本篇文章给大家谈谈黄铜脱锌点蚀，以及对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。
本文目录：
- 1、目前判定金属腐蚀性的标准有两种即什么和什么？
- 2、金属腐蚀的破环形式有几种？其中局部腐蚀包括哪几种？
- 3、黄铜脱锌机械强度会怎样变化？
- 4、金属腐蚀的现象
- 5、为什么含Zn 量越高,黄铜越易自裂?
- 6、黄铜产品脱锌处理
目前判定金属腐蚀性的标准有两种即什么和什么？
浅谈金属腐蚀的分类标准和方法
由于腐蚀现象和机理很复杂，材料、环境因素即受力状态的差异，金属腐蚀的形势和特征千差万别。故而存在很多的分类标准和方法。接下来我们说说常见的腐蚀分类方法。
1.按腐蚀机理分类
按照腐蚀机理，腐蚀可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。
化学腐蚀是指金属与非电解质直接发生化学反应而发生的金属腐蚀。腐蚀过程是一种氧化和还原的纯化学反应，即腐蚀介质直接同金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物。反应进行过程中没有电流产生，其过程符合化学动力学规律。电化学腐蚀是金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏。电化学腐蚀过程中伴随着腐蚀电流的产生，其服从电化学动力学的基本规律。
注：尽管电化学腐蚀与化学腐蚀从机理上讲有着本质的区别，但有时却没有严格的界限，因为在某些情况下，由化学腐蚀机理可能逐渐过渡到电化学腐蚀机理，而有时两种腐蚀机理共存于同一个腐蚀过程中。
2.按腐蚀形态分类
按照金属的腐蚀形态，则可以分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。
a、全面腐蚀
是指腐蚀作用发生在整个金属表面上，它可能是均匀的，也可能是不均匀的。碳钢在强酸、强碱中的腐蚀属于均匀腐蚀，这种腐蚀是在整个金属表面以同一腐蚀速率向金属内部蔓延，相对来说危险较小，因为可以事先预测，设计时可根据设备的使用寿命估算腐蚀裕度。
b、局部腐蚀
是指腐蚀集中在金属的局部地区，而其它部分几乎没有腐蚀或腐蚀很轻微。与全面腐蚀相比这种腐蚀的危险性更大，因为它不具有可预测性，因而预防起来难度更大。
局部腐蚀的类型很多，进一步可分为以下具体的八种腐蚀腐蚀形态：
电偶腐蚀：在电解质溶液中，异种金属接触时，电位较正的金属促使电位较负的金属加速腐蚀的类型；
（1）孔蚀（点蚀）：腐蚀破坏主要集中在某些活性点上，蚀孔的直径等于或小于蚀孔的深度，严重时可导致设备穿孔；
（2）缝隙腐蚀：发生在铆接、螺纹连接、焊接接头、密封垫片等缝隙处的腐蚀；
（3）沿晶腐蚀：腐蚀沿晶间进行失去结合力，金属机械强度急剧降低。破坏前金属外观往往无明显变化；
（4）选择性腐蚀：是指多元合金中较活泼的组分的优先腐蚀溶解。比如黄铜脱锌；
（5）应力腐蚀：在拉应力和腐蚀介质联合作用下，以显著的速率发生和扩展的一种开裂破坏； 腐蚀疲劳：金属在腐蚀介质和交变应力作用下产生的腐蚀；
（6）磨损腐蚀：金属在高速流动的或含固体颗粒的腐蚀介质中，以及摩擦副在腐蚀介质中发生的腐蚀损坏。
3.按腐蚀环境分类
①按腐蚀环境的种类分：大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀、燃气腐蚀、微生物腐蚀、熔盐腐蚀、体内腐蚀等。
②按腐蚀环境的温度分：高温腐蚀和常温腐蚀。
③按腐蚀环境的润湿程度分：干腐蚀和湿腐蚀。
4.腐蚀的共同特性
不同的腐蚀有不同的特征和规律，应该采取不同的控制对策，经研究发现不论何种腐蚀，都具有以下的共同特性。
①从热力学角度看，腐蚀过程是金属由介稳态向稳定态转变的自发过程。腐蚀体系吉布斯函数自由能ΔG＜0。
②绝大多数的腐蚀过程都是化学、电化学过程，腐蚀产物通常都是化学、电化学反应的产物。
③腐蚀总是发生在与介质接触的金属表面，或者说总是从金属表面开始的。
腐蚀给人类带来的损失是很大的。在金属腐蚀中，钢铁腐蚀是主要的，而在钢铁腐蚀中，海洋条件、潮湿气氛和工业密集地区的大气腐蚀占重要位置。随着全球工业的发展，腐蚀的问题日趋严重。就世界范围来说，虽然在控制污染和研究的工作在同时进行，防腐技术措施在不断发展，使腐蚀问题得到了一些缓解，但总的来说，金属的腐蚀仍十分严重。
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金属腐蚀的破环形式有几种？其中局部腐蚀包括哪几种？
金属腐蚀的两种形式：均匀腐蚀和局部腐蚀
金属腐蚀的后果不外乎金属造成的破坏，通常情况下，金属腐蚀的破坏方式可以分为两种：均匀腐蚀和局部腐蚀。
所谓均匀腐蚀是腐蚀作用均匀地发生在整个金属表面，并将整体逐步腐蚀，包括金属的各种属性，因此其带来的危害不算太严重，至少是渐进式的。
金属腐蚀破坏形式
