易切屑黄铜合金的脱锌腐蚀性能..docVIP

摘要 铅黄铜其优异的耐腐蚀性能，易切削性能和成型性能而广泛应用在各个领域但是，铅易溶出，造成环境污染，危害人们的身体健康传统HPb59-1黄铜传统HPb59-1黄铜扫描电子显微镜(SEM)同时失重法求出新型无铅黄铜的失重方程。本课题的意义α，β，γ，δ，ε和η 图1.1 Cu-Zn二元合金相图[1] 黄铜的机械性能与其相结构密切相关α和β（或β’相）两相，早期的研究认为γ相使合金的机械性能变差，但近年来通过变质来改变高锌黄铜中γ相的分布及其形态甚至其性能的研究正在兴起。黄铜中的主要相的结构特征和性质如表1.1。 锌含量wt.% 相名称 分子式 价电子比原子数 晶格类型 性质 0-38 α - - 面心立方 质软而塑性大，铸态下成树枝状或针状，退火后呈多边形 45-49 β CuZn 3/2 无序体心立方 常温下塑性比α相小，但强度和硬度比α相大 β’ 有序体心立方 为β相的有序化转变相，其硬度比β相稍大，优良的热加工性能 56-66 γ Cu5Zn8 21/13 复杂立方 淡黄色，铸态下质硬而脆 表1.1 Cu-Zn合金各种相的结构特征[2] 黄铜的耐腐蚀性能是及其重要的使用性能。黄铜在大气及低速、干燥、纯净的蒸汽中腐蚀极微，在纯净淡水中腐蚀速率不大，在海水中腐蚀速率略有增加，但在含有O2、CO2、H2S、SO2、NH3等的气体中，腐蚀速度加剧。黄铜的腐蚀主要有两种形式，即脱锌腐蚀和硬力腐蚀。 为了避免腐蚀破裂，所以黄铜冷加工的制件均需在大约270℃左右退火，这样可以消除主要的内应力，而不致显著降低合金的机械性能，但可显著提高其抗应力腐蚀破裂的能力[3].在（α+β）两相黄铜中加入Sn或加入少量的Si，认为对抵抗腐蚀破裂有好处[4]。 复杂黄铜的性质 在普通黄铜中加入少量的Si、Al、Mg、Pb等元素，构成多元合金，即特殊黄铜[5]可以提高黄铜的耐蚀性能、切削性能、强度和硬度等性能。 在黄铜总加入Sn、Al、Mn、Si、Pb等元素，这些元素多半固溶于α和β相中，合金组织并不发生根本性的改变，只有与增加锌含量的意义一样，改变了α和β相的相对含量，而其各种性能与单纯增加锌时候有较大不同。 复杂黄铜的组织通常相当于单相黄铜增加或减少锌含量的合金组织。故可根据黄铜中加入元素的“锌当量系数”来推算。表1.2即为一些添加元素的锌当量系数。 表1.2 合金元素的锌当量系数[5] 合金元素 (1.1) 式中： A1表示为所加入合金元素后，Cu-Zn合金中的锌当量含量。 A、B分别为Cu-Zn合金中实际的锌和铜的实际含量。 ∑tq表示所加入的其他合金元素实际含量（t）与该元素所对应的锌当量系数(q)的乘积的总和。 加入合金元素后，特殊黄铜的组织可以通过锌当量含量来进行推算，但是以锌当量含量来说明组织变化和性能影响，只是一个定性的说明。常添加的合金元素对其组织和性能影响如下[1]： Si：可使Cu-Zn相图中的β相界线大大左移，提高强度和硬度；降低液相线温度，使合金的液固线水平距离减少，提高合金的铸造性能；在铸件表面处与氧反应生成一层耐腐蚀的SiO2薄膜，提高黄铜的耐蚀性能。 Al：显著提高强度和硬度，降低塑性；能在黄铜表面形成一层致密的氧化膜，从而改善合金的抗蚀性。 Mg：镁的锌当量系数为2，加入少量镁对黄铜相图的影响不大，镁在黄铜中的溶解度不大，与铜、锌形成化合物，有利于切削性能的提高，镁黄铜的耐腐蚀性能较差。 1.2铅黄铜和无铅易切削黄铜的研究状况 1.2.1铅黄铜的介绍 传统易切削黄铜多为铅黄铜，铅在α相中溶解度小于0.03%，β相中约3%。在黄铜中，铅实际上不固溶于黄铜，呈目前常用典型铅黄铜的化学成分见表1.1.3 典型铅黄铜的合金成分[1] 牌号 (wt.%)化学成分 Cu Pb Zn Fe Sb Bi P Al Mn 杂质 HPb59-1 57-61 0.8-1.9 余量 ﹤0.5 ﹤0.01 ﹤0.003 ﹤0.02 ﹤0.75 HPb59-1A 57-61 0.8-1.9 余量 ﹤0.5 ﹤0.01 ﹤0.003 ﹤0.02 HPb63-3 60-65 2.4-3.0 余量 HPb64-2 63-66 1.5-2.0 余量 HPb74-3 72-75 2.4-3.0 余量 HPb60-1 59-61 0.6-1.0 余量 HPb59-2 59-60.5 1.7-2.2 余量 HPb60-2 59.5-61 2.0-2.5 余量 ﹤0.2 0.005 0.002 0.01 0.2 ﹤0.75 C3601 59-63 1.8-3.7 余量 0.30 Fe+Sn﹤0.5 C36