黄铜是由铜和锌所组成的合金

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1、黄铜是由铜和锌所组成的合金。如果只是由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜。如果是由二 种以上的元素组成的多种合金就称为特殊黄铜。如由铅、锡、锰、镍、铅、铁、硅组成的铜 合金。黄铜有较强的耐磨性能。特殊黄铜又叫特种黄铜，它强度高、硬度大、耐化学腐蚀性 强。还有切削加工的机械性能也较黄铜材料突出。由黄铜所拉成的无缝铜管，质软、耐磨性 能强。黄铜无缝管可用于热交换器和冷凝器、低温管路、海底运输管。制造板料、条材、棒 材、管材，铸造零件等。含铜在62%68%，塑性强，制造耐压设备等。根据黄铜中所含合金元素种类的不同，黄铜分为普通黄铜和特殊黄铜两种。压力加工用 的黄铜称为变形黄铜。1. 普通黄铜（1）普通黄

2、铜的室温组织普通黄铜是铜锌二元合金，其含锌量变化范围较大，因此其 室温组织也有很大不同。根据Cu-Zn二元状态图（图6），黄铜的室温组织有三种：含锌量 在35%以下的黄铜,室温下的显微组织由单相的a固溶体组成，称为a黄铜;含锌量在36% 46%范围内的黄铜，室温下的显微组织由（a+卩）两相组成，称为（a+卩）黄铜（两相黄铜）； 含锌量超过46%50%的黄铜，室温下的显微组织仅由卩相组成，称为卩黄铜。（2）压力加工性能a单相黄铜（从H96至H65）具有良好的塑性，能承受冷热加工，但a单相黄铜在锻造 等热加工时易出现中温脆性，其具体温度范围随含Zn量不同而有所变化,一般在200700C 之间。因此

3、，热加工时温度应高于700C单相a黄铜中温脆性区产生的原因主要是在Cu-Zn 合金系a相区内存在着Cu3Zn和Cu9Zn两个有序化合物，在中低温加热时发生有序转变， 使合金变脆；另外，合金中存在微量的铅、铋有害杂质与铜形成低熔点共晶薄膜分布在晶界 上，热加工时产生晶间破裂。实践表明，加入微量的铈可以有效地消除中温脆性。两相黄铜（从H63至H59）,合金组织中除了具有塑性良好的a相外，还出现了由电子 化合物CuZn为基的卩固溶体。卩相在高温下具有很高的塑性，而低温下的卩湘（有序固溶 体）性质硬脆。故（a+卩）黄铜应在热态下进行锻造。含锌量大于46%50%的卩黄铜因性 能硬脆，不能进行压力加工。（

4、3）力学性能黄铜中由于含锌量不同，机械性能也不一样，图7是黄铜的机械性能随 含锌量不同而变化的曲线。对于a黄铜，随着含锌量的增多，ob和5均不断增高。对于（a+卩） 黄铜，当含锌量增加到约为45%之前，室温强度不断提高。若再进一步增加含锌量，则由 于合金组织中出现了脆性更大的r相（以Cu5Zn8化合物为基的固溶体），强度急剧降低。（a+卩）黄铜的室温塑性则始终随含锌量的增加而降低。所以含锌量超过45%的铜锌合金无 实用价值。普通黄铜的用途极为广泛，如水箱带、供排水管、奖章、波纹管、蛇形管、冷凝管、弹 壳及各种形状复杂的冲制品、小五金件等。随着锌含量的增加从H63到H59，它们均能很 好地承受热

5、态加工，多用于机械及电器的各种零件、冲压件及乐器等处。2. 特殊黄铜为了提高黄铜的耐蚀性、强度、硬度和切削性等，在铜-锌合金中加入少量（一般为1% 2%,少数达3%4%,极个别的达5%6%）锡、铝、锰、铁、硅、镍、铅等元素，构成 三元、四元、甚至五元合金，即为复杂黄铜，亦称特殊黄铜。（1）锌当量系数复杂黄铜的组织，可根据黄铜中加入元素的锌当量系数”来推算。因 为在铜锌合金中加入少量其他合金元素，通常只是使Cu-Zn状态图中的a/（a+卩）相区向左 或向右移动。所以特殊黄铜的组织，通常相当于普通黄铜中增加或减少了锌含量的组织。例 如,在Cu-Zn合金中加入1%硅后的组织，即相当于在Cu-Zn合金

6、中增加10%锌的合金组织。 所以硅的“锌当量”为10。硅的“锌当量系数”最大，使Cu-Zn系中的a/ （a+卩）相界显著移向 铜侧，即强烈缩小a相区。镍的“锌当量系数”为负值，即扩大a相区。（2）特殊黄铜的性能特殊黄铜中的a相及卩相是多元复杂固溶体，其强化效果较大， 而普通黄铜中的a及卩相是简单的Cu-Zn固溶体，其强化效果较低。虽然锌当量相当，多 元固溶体与简单二元固溶体的性质是不一样的。所以，少量多元强化是提高合金性能的一种 途径。（3）几种常用的特殊变形黄铜的组织和压力加工性能铅黄铜：铅实际不溶于黄铜内，呈游离质点状态分布在晶界上。铅黄铜按其组织有a 和（a+卩）两种。a铅黄铜由于铅的有