局部腐蚀是腐蚀作用主要集中在金属的局部区域 。 由子这些腐蚀的分布、 深度和发展很不均匀, 往往当金属整体还相当完好的时候,局部腐蚀已相当严重,会导致严重事故或灾害,所以危害性很大 。 局部腐蚀大体有以下形式 。
①斑点腐蚀 腐蚀像斑点一样分布在金属表面上, 所占面积较大,但不很深。
②脓疮腐蚀 金属被腐蚀破坏的情形好像人身上长的成疮, 被损坏的部分较深、较大。
③孔腐蚀(又称点腐蚀) 在金属某些部分成为一些小而深的圆孔,有时甚至发生穿孔。
④晶间腐蚀 这种腐蚀发生在金属晶体的边缘上。 金属遭受晶间腐蚀时, 它的晶粒间的结合力显著减小, 内部组织变得很松弛,从而机械强度大大降低。
⑤穿晶(粒)腐蚀 是沿最大应力线发生破坏的一种局部腐蚀, 其特征是腐蚀往往贯穿金属晶粒本体。 应力腐蚀开制亦是其中之一。
⑥选择腐蚀 多元合金中果一组分溶解到腐蚀介质中去,从而造成另一组分富集在合金的表面上, 这将改变合金的性能。 这种情况的腐蚀也叫脱成分腐蚀。比如黄铜脱锌、铝青铜脱铝、铜镍合金脱镍等均属此类腐蚀。
黄铜脱锌机械强度会怎样变化？
黄铜脱锌是典型成分的选择性腐蚀。
其表现形式有均匀的层状脱锌和不均匀的带状或栓状脱锌两种。其结果是前者的合金表面层变为力学性能脆弱的铜层，强度下降;后者脱锌的腐蚀产物为丧失强度的疏松多孔的铜残渣，容易早期穿孔，危害性更大。一般而言，简单黄铜(铜和锌的二元合金)多见层状脱锌;而耐腐蚀性的复杂黄铜(铜和锌再加其他组分的多元合金)则多见栓状脱锌。腐蚀性强的介质如弱酸、弱碱或海水易发生层状脱锌，而腐蚀性弱的介质如河水反而容易发生栓状脱锌。在黄铜中加砷(加砷量0.02%~0.06%)可防止黄铜脱锌。
金属腐蚀的现象
金属腐蚀的现象十分复杂,根据金属腐蚀的机理不同,通常可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类.
1 化学腐蚀
金属材料与干燥气体或非电解质直接发生化学反应而引起的破坏称化学腐蚀.钢铁材料在高温气体环境中发生的腐蚀,通常属化学腐蚀,在生产实际中常遇到以下类型的化学腐蚀.
a.钢铁的高温氧化
钢铁材料在空气中加热时,铁与空气中的02发生化学反应,在570℃以下反应如下:
3Fe + 202 Fe304
生成的Fe304是一层蓝黑色或棕褐色的致密薄膜,阻止了O2与Fe的继续反应,起了保护膜的作用.在570℃t22_k生成以FeO为主要成分的氧化皮渣,反应如下:2Fe + O2 2FeO
生成的FeO是一种既疏松又极易龟裂的物质,在高温下O2可以继续与Fe反应,而使腐蚀向深层发展.
不仅空气中的氧气会造成钢铁的高温氧化,高温环境中的CO2,水蒸气也会造成钢铁的高温氧化,反应如下:
Fe + CO2 FeO + CO;Fe + H2O FeO + H2
温度对钢铁高温氧化影响极大,温度升高,腐蚀速率显著增加,因此,钢铁材料在高温氧化性介质(O2,C02,H20等)中加热时,会造成严重的氧化腐蚀.
b.钢的脱碳
钢中含碳量的多少与钢的性能密切相关.钢在高温氧化性介质中加热时,表面的C或Fe3C极易与介质中O2,C02,水蒸气,H2等发生反应:
Fe3C(C) + 1/2O2 3Fe + CO; Fe3C(C) + C02 3Fe + 2CO;
Fe3C(C) + H20 3Fe + CO + H2; Fe3C(C) + 2H2 3Fe + CH4
上述反应使钢铁工件表面含碳量降底,这种现象称为"钢的脱碳".钢铁工件表面脱碳后硬度和强度显著下降,直接影响零件的使用寿命,情况严重时,零件报废,给生产造成很大的损失.
c.氢脆
含氢化合物在钢材表面发生化学反应,例如:
酸洗反应: FeO + 2HCl = FeCl2 + H20
Fe + 2HCl = FeCl2 + 2H
硫化氢反应: Fe + H2S = FeS + 2H
高温水蒸气氧化: Fe + H20 = FeO + 2H
这些反应中产生的氢,初期以原子态存在,原子氢体积小,极易沿晶界向钢材的内部扩散,使钢的晶格变形,产生强大的应力,降低了韧性,引起钢材的脆性.这种破坏过程称为"氢脆".合成氨,合成甲醇,石油加氢等含氢化合物参与的工艺中,钢铁设备都存在着氢脆的危害,特别对高强度钢铁构件的危害更应引起注意.
d.高温硫化
钢铁材料在高温下与含硫介质(硫,硫化氢等)作用,生成硫化物而损坏的过程称"高温硫化",反应如下:
Fe + S = FeS ; Fe + H2S = FeS + H2
高温硫化反应一般在钢铁材料表面的晶界发生,逐步沿晶界向内部扩展,高温硫化后的构件,机械强度显著下降,以至整个构件报废.在采油,炼油及高温化工生产中,常会发生高温硫化腐蚀,应该引起注意.
e.铸铁的肿胀
腐蚀性气体沿铸铁的晶界,石墨夹杂物和细微裂缝渗入到铸铁内部并发生化学作用,由于所生成的化合物体积较大,因此,不仅引起铸铁构件机械强度大大降低,而且构件的尺寸也显著增大,这种破坏过程称为"铸铁的肿胀".实践证明,加热的最高温度超过铸铁的相变温度时,肿胀现象会大大加强.
