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。
兩相黃銅(從H63至H59),黃銅棒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。
(3)力學(xué)性能 黃銅中由于含鋅量不同,黃銅棒機(jī)械性能也不一樣。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。
黃銅棒在制作的時(shí)候需要遵循的一些規(guī)矩
(1)所有元素都無(wú)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(méi)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(lái)說(shuō),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(wú)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(lái)開(kāi)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(guò)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(guò)加人合金元素的辦法來(lái)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(wú)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。
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