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合金元素對(duì)黃銅性能影響 | |
元素 | 作用 |
鐵Fe | 1、在黃銅中的溶解度極小； 2、鐵有細(xì)化銅晶粒，延遲銅的再結(jié)晶過程，即提高再結(jié)晶溫度，抑制退火時(shí)再結(jié)晶晶粒長大，提高合金強(qiáng)度與硬度。不利是降低銅的塑性、電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率； 3、如果鐵在銅中呈獨(dú)立的相，則銅具有鐵磁性。當(dāng)銅中含鐵量為0.1%時(shí)，銅的導(dǎo)電率約為70%； 4、同時(shí)存在硅時(shí)，兩者形成高硬度硅化鐵質(zhì)點(diǎn)，使得切削性變壞。 |
鉛Pb | 1、不固溶于銅，呈黑色質(zhì)點(diǎn)分布于易溶共晶體中，存在與晶界上； 2、Pb對(duì)銅的電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率無顯著影響，還能大幅度提高銅的可切削性能。 3、Pb嚴(yán)重降低Cu的高溫塑性，即伸長率與面縮率劇烈下降，同時(shí)高溫脆性區(qū)也隨著銅含量的增加而擴(kuò)大。 4、兩相鉛黃銅可熱加工，單相鉛黃銅一般只能冷軋或熱擠。 |
磷P | 1、磷很少固溶于銅-鋅合金中，在單相黃銅中，超過0.05-0.06%的磷，就出現(xiàn)脆性相CU3P，降低黃銅塑性； 2、磷作為良好的脫氧劑，要求有一定量的殘留磷，磷能提高銅熔體的流動(dòng)性。 |
砷AS | 1、As可與銅中Cu2O起反應(yīng)形成高熔點(diǎn)的砷suan銅質(zhì)點(diǎn)，消除了晶界上的Cu+Cu2O共晶體，從而提高了銅的塑性； 2、黃銅中加入0.02-0.05%砷，可防止黃銅脫鋅，提高黃銅的耐腐蝕性。 |
錫Sn | 1、能少量溶于α相及(α+β)黃銅中，起抑制脫鋅的作用，能提高材料的抗蝕能力，改善耐磨性，但Sn可導(dǎo)致鑄錠的反偏析。 |
錳Mn | 1、在黃銅中的溶解度較大，可提高黃銅的強(qiáng)度、硬度； 2、高錳黃銅可采用淬火與時(shí)效來提高強(qiáng)度和硬度。 |
鋁Al | 1、鋁顯著縮小黃銅的α區(qū)，鋁含量增高時(shí)，將出現(xiàn)γ相，雖可提高硬度，但具降低合金塑性； 2、增加黃銅的流動(dòng)性。 |
合金元素對(duì)錫青銅影響 | |
元素 | 作用 |
磷P | 1、良好脫氧劑，增加錫青銅的流動(dòng)性，但加大反偏析程度； 2、適當(dāng)?shù)牧滋岣咤a青銅強(qiáng)度、硬度、彈性極限、彈性模量和疲勞強(qiáng)度； 3、當(dāng)磷超過0.3%是，合金組織中出現(xiàn)銅和銅的磷化物所組成的共晶體，磷化物有高的硬度、耐磨性和良好的研磨性。 |
鋅Zn | 1、鋅能大量溶解于銅-錫合金的α固溶體中， 2、能改善流動(dòng)性，減小結(jié)晶溫度范圍，減輕錫青銅的反偏析。 |
鉛Pb | 1、鉛不固溶于錫青銅，以獨(dú)立相存在，呈黑色夾雜物分布在枝晶間，分布不均勻，加鎳可改善分布，并能細(xì)化組織。 |
錳Mn | 1、錳降低錫在α相固溶體中的溶解度， 2、錳在熔化時(shí)，容易生產(chǎn)氧化物，降低合金的流動(dòng)性，使鑄錠性能變壞。 |
鋁、鎂、硅 | 1、少量能溶入α固溶體，提高合金力學(xué)性能，但在熔化過程中，容易氧化生產(chǎn)難熔的氧化物，進(jìn)而降低錫青銅的流動(dòng)性和強(qiáng)度。 |
合金元素對(duì)鋁青銅影響 | |
元素 | 作用 |
鐵Fe | 1、合金中鐵過量，組織會(huì)有針狀FeAl3化合物析出，力學(xué)性能變化，抗腐蝕性惡化； 2、鐵使鋁青銅中的原子擴(kuò)散速度減慢，增加в相穩(wěn)定性，少量的鐵能抑制鋁青銅變脆的“自行退火”現(xiàn)象，顯著減少合金的脆性，加入0.5-1%的含量使得晶粒細(xì)化。 |
錳Mn | 1、二元鋁青銅加入0.3-0.5%的錳，可減少熱軋開裂； 2、錳鋁青銅中加入一定量鐵，鐵能細(xì)化晶粒，組織中出現(xiàn)鐵鋁化合物的微細(xì)質(zhì)點(diǎn)，提高力學(xué)性能和耐磨性，但減弱錳對(duì)в相穩(wěn)定的作用。 |