阳极反应:Fe 2e = Fe2+
阴极反应:2H+ + 2e = H2
水膜中H+在阴极得电子后放出H2,H20不断电离,OH-浓度升高并向整个水膜扩散,使Fe2+与OH-相互结合形成Fe(OH)2沉淀.Fe(OH)2还可继续氧化成Fe(OH)3:
4Fe(OH)2 + 2H20 + O2 = 4Fe(OH)3
Fe(OH)3可脱水形成nFe203·mH20,nFe203·mH20是铁锈的主要成分.由于这种腐蚀有H2析出,故称为"析氢腐蚀".
水溶液中通常溶有O2,它比H+离子更容易得到电子,在阴极上进行反应.
阴极反应: 02 + 2H20 + 4e = 40H
阳极反应: Fe 2e = Fe2+
阴极产生的OH-及阳极产生的Fe2+向溶液中扩散,生成Fe(OH)2,进一步氧化生成Fe(OH)3,并转化为铁锈.这种腐蚀称为吸氧腐蚀.
在较强酸性介质中,由于H+浓度大,钢铁以析氢腐蚀为主;在弱酸性或中性介质中,发生的腐蚀是吸氧腐蚀.
影响金属电化学腐蚀的因素很多,首先是金属的性质,金属越活泼,其标准电极电势越低,就越易腐蚀.有些金属,例如Al,Cr等,虽然电极电势很低,但可生成一层氧化物薄膜,紧密地覆盖在金属表面上,阻止了腐蚀继续进行.如果氧化膜被破坏,则很快被腐蚀.其次,金属所含的杂质如果比金属活泼,则形成的微电池,以金属为阴极便不易被腐蚀.如果杂质比金属不活泼,则金属成为微电池的阳极而被腐蚀.
b.土壤腐蚀
土壤是一类具有毛细管的多孔性物质,空隙中充满了空气和水,土壤中含有的盐类溶解在水中,成为电解质溶液,因此,埋设在土壤中的油,气,水管道及金属设备,具备了形成电化学腐蚀的条件而发生腐蚀损坏,以致管道穿孔,漏水,漏油,漏气,电讯发生故障,造成严重危害.而且这些管线埋设在地下,检修十分困难,给国民经济造成严重损失.
土壤腐蚀是一种情况比较复杂的腐蚀过程.土壤中各部分含氧量不同,不同区域土壤的不均匀性,金属零件或管材在土壤中埋没的深度不同,土壤的温度,酸度,含盐量,透气性,温度等情况的差异,均影响腐蚀电池的工作特性,甚至土壤中的微生物对金属腐蚀也有影响.因此,埋设在地下的设备及管道必须采取严格的防腐蚀措施,以尽量减少损失.
c.海水腐蚀
海水是含盐浓度极高的天然电解质溶液,金属结构部件在海水中的腐蚀情况,除一般电化学腐蚀外,还有其特殊性.
(1)氯离子是具有极强腐蚀活性的离子,以致使碳钢,铸铁,合金钢等材料的表面钝化失去作用,甚至对高镍铬不锈钢的表面钝化状态,也会造成严重腐蚀破坏.
(2)海浪的冲击作用,对构件表面电解质溶液起了搅拌和更新作用,同时海浪的冲涮使已锈蚀的锈层脱落,加速了腐蚀的进度.
(3)金属结构部件表面海生生物的生长(如船舷的水下部分)能严重破坏原物体的保护层 (如油漆)使构件受到腐蚀破坏,同时海生生物的代谢产物(含有硫化物)使金属构件的腐蚀环境进一步恶化,导致了腐蚀作用的加剧.
由于一般电化学腐蚀因素及上述情况的综合影响,浸人海水中的金属结构部件最严重的腐蚀区域分布在较水线略高的水的毛细管上升区域,在这个区域多种加速腐蚀因素同时作用着,造成了十分严重的腐蚀后果.
不仅是浸人海水中的金属结构部件受到严重的腐蚀,在沿海地区安置的金属结构部件受大气中的潮湿盐雾的影响,也会受到十分严重的腐蚀.
钛,锆,铌,钽是一类很好的耐海水腐蚀材料,但价格昂贵,使用受到一定的限制.
d.常见的局部腐蚀
材料及设备是一个协作运作的整体,某一区域的局部破坏将导致整个设备的运行故障,甚至造成整个设备的报废,特别是飞机,海轮,海上钻井平台机械等,由于局部破坏会造成不堪设想的后果,因此,局部腐蚀是最危险的一类腐蚀,务必引起工程技术人员的密切关注.常见的局部腐蚀有以下几种:
(1)电偶腐蚀 异种金属在同一电解质中接触,由于金属各自的电势不等构成腐蚀电池,使电势较低的金属首先被腐蚀破坏的过程,称接触腐蚀或双金属腐蚀.例如,某一铁制容器以镀锡保护,表层的锡被擦伤后造成Sn-Fe原电池的破坏,其中(Fe2+/Fe3+)较低,铁为阳极,受到损坏,以致穿孔,使整个设备损坏.因此,在这种条件下表面一旦损坏必须立即采取措施 (修补涂层)以防造成严重后果.
(2)小孔腐蚀 在金属表面的局部区域,出现向深处发展的腐蚀小孔,其余地区不腐蚀或腐蚀很轻微,这种腐蚀形态称为小孔腐蚀,简称孔蚀或点蚀.在空气中能发生钝化的金属(合金),如不锈钢,铝和铝合金等在含氯离子的介质中,经常发生孔蚀.碳钢在含氯离子的水中亦会出现孔蚀的情况.
