  黃銅一詞專指銅鋅合金,則始于明代,其記載見于《明會典》:“嘉靖中則例,通寶錢六百萬文,合用二火黃銅四萬七千二百七十二斤……。”通過對明代銅錢成分的分析,發現《明會典》中所說的鑄錢種真正意義上的黃銅的出現較其它幾種銅合金晚很多,這是因為黃銅中金屬鋅的獲得比較困難。  氧化鋅在950℃一1000℃的高溫下才能較快地被還原成金屬鋅,而液态鋅在906℃時已經沸騰,所以還原得到的金屬鋅以蒸氣狀存在。在冷卻時反應逆轉,蒸氣鋅為爐中的二氧化碳再氧化成氧化鋅,因此要得到金屬鋅必須有特殊的冷凝裝置。這是金屬鋅的使用比銅、鉛、錫、鐵的使用晚得多的原因,也是黃銅鑄币出現較晚的原因之一。  但是,在姜寨仰韶文化遺址中曾出土有含鋅量超過20%的黃銅片和黃銅管,山東膠縣三裡河龍山文化的地層中也曾出土兩種黃銅錐。顯而易見,這些黃銅器物的出現并不是說人們在就掌握了黃銅的冶煉技術,而是人們在利用銅鋅共生礦時無意中獲得的。  商周時期銅器的含鋅量都很低,一般在10-z數量級。西漢、新莽的錢中有闆個别的銅鋅甘金錢,其巾有的錢币中鋅的含量達到7%,但是這并不能說明黃銅鑄錢産生于西漢新莽之際。因為這些銅鋅合金是極個别現象,其含鋅量又普遍較真正意義上的黃銅含鋅量15%一40%要小得多。所以我們認為這些含鋅的銅錢是漢代在“即山鑄錢”中使用銅鋅共生礦時産生的。據對有關礦山進行調查後發現,山東的昌濰、煙台、臨沂及湖北等地都有資源豐富的銅鋅共生礦,這就使冶煉後的銅含有一小部分鋅。到了唐代,由于鑄錢材料的規範化,使所鑄行的錢币中鋅的含量均為恒量。

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