小規(guī)格黃銅棒(黃銅棒)
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2、黃銅棒
小規(guī)格黃銅棒
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黃銅棒
“黃銅”一詞早期見于西漢東方朔所撰的《申異經(jīng)中荒經(jīng):“西北有宮,黃銅為墻,題日地皇之宮。
《新唐書食貨志又有‘青銅”、“黃銅”的稱謂,分別指礦石顏色和冶煉產(chǎn)品,并非現(xiàn)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,山多眾樸”,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(huì)典:“嘉靖中則例,通寶錢六百萬(wàn)文,合用二火黃銅四萬(wàn)七千二百七十二斤……。
”通過對(duì)明代銅錢成分的分析,發(fā)現(xiàn)《明會(huì)典中所說的鑄錢種真正意義上的黃銅的出現(xiàn)較其它幾種銅合金晚很多,這是因?yàn)辄S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,而液態(tài)鋅在906℃時(shí)已經(jīng)沸騰,所以還原得到的金屬鋅以蒸氣狀存在。
在冷卻時(shí)反應(yīng)逆轉(zhuǎn),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,也是黃銅鑄幣出現(xiàn)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,山東膠縣三里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(xiàn)并不是說人們?cè)谑非熬驼莆樟它S銅的冶煉技術(shù),而是人們?cè)诶勉~鋅共生礦時(shí)無意中獲得的。
商周時(shí)期銅器的含鋅量都很低,一般在10-z數(shù)量級(jí)。
西漢、新莽的錢中有板個(gè)別的銅鋅甘金錢,其中有的錢幣中鋅的含量達(dá)到7%,但是這并不能說明黃銅鑄錢產(chǎn)生于西漢新莽之際。
因?yàn)檫@些銅鋅合金是極個(gè)別現(xiàn)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(rèn)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(shí)產(chǎn)生的。
據(jù)對(duì)有關(guān)礦山進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn),山東的昌濰、煙臺(tái)、臨沂及湖北等地都有資源豐富的銅鋅共生礦,這就使冶煉后的銅含有一小部分鋅。
到了唐代,由于鑄錢材料的規(guī)范化,使所鑄行的錢幣中鋅的含量均為恒量。
黃銅材料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。
特殊黃銅又叫特種黃銅,它強(qiáng)度高、硬度大、耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)。
由黃銅所拉成的無縫銅管,質(zhì)軟、耐磨性能強(qiáng)。
黃銅無縫管可用于熱交換器和冷凝器、低溫管路、海底運(yùn)輸管。
含銅在62%~68%,塑性強(qiáng),制造耐壓設(shè)備等。
簡(jiǎn)單的黃銅是銅鋅二元合金,稱為簡(jiǎn)單黃銅或普通黃銅。
改變黃銅中鋅的含量可以得到不同機(jī)械性能的黃銅。
黃銅中鋅的含量越高,其強(qiáng)度也較高,塑性稍低。
工業(yè)中采用的黃銅含鋅量不超過45%,含鋅量再高將會(huì)產(chǎn)生脆性,使合金性能變壞。
為了改善黃銅的某種性能,在一元黃銅的基礎(chǔ)上加入其它合金元素的黃銅稱為特殊黃銅。
常用的合金元素有硅、鋁、錫、鉛、錳、鐵與鎳等。
在黃銅中加鋁能提高黃銅的屈服強(qiáng)度和抗腐蝕性,稍降低塑性。
含鋁小于4%的黃銅具有良好的加工、鑄造等綜合性能。
在黃銅中加1%的錫能顯著改善黃銅的抗海水和海洋大氣腐蝕的能力,因此稱為“海軍黃銅”。
黃銅加鉛的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性,鉛對(duì)黃銅的強(qiáng)度影響不大。
錳黃銅具有良好的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和抗蝕性;在錳黃銅中加鋁,還可以改善它的性能,得到表面光潔的鑄件。
(1)所有元素都無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)合金來說,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CoCrZr系合金是著名的高強(qiáng)高導(dǎo)合金;。
(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。
近年來開發(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%。
(5)銅棒的顏色可以通過加人合金元素的辦法來改變,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。
測(cè)量黃銅的純度可以用阿基米德原理測(cè)量,測(cè)量出樣品的體積和質(zhì)量,再根據(jù)銅的密度和鋅的密度計(jì)算可以得出黃銅中所含銅的比例。
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(yīng)地可稱為鉛黃銅、錫黃銅、鋁黃銅。
主要是提高抗拉強(qiáng)度改善工藝性代號(hào):為“H+主加元素符號(hào)(除鋅外)+銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)+主加元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)+其它元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)”表示。
如:HPb59-1表示銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59%,含主加元素鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,余量為鋅的鉛黃銅。
鉍、碲、硫等元素對(duì)其他銅合金極為有害,出產(chǎn)中必需嚴(yán)格控制,防止原料、舊料、爐襯材料、輔助工具等的混用。
因其具有較高的導(dǎo)電機(jī)能,并能防止開關(guān)粘結(jié),進(jìn)步其工作期限,確保運(yùn)轉(zhuǎn)安全。
Bi對(duì)銅的熱導(dǎo)率與電導(dǎo)率的影響不大,真空開關(guān)觸頭銅可含0.7%1.0%Bi。
一般在淬火和加工狀態(tài)下應(yīng)用,不需回火,以免Cu2Te沿晶界沉淀,使材料變脆。
含0.06%0.7%Te的銅在產(chǎn)業(yè)中獲得了實(shí)際應(yīng)用。
Bi、Te等這些合金元素在銅中存在的特點(diǎn)、形式和鉛相似,基本不溶于銅,以游離質(zhì)點(diǎn)存在于晶界上,經(jīng)后序加工彌散分布于銅基體,起潤(rùn)滑和減摩作用,使合金切屑易碎、易排,保證制品表面光潔。
在某些特殊用途上,如要求高導(dǎo)電性的電觸頭等采用高銅合金系列。
從加工機(jī)能方面來講,此類合金的加工機(jī)能均不是很好,尤其是對(duì)高銅合金,其成分的控制及加工機(jī)能不易保證,而在無鉛易切削黃銅棒中,鋅的加入在一定程度上增大了其溶解度,并使其成分不亂性和加工機(jī)能得到改善。
微量(0.003010)硒和碲(0.00050/0一0.003%)明顯降低銅棒的可焊機(jī)能。
無鉛易切削黃銅棒是易切削鉛黃銅棒的替換產(chǎn)品,因?yàn)殂U對(duì)人體危害較大,無鉛易切削黃銅棒是以無毒害第三合金元素來替換鉛,目前已研制出的無鉛黃銅棒合金體系有:Cu-Zn-Bi、Cu-Zn-Te、Cu-Zn-Bi-Te,同時(shí)在Cu-Bi、Cu-Te、Cu-C以及Cu-S等高銅合金體系上也有一定研究,但因?yàn)楫a(chǎn)品的可加工性、易切削性以及性價(jià)比等因素影響,目前有一定實(shí)際應(yīng)用的主要為Cu-Zn-Bi無鉛易切削黃銅棒。
碲在固態(tài)銅中的溶解度很小,以Cu2Te彌散質(zhì)點(diǎn)存在,對(duì)銅的電導(dǎo)率及熱導(dǎo)率的影響很小,但能明顯改善銅的切削機(jī)能。
鉍在270℃與銅形成共晶體,其中鉍呈薄膜分布于銅晶界,嚴(yán)峻降低銅的加工機(jī)能。
鉍在銅中的溶解度很小,800℃時(shí)也只有0.01%。
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