(3)缝隙腐蚀 金属部件在介质中,由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙(宽度在0.025~0.1 mm之间),使缝隙内介质处于滞流状态,引起缝内金属的腐蚀,称为缝隙腐蚀.
开始时,吸氧腐蚀在缝隙内外均进行.因滞流,缝内消耗的氧难以得到补充,缝内,外构成了宏观氧浓差电池,缝内缺氧为阳极,缝外富氧为阴极.随着蚀坑的深化,扩展,腐蚀力口速进行.
(4)选择性腐蚀 合金在腐蚀过程中,腐蚀介质不是按合金的比例侵蚀,而是发生了其中某成分(一般为电势较低的成分)的选择性溶解,使合金的组织和性能恶化,这种腐蚀称为选择性腐蚀.如黄铜(30%Zn和70%Cu组成)的脱锌腐蚀等.
(5)应力腐蚀 当金属中存在内应力或在固定外应力的作用下,都能促使腐蚀过程的进行.这种由于内,外应力的作用引起的腐蚀称应力腐蚀.例如长期处于拉应力作用下的紧固钢丝绳索,就比较容易受到腐蚀.机械零件的机械加工也能产生较大的内应力,这些应力集中区域极易发生腐蚀损坏.应力的存在使晶格发生畸变,原子处于不稳定状态,能量升高,电极电势下降,在腐蚀电池中成为阳极而首先受到破坏.因此,在金属材料和设备的加工和使用中,要及时采取措施,消除应力,防止产生应力腐蚀而引起的破坏.
若金属材料在固定方向拉应力的连续作用下,应力腐蚀的结果造成材料的开裂,称应力腐蚀开裂,这是一种破坏性十分严重的腐蚀后果,必须引起注意.
为什么含Zn 量越高,黄铜越易自裂?
铜合金分类与牌号普通黄铜的相组成及各相的特性 Cu-Zn 二元系相图中的相有α、 β、γ、δ、 ε、η。 黄铜 普通黄铜 37.5 32.5 36.8 α相：以铜为基的固溶体。 α晶格常数随锌含量增加而增大，锌在铜中的溶解度与一般合金相反，随温度降低而增加，在456℃时固溶度达最大值 (39％Zn)；之后，锌在铜中的溶解度随温度的降低而减少。含锌25％左右合金，存在Cu 3 Zn化合物的两种有序化转变： 450℃左右：α无序固溶体→α l 有序固溶体 217℃左右：α l 有序固溶体→α 2 有序固溶体。 α相塑性良好，可进行冷热加工，并具有良好焊接性能。 β相：以电子化合物CuZn为基的体心立方晶格固溶体。冷却时：468～456℃，无序相β→成有序相β??。 β??塑性低，硬而脆，冷加工困难，所以含有β??相的合金不适宜冷加工。但加热到有序化温度以上，β??→β后，又具有良好塑性。β相高温塑性好，可进行热加工。 γ相：以电子化合物Cu 5 Zn 8 为基的复杂立方晶格固溶体。硬而脆，难以压力加工，无法应用。工业用黄铜的锌含量均小于46％，避免出现γ相。 H70黄铜的铸态组织及变形后退火组织按退火组织，工业用黄铜分为α黄铜和α+β两相黄铜。 w Zn ＜36％的α黄铜：H96～H65为单相α黄铜，α黄铜的铸态组织中存在树枝状偏析，枝轴部分含铜较高，不易腐蚀；呈亮色，枝间部分含锌较多，易腐蚀，故呈暗色。变形及再结晶退火后，得到等轴的α晶粒，而且出现很多退火孪晶，这是铜合金形变后退火组织的特点。 H62双相黄铜 退火 α 白 +β' 黑 α+β黄铜：36～46％Zn，如H62至H59。凝固时发生包晶反应形成β相，凝固后的合金为单相β组织；冷至α+β两相区时，自β相中析出 α相，残留的β相冷至有序转变温度时(456℃)，β 无序相转变为β??有序相，室温下合金为α+β??两相组织。铸态α+β??黄铜，α相呈亮色(因含锌少，腐蚀浅), β??相呈黑色(因含锌多，腐蚀深)。经变形和再结晶退火后，α相具有挛晶特征。普通黄铜性能变化与锌含量的关系物理性能：普通黄铜密度随w Zn 增加而下降，而线膨胀系数随w Zn 增加而上升。电导率、热导率在α区随w Zn 增加而下降；w Zn ≥39％，合金中出现β，电导率又上升，w Zn 为50％时达峰值。力学性能：w Zn 30％时，随w Zn 增加，Rm和A同时增大，对固溶强化的合金来说，这种情况是极少有的，w Zn 在30～32%时，A达最大值。之后，随β??相的出现、增多，塑性急剧下降；Rm 则一直增加，并当w Zn ≈45％时，Rm 值达最大。w Zn ＞45％，α相全部消失，组织为硬脆的β??相，导致Rm急剧下降。变形和退火后的性能：α相随w Zn 增加，其强度、塑性均增加；当 w Zn 为30％时，塑性最好，适于深冲压和冷拉，大量用于制造炮弹壳，H70黄铜又称为“炮弹黄铜”。β相强度更高，但室温下呈有序状态，塑性很低。γ相在室温下则更硬而脆。 α黄铜在200～600℃温度范围内均存在中温低塑性区。这是微量杂质(铅、锑、铋等)所致，这些杂质与铜生成低熔点共晶并凝聚在晶界上，形成低熔点共晶薄膜，从而造成热加工过程的“热脆”。