易切削無鉛硅黃銅的組織和性能.pdf

1、傳統(tǒng)的易切削黃銅多為鉛黃銅，兼有優(yōu)良的力學(xué)性能和切削性能，被廣泛應(yīng)用在供水系統(tǒng)零部件、電子接插件等領(lǐng)域。然而隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，含鉛產(chǎn)品對環(huán)境的危害也逐漸顯現(xiàn)，因此世界各國不得不對鉛下了“禁令”，開發(fā)無鉛的易切削黃銅由此成為材料學(xué)界的重要課題。近二十年來易切削無鉛黃銅的研究已經(jīng)取得顯著進展，尤其是日本三寶公司開發(fā)的C69300無鉛硅黃銅系列已可投產(chǎn)應(yīng)用。然而受到其知識產(chǎn)權(quán)的限制，我國應(yīng)用該系列產(chǎn)品只能依賴進口。此外，這類材料由于含銅量高

2、(69～79wt.％)，價格昂貴，進口這類材料對國內(nèi)企業(yè)是一項沉重負擔(dān)。因此，在我國自行研究和開發(fā)綜合性能高、成本低、適合規(guī)?；a(chǎn)的易切削無鉛黃銅，具有重要的意義。
　　 本文通過研究C69300系列易切削硅黃銅組織與性能，探索了硅黃銅的易切削機理。在此基礎(chǔ)上，采用傳統(tǒng)的熔煉、鑄造和熱擠壓工藝，制備了多種成分的低銅硅黃銅（Cu含量在70wt.％以下，Si含量在1.5wt.％以上的黃銅）。通過改變合金中Si、Al和Zn等合金元素

3、的含量，研究了這些合金元素對硅黃銅組織與性能的影響規(guī)律。另外，本文還借鑒易切削鋼研發(fā)思路，對含硫化物的易切削黃銅進行了初步探索。
　　 研究表明，進口的及國內(nèi)企業(yè)仿制的C69300黃銅的顯微組織主要由α+μ+γ三相組成。國內(nèi)企業(yè)仿制的C69300黃銅與進口C69300黃銅一樣具有優(yōu)良的切削性能，但是在力學(xué)性能上與進口黃銅相比還有一定差距。C69300黃銅之所以具有優(yōu)良切削性能，是因為合金顯微組織中具有高塑性的α軟基體相與脆性相μ

4、和γ相共存。
　　 在低銅硅黃銅中，隨著Zn含量增加，合金從α+β+γ三相組織向β+γ兩相組織轉(zhuǎn)變，合金的強度和硬度上升，而塑性下降。低銅硅黃銅的抗應(yīng)力腐蝕性能和切削性能隨Zn含量的升高呈下降的趨勢。當(dāng)?shù)豌~硅黃銅中的Si含量高于2wt.％時，黃銅的顯微組織主要由α+γ相組成，其中α為基體相，此外還有極少量的β相存在。隨著Si含量的升高，合金組織中γ相數(shù)量增多，黃銅塑性下降，強度和硬度呈上升趨勢。硅含量越高，低銅硅黃銅的切削性能越

5、好。在Si含量為2.0-4.0wt.％的低銅硅黃銅中，含Si3wt.％的HSi68-3.0合金呈現(xiàn)最好的抗應(yīng)力腐蝕性能。在低銅硅黃銅中加入Al以后，顯微組織中α相體積分數(shù)減少，合金從α+β+γ三相組織向β+γ兩相組織轉(zhuǎn)變。隨著Al含量升高，合金強度和硬度上升，而塑性以及切削性能和抗應(yīng)力腐蝕性能都呈下降的趨勢。
　　 對硫化物黃銅的制備工藝的研究表明，在黃銅熔體中直接添加硫化物的工藝不可行，而采用原位合成工藝可將MnS或ZnS成功

6、引入黃銅的顯微組織，并有效改善合金的切削性能。在用原位合成工藝將硫化物引入黃銅時，可以采用CuS或ZnS為原材料合成ZnS或MnS。然而，從成本和工藝的可行性衡量，用CuS和Cu合成ZnS的方法在工藝上易于操作，且效果好，可以作為優(yōu)選的的工藝方法。
　　 在H65黃銅中，ZnS的引入抑制了β相生成，合金組織由基體α相以及分布于α相晶內(nèi)及晶界的ZnS相組成。隨著ZnS體積分數(shù)的增加，顯微組織中基體相α的晶粒得到細化，但ZnS顆粒尺