硫化物黃銅的制備工藝、顯微組織和性能研究.pdf

1、切削性是許多金屬材料在應(yīng)用過程中所需要考慮的問題，它直接影響產(chǎn)品的制造成本和生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的易切削黃銅多為鉛黃銅，它兼有優(yōu)良的力學(xué)性能和切削性能，被廣泛應(yīng)用在供水飲水系統(tǒng)、電子儀表零件等領(lǐng)域。然而隨著全球環(huán)保意識的加強(qiáng)，含鉛產(chǎn)品對環(huán)境和人體的多重危害也逐漸顯現(xiàn)。盡管近年來國內(nèi)外對于無鉛易切削黃銅的研究已經(jīng)取得一定進(jìn)展，有些產(chǎn)品也已經(jīng)投入了工業(yè)應(yīng)用，但產(chǎn)品價(jià)格過于昂貴并且切削效果均未達(dá)到傳統(tǒng)含鉛黃銅的水平。本文的目的在于開發(fā)出一種低成本環(huán)

2、境友好無鉛易切削黃銅。
　　本文以CuS為原材料，采用原位合成熔鑄工藝在H62黃銅中引入ZnS顆粒，以制備切削性能優(yōu)異的硫化物黃銅。本文系統(tǒng)研究了硫化鋅添加工藝及硫化鋅引入量對H62黃銅顯微組織和性能的影響規(guī)律，取得了具有實(shí)用價(jià)值的結(jié)果;另外本文還研究了Zn元素和Si元素的含量對硫化物黃銅的顯微組織和性能的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，CuS以預(yù)制塊的方式在熔煉過程中添加，可以成功將ZnS引入到H62黃銅基體中，顯著改善黃銅的切削性能，并且

3、對合金的力學(xué)性能、抗應(yīng)力腐蝕性能影響較小。當(dāng)預(yù)制塊中Cu粉與CuS粉質(zhì)量比1∶2時(shí)，有利于硫化物在銅液中的分散，此種添加工藝制備的硫化物黃銅切削性能最佳;而隨著ZnS加入量的提高，黃銅的切削性能逐步改善，當(dāng)添加1.5wt.％ZnS，H62黃銅已經(jīng)能夠獲得理想的切削性能（與H59-1切削性能相當(dāng)）;隨著Zn含量的增大，黃銅基體由單一的α相向α+β兩相過渡，最終變?yōu)閱我沪孪啵蚧稂S銅的抗拉強(qiáng)度逐步提高，延伸率下降，抗應(yīng)力腐蝕性能也隨之變差

4、，同時(shí)切削性能惡化。當(dāng)黃銅基體中含有一定體積分?jǐn)?shù)的β相時(shí)，合金顯微組織沒有硫化物顆粒分布，黃銅的切削性能也隨之惡化。在引入1.5wt.％ZnS的H62硫化物黃銅中添加Si元素，發(fā)現(xiàn)隨著Si元素含量的增加，合金基體中分布的ZnS顆粒的數(shù)量急劇減少，顯微組織從α單相組織向α+β兩相組織轉(zhuǎn)變，β相體積分?jǐn)?shù)不斷增多，合金的強(qiáng)度提高，而塑性下降，切削性能逐漸變差，抗應(yīng)力腐蝕性能逐漸變好。當(dāng)Si含量達(dá)到1.0wt.％之后，合金的切屑呈現(xiàn)連續(xù)狀，切削

5、性能大幅惡化;Si含量達(dá)到1.5wt.％、2.0wt.％，合金具有較好的耐腐蝕能力，初始裂紋出現(xiàn)時(shí)間達(dá)到510min、600min。含1.5wt.％Si的高銅硫化物黃銅1.5ZnS-H72-1.5、1.5ZnS-H76-1.5，合金顯微組織為單一的α相，分布有數(shù)量較多的硫化物顆粒，顆粒尺寸較大(2-6um)，形狀為不規(guī)則的長條狀，此種形態(tài)尺寸的硫化物顆粒起不到易切削相的作用，切屑呈連續(xù)的螺旋狀，切削性能較差，而抗應(yīng)力腐蝕性能較好，合金1