黄铜的塑性会随温度升高而重新显著增加，因这些杂质在高温时的溶解度明显增加。脆性区温度范围与锌含量有关。加入微量混合稀土或锂、钙、锆、铈等可与杂质形成高熔点化合物的元素，均有效减轻或消除杂质的有害影响，从而消除热脆性。如铈与铅、铋形成Pb 2 Ce及Bi 2 Ce等高熔点化合物。 黄铜的热加工应在高于脆性区的温度下进行；α+β黄铜室温塑性较低，只能热变形、要加热到β相区热轧，但温度不能太高，因β相长大得快，以保留少量α相为宜，利用残留α相限制β晶粒长大。所以，热变形温度通常选择在(α+β)／β相变温度附近。 黄铜在大气、淡水或蒸汽中耐蚀性好，腐蚀速度约为0.0025～ 0.025mm/a；在海水中的腐蚀速度为0.0075～0.1mm／a。脱锌和应力腐蚀破坏(季裂)是黄铜最常见的两种腐蚀形式。脱锌：出现在含锌较高的α黄铜、特别是α+β黄铜中。锌电极电位远低于铜，在中性盐水溶液中锌首先被溶解，铜呈多孔薄膜残留在表面，并与表面下的黄铜组成微电池，使黄铜成为阳极而被加速腐蚀。加入0.02～0.06％As可防止脱锌。应力腐蚀：即“季裂”或“自裂”，指黄铜产品存放期间产生自动破裂的现象。它是产品内残余应力与腐蚀介质氨、SO 2 及潮湿空气的联合作用产生的。黄铜含Zn量越高，越易自裂。为避免黄铜自裂，所有黄铜冷加工制品或半制品，均需进行低温(260～300℃)退火来消除制品在冷加工时产生的残留内应力。此外，在黄铜中加人0.02～0.06％As或1.0～1.5％Si也能明显降低其自裂倾向。普通黄铜中杂质： 铅、铋、锑、磷、砷和铁等。铅：在α单相黄铜中是有害杂质，由于它熔点低，几乎不溶于黄铜 中，所以它主要分布在晶界上。铅含量大于0.03％时，黄铜在热加工时出现热脆；但对冷加工性能无明显影响。在α+β两相黄铜中，铅的允许含量可比α黄铜高一些，因为两相黄铜在加热和冷却过程中，会发生固态相变，使铅大部分转入晶内，减轻有害影响。少量铅可提高两相黄铜的切屑性能，使加工件表面获得高的光洁度。铋：呈连续脆性薄膜分布在黄铜晶界上，既产生热脆性，又产生冷脆性，对黄铜的危害性远比铅为大，在α及α+β黄铜中要求 ≯0.002％Bi。减轻Pb和Bi有害影响的有效途径是加入能与这些杂质形成弥散的高熔点金属化合物的元素，如Zr可分别与Pb、Bi形成高熔点稳定化合物ZrxPby(2000℃)和ZrxBiy。(熔点2200℃)。锑：随温度下降，锑在α黄铜中溶解度急剧减小；在锑含量小于0.1％时，就会析出脆性化合物Cu 2 Sb，呈网状分布在晶界上，严重损害黄铜的冷加工性能。锑还促使黄铜产生热脆性，因锑在固态铜中的共晶温度为645℃，所以，锑是 黄铜中的有害杂质。加入微量锂可与锑形成高熔点的 Li 3 Sb(熔点1145℃)，从而减轻锑对黄铜塑性的有害影响。砷：室温时砷在黄铜中的溶解度0.1％，过量的砷则产生脆性化合物Cu 3 As，分布在晶界上，降低黄铜塑性。黄铜中加入0.02～0.05％As，可防止黄铜脱锌。砷使黄铜制品表面形成坚固的保护膜，提高黄铜对海水的耐蚀性。普通黄铜性能变化规律其导电、导热性随Zn含量的增加而下降，而机械性能(抗拉强度、硬度)则随Zn含量的增加而上升；二元黄铜在工业上的应用，主要根据其性能来选择。 H96、H90和H85：良好的电导率、热导率和耐蚀性，有足够的强度和良好的冷、热加工性能，被大量采用来制作冷凝管、散热管、散热片、冷却设备及导电零件等。 H70、H68：高的塑性和较高的强度，冷成型性能特别好，适于用冷冲压或深拉法制造各种形状复杂的零件。 H62：α+β黄铜，高的强度，在热态下塑性良好；冷态下塑性也比较好，切削加工性好，耐蚀，易焊接，以板材，棒材、管材、线材等供工业大量使用，应用广，有“商业黄铜”之称。 H59：强度高；含锌量高，能承受热态压力加工，有一般的耐蚀性，多以棒材和型材应用于机械制造业。代号化学成分, % 机械性能 Cu Zn 加工状态 Rm MPa A % HB H96 95~97 余量 退火 250 35 － H80 79~81 余量 退火 270 50 － H68 67~70 余量 退火 300 40 － H59 57~60 余量退火变形 300 420 25 5 － 103 铜锌合金中加入少量锡、铝、锰、铁、硅、镍、铅等元素，构成多元合金，即为复杂黄铜。加入的合金元素使铜锌系中的α／(α+β)相界向左移动(缩小α区) 或向右移动(扩大α区)。即：“复杂黄铜组织=增加或减少锌含量的简单黄铜组织”。铜锌合金中加入1％硅后的组织，即相当于铜锌合金中增加10 ％锌的组织，即称硅的“锌当量系数”为10。硅的锌当量系数为正值，急剧缩小α区。