錫Sn | 1、不大于0.2%錫會(huì)改變單相鋁青銅在蒸汽和微酸性氣氛中耐腐蝕能力 |
鉻Cr | 1、少量鉻加入二元鋁青銅是有益的，阻礙合金退火加熱時(shí)的晶粒長大，并明顯提高合金退火后的硬度。 |
合金元素對(duì)白銅影響 | |
元素 | 作用 |
鋅Zn | 1、大量溶于銅-鎳合金中，起固溶強(qiáng)化作用，提高強(qiáng)度硬度，增強(qiáng)抗腐蝕能力； |
鐵Fe | 1、超過2%易引起合金腐蝕開裂，超過4%則腐蝕加劇，保護(hù)層脫落； 2、適量鐵提高白銅在海水中的沖擊腐蝕的耐腐蝕性能。 |
錳Mn | 1、錳與鎳形成MnNi，有細(xì)化晶粒作用，可借助MnNi的沉淀硬化作用提高合金力學(xué)和耐腐蝕性能， 2、在銅-鎳-鋁系合金中加入5%的錳，可提高合金的塑性。 3、銅鎳合金加入錳，電阻值穩(wěn)定，電阻溫度系數(shù)很小。 |
硅Si | 1、硅與鎳形成化合物NI2Si、NI3Si，當(dāng)NI2Si、NI3Si從固溶體中析出，能引起合金的強(qiáng)度和硬度升高，起到強(qiáng)化作用。 |
稀土元素一般幾乎不固溶與銅，但少量的稀土金屬不管是單個(gè)加入還是以混合稀土的形式加入，都對(duì)銅的力學(xué)性能有益，而對(duì)銅的電導(dǎo)率影響又不大，這類元素可與銅中的雜質(zhì)鉛、鉍等形成高熔點(diǎn)化合物，呈細(xì)小的球形質(zhì)點(diǎn)均布于晶粒內(nèi)，細(xì)化晶粒，提高銅的高溫塑性，即800時(shí)銅合金的伸長率與面縮率隨著鈰含量提高而顯著上升。
稀土元素是一種具有較大負(fù)電性與很大化學(xué)活性的元素。當(dāng)其加入銅及銅合金時(shí)，可有如下作用：
1）、由于稀土在銅中固熔度小，易與其他元素化合，生成高熔點(diǎn)化合物，成為彌散分布的異質(zhì)成核核心，而起到細(xì)化晶粒，縮小柱狀晶區(qū)，改善鑄錠組織的變質(zhì)作用；
2）、由于稀土易與氧、氫、氮、硫以及鉛、鉍等雜質(zhì)作用成渣，起到脫氣、除雜、凈化熔體，進(jìn)而改善合金的加工工藝性能與成品的使用性能之作用。
3）、由于稀土能使表面氧化膜等更加致密，并增加氧化膜與基體之結(jié)合強(qiáng)度，從而起到提高耐熱、耐蝕與防表面變色性能之作用。
稀土元素在銅的凈化作用，消除晶界上有害雜質(zhì)的影響，改善銅的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及加工性能與耐腐蝕性能；稀土金屬熔點(diǎn)（Ce720℃ La920℃）<銅（1083℃），進(jìn)入銅液后迅速生成高熔點(diǎn)化合物，在熔體中懸浮和彌散分布，凝固過程中產(chǎn)生異質(zhì)晶核，使晶粒細(xì)化，凝固時(shí)間縮短，柱狀晶區(qū)縮小，防止偏析。此外還能改善機(jī)械性能、提高再結(jié)晶溫度、改善冷加工性能、增強(qiáng)耐磨性等。
α相和β的相對(duì)含量
為了保證合金不僅要具有一定的強(qiáng)度、硬度使之耐磨損;而且還要保證其能夠經(jīng)受一定的沖擊,具有一定的韌性。這就使得合金中的α相與β相的相對(duì)含量有一定的要求。有資料指出當(dāng)合金中除Cu、Zn、Al以外其它元素不變的情況下,α相與β相含量百分比為66%/33%時(shí),其性能бb為550MPa、δ10為8·0%、HB為146 kg/mm2；當(dāng)α相與β相含量百分比為27%/62%時(shí),бb為760 MPa、δ10為7·0%、HB為179 kg/mm2。由此可見,β相相對(duì)含量高的合金抗拉強(qiáng)度及硬度均高。一般為了降低材料的成本,盡可能使Zn含量高些,為了避免產(chǎn)生較多的γ相而使材料的韌性降低, Zn的含量在設(shè)計(jì)合金時(shí)應(yīng)有一個(gè)控制的上限。Al顯著縮小α相區(qū)。因此,在設(shè)計(jì)合金的相組織時(shí),要將以上幾個(gè)方面的因素綜合到一起考慮,并兼顧加工工藝和熱處理制度使終獲得理想的相組織。
而對(duì)于這些元素的檢測我們可以用直讀光譜儀對(duì)其進(jìn)行檢測，也可以用手持式分析儀進(jìn)行檢測元素分析。
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