7、害作用较大，高温塑性很低，故只能进行冷变形或热 挤压。（a+卩）铅黄铜在高温下具有较好的塑性，可进行锻造。锡黄铜：黄铜中加入锡，可明显提高合金的耐热性，特别是提高抗海水腐蚀的能力，故 锡黄铜有“海军黄铜”之称。锡能溶入铜基固溶体中，起固溶强化作用。但是随着含锡量的增加，合金中会出现脆性 的r相（CuZnSn化合物），不利于合金的塑性变形，故锡黄铜的含锡量一般在0.5%1.5% 范围内。常用的锡黄铜有HSn70-1, HSn62-1, HSn60-1等。前者是a合金，具有较高的塑性， 可进行冷、热压力加工。后两种牌号的合金具有（a+卩）两相组织，并常出现少量的r相， 室温塑性不高，只能在热态下变

8、形。锰黄铜：锰在固态黄铜中有较大的溶解度。黄铜中加入1%4%的锰，可显著提高合金 的强度和耐蚀性，而不降低其塑性。锰黄铜具有（a+卩）组织，常用的有HMn58-2,冷、热态下的压力加工性能相当好。 铁黄铜：铁黄铜中，铁以富铁相的微粒析出，作为晶核而细化晶粒，并能阻止再结晶晶 粒长大，从而提高合金的机械性能和工艺性能。铁黄铜中的铁含量通常在1.5%以下，其组 织为（a+卩），具有高的强度和韧性，高温下塑性很好，冷态下也可变形。常用的牌号为 Hfe59-1-1。镍黄铜：镍与铜能形成连续固溶体，显著扩大a相区。黄铜中加入镍可显著提高黄铜在 大气和海水中的耐蚀性。镍还能提高黄铜的再结晶温度，促使形成更

9、细的晶粒。HNi65-5镍黄铜具有单相的a组织，室温下具有很好的塑性，也可在热态下变形，但是 对杂质铅的含量必须严格控制，否制会严重恶化合金的热加工性能。黄铜的化学成分：1）普通黄铜它是由铜和锌组成的合金。当含锌量小于39%时，锌能溶于铜内形成单相a，称单相黄铜，塑性好，适于冷热 加压加工。当含锌量大于39%时，有a单相还有以铜锌为基的b固溶体，称双相黄铜，b使 塑性小而抗拉强度上升，只适于热压力加工若继续增加锌的质量分数，则抗拉强度下降，无使用价值代号用“ H +数字”表示，H表示黄铜，数字表示铜的质量分数。如H68表示含铜量为68%，含锌量为32%，的黄铜，铸造黄铜则在代号前“ Z ”字，

10、 如 ZH62如Zcuzn38表示含锌量为38%，余量为铜的铸造黄铜。H90、H80单相，金黄色，故有金色共称之，称为镀层，装饰品，奖章等。H68、H59属于双相黄铜，广泛用于电器上的结构件，如螺栓，螺母，垫圈、弹簧等。 一般情况下，冷变形加工用单相黄铜热变形加工用双相黄铜。2）特殊黄铜在普通黄铜中加入其它合金元素所组成的多元合金称为黄铜。常加入的元素有铅、锡、 铝等，相应地可称为铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜。加合金元素的目的。主要是提高抗拉强度 改善工艺性代号：为“H +主加元素符号（除锌外）+铜的质量分数+主加元素质量分数+其它元 素质量分数”表示。女口： HPb59-l表示铜的质量分数为59%

11、，含主加元素铅的质量分数为1%，余量为 锌的铅黄铜。我国最早用黄铜铸钱开始于明嘉靖年间。黄铜矿“黄铜”一词最早见于西汉东方朔所撰的申异经中荒经：“西北有宫，黄铜为墙，题日 地皇之宫。”这种“黄铜”指的是何种铜合金，待考。新唐书食货志又有青铜”、“黄铜”的称谓， 分别指矿石颜色和冶炼产品，并非现在的铜锡合金与铜锌合金。宋人洪咨夔撰大冶赋中 又有“其为黄铜也，坑有殊名，山多众朴”，指的是火法炼制的纯铜。黄铜一词专指铜锌合金，则始于明代，其记载见于明会典:“嘉靖中则例，通宝钱六 百万文，合用二火黄铜四万七千二百七十二斤。”通过对明代铜钱成分的分析，发现明 会典中所说的铸钱种真正意义上的黄铜的出现较其

12、它几种铜合金晚很多，这是因为黄铜中 金属锌的获得比较困难。氧化锌在950C 1000C的高温下才能较快地被还原成金属锌，而液态锌在906C时已 经沸腾，所以还原得到的金属锌以蒸气状存在。在冷却时反应逆转，蒸气锌为炉中的二氧化 碳再氧化成氧化锌，因此要得到金属锌必须有特殊的冷凝装置。这是金属锌的使用比铜、铅、 锡、铁的使用晚得多的原因，也是黄铜铸币出现较晚的原因之一。但是，在姜寨仰韶文化遗址中曾出土有含锌量超过20%的黄铜片和黄铜管，山东胶县 三里河龙山文化的地层中也曾出土两种黄铜锥。显而易见，这些黄铜器物的出现并不是说人 们在史前就掌握了黄铜的冶炼技术，而是人们在利用铜锌共生矿时无意中获得的。商周时期铜器的含锌量都很低，一般在10-z数量级。西汉、新莽的钱中有板个别的铜 锌甘金钱，其巾有的钱币中锌的含量达到7%,但是这并不能说明黄铜铸钱产生于西汉新莽 之际。因为这些铜锌合金是极个别现象，其含锌量又普遍较真正意义上的黄铜含锌量15% 一 40%要小得多。所以我们认为这些含锌的铜钱是汉代在“即山铸钱”中使用铜锌共生矿时产 生的。据对有关矿山进行调查后发现，山东的昌潍、烟台、临沂及湖北等地都有资源丰富的 铜锌共生矿，这就使冶炼后的铜含有一小部分锌。到了唐代，由于铸钱材料的规范化，使所 铸行的钱币中锌的含量均为恒量。