若在铜锌合金中加入1％镍，则合金的组织相当于合金中减少1.5％锌的合金组织，故镍的“锌当量系数”为－1.5，镍的锌当量系数是负值，使α区扩大。铜锌合金加入其它元素后产生的相区变化，可根据“虚拟锌含量”来推算。如：HAl66-6-3-2(66Cu-6Al-3Fe－2Mn，余为锌)的 “虚拟锌含量”为48.6％，48.6％Zn的合金具有单相β组织。复杂黄铜 复杂黄铜中的α相及β相是多元复杂固溶体，其强化效果较大，而普通黄铜中的α及β相是简单的Cu-Zn固溶体，其强化效果较低。锌当量相同，多元固溶体与简单二元固溶体的性质不同。 ⑴铅的作用及铅黄铜：铅提高黄铜的切削性能，使零件获得高的光洁度，同时提高合金的耐磨性。单相α铅黄铜可冷轧或热挤，而(α+β)两相铅黄铜只能热轧、热挤。为了改善热脆性，HPb59-1中加入0.005％稀土，可细化晶粒，使Pb分布均匀，或加入0.1％Al，可显著改善热脆性，提高热轧温度上限，使铅黄铜可在720～750℃进行热轧。铅黄铜有极好的切削性能，耐磨、高强、耐蚀、导电性好，它以棒材，扁材、带材等广泛供应汽车、拖拉机、钟表、电器等工业，用以制作各种螺丝、螺母、电器插座、钟表零件等。复杂黄铜的性能 ⑵锡的作用及锡黄铜：锡抑制黄铜脱锌，提高黄铜耐蚀性。锡黄铜在淡水及海水中均耐蚀，故称“海军黄铜”。加入0.02～0.05％As可进一步提高耐蚀性。锡还能提高合金的强度和硬度，常用锡黄铜含1％Sn，含锡量过多会降低塑性。锡黄铜热、冷压力加工性能好。但HSn70-1在热压力加工时易裂，需要严格控制杂质含量(如Pb≯0.03％)，铜取上限(71％)，锡取下限(1.0～l.2％)，这样，在700～720℃热轧或670～720℃热挤，可获得良好效果。锡黄铜主要用于海轮、热电厂制作高强，耐蚀冷凝管、热交换器，船舶零件等。 ⑶铝的作用及铝黄铜 黄铜中加入少量铝能在合金表面形成坚固的氧化膜，提高合金对气体、溶液、高速海水的耐蚀性；铝的锌当量系数高，形成β相的趋势大，强化效果高，能显著提高合金的强度和硬度。铝含量增高时，将出现γ相，剧烈降低塑性，使晶粒粗化。为了使合金能进行冷变形，铝含量应低于4％。含2％Al、20％Zn的铝黄铜，其热塑性最高。加入0.05 ％As及0.01％Be或0.4％Sb及0.01％Be可进一步提高铝黄铜 的抗脱锌腐蚀能力。HAl77－2用量最大，主要是制成高强、耐蚀的管材，广泛用做海船和发电站的冷凝器等。铝黄铜的颜色随成分而变化，通过调整成分，可获得金黄色的铝黄铜，作为金粉涂料的代用品。 ⑷锰的作用及锰黄铜：锰起固溶强化作用，少量的锰可提高黄铜的强度、硬度。锰黄铜能较好地承受热、冷压力加工。锰能显著升高黄铜在海水、氯化物和过热蒸汽中的耐蚀性。锰黄铜、特别是同时加有铝、锡或铁的锰黄铜广泛用于造船及军工等部门。 Cu-Zn-Mn系合金的颜色与含锰量有关，随Mn量的增加，其颜色逐靳由红变黄，由黄变白，含63.5％Cu，24.5％Zn， 12％Mn的黄铜，具有良好的机械性能、工艺性能和耐蚀性，已部分地代含镍白铜应用于工业上。组 别 代 号主要化学成分, % 机械性能(变形) Cu 其它 Rm MPa A % HB Pb黄铜 HPb 63-3 HPb 60-1 62.0~65.0 59.0~61.0 Pb 2.4~3.0 Pb 0.6~1.0 600 610 5 4 －－ Sn黄铜 HSn 90-1 HSn 62-1 88.0~91.0 61.0~63.0 Sn 0.25~0.75 Sn 0.7~1.1 520 700 5 4 148 － Al黄铜 HAl77-2 76.0~79.0 Al 1.8~2.6 650 12 170 Si黄铜 HSi 65-1.5-3 63.5~66.5 Si 1.0~2.0 Pb 2.5~3.5 600 8 160 Mn黄铜 Fe黄铜 HMn 58-2 HFe 59-1-1 57.0~60.0 57.0~60.0 Mn 1.0~1.2 Fe 0.6~1.2 700 700 10 10 175 160 Ni黄铜 HNi 65-5 64.0~67.0 Ni 5.0~6.5 700 4 －除黄铜、白铜之外的铜合金统称青铜，是由Sn、Al、Be、 Si、Mn、Cr、Cd、Zr、Ti等与铜组成的铜合金。锡青铜：其主要合金成分是锡。特殊青铜（无锡青铜）：其主要成分为除锡外的其它合金元素。青铜按主添元素（如Sn、Al、Be等）分别命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜等。以“Q+主加元素符号+除铜外的成分数字组”表示。 QSn6.5-0.l：6.5%Sn、0.1％P，余为铜的锡青铜 QAl10-3-1.5：10％A1、3％Fe、1.5％Mn，余为铜的铝青铜。青 铜最古老的铜合金。用于鼎、钟、武器、铜镜等。耐蚀、耐磨、弹性好和铸件体积收缩率小等。锡青铜有三大用途： ⑴高强、弹性材料：如弹簧、弹片、弹性元件。 ⑵耐磨材料：如滑动轴承的轴套、齿轮等耐磨零件。 ⑶铸件体积收缩小、耐蚀，用来制作艺术铸件，如铜像等。二元锡青铜的组织铜锡相图中有两个包晶反应和三个共析反应。 δ相：γ相在520℃时的共析分解产物。δ在350℃分解成α+ε相。β、 γ为高温相，随温度降低而分解，因此，在一般条件下它们实际上不可能出现。 δ相分解速度慢，即使在20％锡以下的合金中，不存在ε相。锡青铜实际存在的组织为： ⑴低锡合金(QSn4-0.3和QSn4-3)，变形和退火后为α固溶体组织。 ⑵高锡合金，由α固溶体和共析体α+δ组成。锡青铜 ZQSn-10 铸态 α +（α+δ）共析富锡α相富铜α相二元锡青铜的性能 ⑴铸造性能：铜锡合金结晶温度间隔可达150～160℃，流动性差；锡在铜中扩散慢，熔点相差大，枝晶偏析严重，枝晶轴富铜，呈黑色；基底富锡，呈亮色。铸锭在进行压力加工前要进行均匀化退火，并经多次压力加工和退火后，才基本上消除枝晶偏析。锡青铜凝固时不形成集中缩孔，只形成沿铸件断面均匀分布在枝晶间的分散缩孔，所以，铸件致密性差，在高压下容易渗漏，不适于铸造密度和气密性要求高的零件。锡青铜线收缩率为1.45～1.5％，热裂倾向小，利于获得断面厚薄不均、尺寸要求精确的复杂铸件和花纹清晰的工艺美术品。锡青铜存在“反偏析”：凝固时铸件富锡的易熔组分在体积收缩和析出气体的作用下，由中心向表面移动，使铸件心部锡含量低于表面的现象。 “反偏析”明显时，铸件表面出现灰白色斑点或析出物形状的所谓“锡汗”。这些脆性析出物含锡15～18％，由δ相组成。 ⑵机械性能：锡青铜的性能与含锡量及组织有关。在α相区，Sn含量增加， Rm及塑性均增大，在大约10％Sn附近，塑性最好，在21～23％Sn 附近Rm最大。δ相(Cu 3l Sn 8 )硬而脆，随着δ相增多， Rm升高，其后急剧下降。工业用合金中，锡的含量为3～14％；变形合金含锡＜8％，且含磷、锌或铅等。 ⑶抗蚀性能：锡青铜在大气、水蒸气和海水中具有很高的化学稳定性，在海水中的耐蚀性比紫铜、黄铜优良。所以，对暴露在海水、海风和大气中的船舶和矿山机械，广泛应用锡青铜铸件。但盐酸、硝酸、钠碱溶液、氨溶液及甲醇溶液强烈腐蚀锡青铜。二元锡青铜易偏析，不致密，机械性能得不到保证，故很少应用。为了改善二元锡青铜的工艺和使用性能，工业用锡青铜都分别加有锌、磷、铅、镍等元素，组成多元锡青铜。 ①磷的作用及锡磷青铜锡青铜熔炼时用磷脱氧，微量磷（0.3％）能有效地提高合金的机械性能。压力加工锡磷青铜，含磷量不超过0.4％，此时锡青铜力学和工艺性能最好，有高的弹性极限、弹性模量和疲劳极限(100×10 6 次循环时达250～280MPa)，用于制作弹簧、弹片及弹性元件。磷在锡青铜中溶解度小，且随锡含量增加、温度降低，溶解度显著减小；室温时磷在锡青铜中的极限溶解度为0.2％左右。含磷过多将形成628℃的三元共晶α+δ+Cu 3 P，在热轧时磷化物共晶处于液态，造成热脆。磷增加流动性，但加大反偏析程度。磷化物硬度高，耐磨。磷化物+δ相作硬质相，为轴承合金创造了所必需的条件，所以在铸造耐磨锡青铜中，磷含量可达1.2％。合金元素的作用及各种锡青铜的性能 ②锌的作用及锡锌青铜：锌缩小锡青铜的结晶温度间隔，减少偏析，提高流动性，促进脱氧除气，提高铸件密度。锌能大量溶入α固溶体中，改善合金的机械性能。含锌加工锡青铜均具有单相α固溶体组织（如QSn4-3）；锡锌青铜的含锌量在2～4％时，具有良好的机械性能和抗蚀性能，用于制造弹簧、弹片等弹性元件、化工器械、耐磨零件和抗磁零件等。 ③铅的作用及锡铅青铜：铅不固溶于青铜，以纯组元存在，呈黑色夹杂物分布在枝晶之间，可改善切削和耐磨性。含铅低时(如1～2％)主要改善切削性，含铅高时(4～5％)用作轴承材料，降低摩擦系数。所以锡铅青铜用以制造耐蚀、耐磨、易切削零件或轴套、轴承内衬等零件。微量Zr、B、Ti可细化晶粒，改善锡青铜的机械性能和冷热加工性能。As、Sb、Bi降低锡青铜塑性，对冷热加工有害。简单铝青铜：只含铝的为简单铝青铜。复杂铝青铜：除铝外另含铁、镍、锰等其它元素的多元合金。含Al小于7％的合金在所有温度下均具有单相α固溶体组织。 α相塑性好，易加工。实际生产条件下，7～8％Al的合金组织中便有α+γ 2 共析体。 γ 2 是硬脆相(520HV)，它使硬度、强度升高，塑性下降。含9.4～ 15.6％Al的合金缓慢冷却到565℃时，发生β→α+γ 2 转变，形成共析体组织。(α+γ 2 )共析体组织与退火钢中的珠光体相似，具有明显的片层状特征。 β单相区快速淬火时，共析转变受阻，此时的相变过程为：无序β→有序β 1 →β 1 ??。 Cu-Al系的马氏体是热弹性马氏体，具有形状记忆效应。但在 Al浓度高的Cu-Al二元系合金中，即使快速淬火也不能阻止γ 2 相的析出，不出现热弹性马氏体相变，所以添加Ni抑制Cu或A1的扩散，使β相稳定，以便通过淬火获得热弹性马氏体。铝青铜二元铝青铜的性能 (1)机械性能：其强度和塑性随铝含量的增加而升高，塑性在铝含量4％左右达最大值，其后下降，而强度在10％Al左右达最大值。工业铝青铜含铝量在5～11％范围内。铝青铜具有机械性能高、耐蚀、耐磨、冲击时不发生火花等优点。α单相合金塑性好，能进行冷热压力加工。(α+β)合金能承受热压力加工，但主要用挤压法获得制品，不能进行冷变形。 (2)铸造性能：铝青铜结晶温度间隔仅10～80℃，流动性好，不形成分散缩孔，易得致密铸件，成分偏析也不严重。但易生成集中缩孔，易形成粗大柱状晶，使压力加工变得困难。为防止铝青铜晶粒粗大，除严格控制铝含量外，还用复合变质剂(如Ti+V+B 等)细化晶粒。加Ti和Mn能有效改善其冷、热变形性能。 (3)耐蚀性：铝青铜的耐蚀性比黄铜、锡青铜好，在大气、海水和大多数有机酸(柠檬酸、醋酸、乳酸等)溶液中均有很高的耐蚀性J在某些硫酸盐，苛性碱、酒石酸等溶液中的耐蚀性也较好。 QAL10 铸态 α(白色)+(α+γ 2 )共析(黑色) QAL10 固溶处理930℃淬火 β 1 '(相当于M) 合金元素的影响 (1)锰: 显著降低铝青铜β相的共析转变温度和速度，稳定β相，推迟β→(α+γ 2 )，避免“自发回火”脆性。溶解于铝青铜中的锰，可提高机械性能和耐蚀性。0.3～0.5％Mn能减少热轧开裂，提高成品率，改善冷、热变形能力。 (2)铁: 少量铁能溶于锡青铜α固溶体中，显著提高机械性能；含量高时以Fe 3 Al析出，使机械性能变坏，抗蚀性恶化，铝青铜中Fe 加入量不超过5％。Fe能细化晶粒，阻碍再结晶，加入0.5～1％的 Fe就能使单相或两相铝青铜的晶粒变细。Fe能使铝青铜中的原子扩散速度减慢，增加β相的稳定性，抑制引起合金变脆的 β→(α+γ 2 )自行回火现象，显著减少合金的脆性。 (3)镍：显著提高铝青铜的强度、硬度、热稳定性、耐蚀性和再结晶温度。加Ni的铝青铜可热处理强化，Cu-14Al-4Ni(重量％)为具有形状记忆效应的合金。铝青铜中同时添加镍和铁，能获得更佳的性能。含8～ 12％Al，4～6 ％Ni，4～6％Fe的Cu-Al-Ni-Fe四元合金，其组织中会出现K相：当w Ni ＞w Fe 时，K相呈层状析出；当w Ni ＜w Fe 时，K相呈块状；当w Ni ≈w Fe 时，K相为均匀分散细粒状，有利于得到很好的机械性能。工业铝青铜QAl10-4-4中Fe、Ni含量相等，在500℃的抗拉强度比锡青铜在室温的强度还高。改变时效温度可以调整其强度和塑性之间的配合。含镍和铁的铝青铜作为高强度合金在航空工业中广泛用来制造阀座和导向套筒，也在其它机器制造部门中用来制造齿轮和其它重要用途的零件。镀青铜即含1.5～2.5％Be的铜合金。淬火时效强度高，Rm达1250～1500MPa，硬度350～ 400 HB。弹性极限高(700～780MPa)，弹性稳定性好，弹性滞后小，耐蚀、耐磨、耐寒、耐疲劳，无磁性，冲击不发生火花，导电、导热性能好，所以，铍青铜的综合性能优良。铍青铜用作高级弹性元件(如弹簧、膜片，手表的游丝)，特殊要求的耐磨元件，高速，高压下工作的轴承、衬套、齿轮等。 CuBe为基的有序固溶体，低温稳定相，室温硬而脆。铍青铜相组成及其特性 α、γ l 、γ 2 三个单相区 α：以铜为基的臵换固溶体，面心立方晶格，有良好的塑性，可冷热变形。铍原子半径(111.3pm)比铜 (127.8pm)小，造成严重晶格歪扭。α相有明显溶解度变化，866℃（2.7％）， 605℃（1.55％），室温（0.16％）。有强烈的时效强化效应。 γ 1 ：以电子化合物Cu 2 Be为基的无序固溶体，体心立方结构，高温塑性好，淬火到室温，塑性好，可冷变形。γ 1 相在缓冷时发生共析分解。 γ 2 ：电子化合物。铍青铜的淬火和时效在760～790℃固溶处理，保温时间为8～15min。为防止固溶体冷却时分解，常用水淬。淬火后冷变形30～40％再进行时效。
黄铜产品脱锌处理
v脱锌 --锌的电极电位远低于铜, 所以在 盐水中黄铜极易发生电化学腐蚀。
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