黃銅（銅和鋅所組成的合金）

黃銅（銅和鋅所組成的合金）

黃銅 （銅和鋅所組成的合金） 次瀏覽 | 2022.04.08 11:06:04 更新 來源 ：互聯網 精選百科 本文由作者推薦 黃銅銅和鋅所組成的合金

黃銅是由銅和鋅所組成的合金。如果只是由銅、鋅組成的黃銅就叫作普通黃銅。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。如由鉛、錫、錳、鎳、鉛、鐵、硅組成的銅合金。黃銅有較強的耐磨性能。特殊黃銅又叫特種黃銅，它強度高、硬度大、耐化學腐蝕性強。還有切削加工的機械性能也較突出。由黃銅所拉成的無縫銅管，質軟、耐磨性能強。黃銅無縫管可用于熱交換器和冷凝器、低溫管路、海底運輸管。制造板料、條材、棒材、管材，鑄造零件等。含銅在62%～68%，塑性強，制造耐壓設備等。

中文名

黃銅

外文名

brass

組 成

銅和鋅

分 類

普通黃銅，特殊黃銅

性 質

強度高、硬度大、耐化學腐蝕性強

用 途

制造閥門、水管等

金屬類型

合金

發展歷史

中國最早用黃銅鑄錢開始于明嘉靖年間。“黃銅”一詞最早見于西漢東方朔所撰的《申異經·中荒經》：“西北有宮，黃銅為墻，題日地皇之宮。”這種“黃銅”指的是何種銅合金，待考。《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品，并非現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《明會典》：“嘉靖中則例，通寶錢六百萬文，合用二火黃銅四萬七千二百七十二斤……。”

這種真正意義上的黃銅的出現較其它幾種銅合金晚很多，這是因為黃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，而液態鋅在906℃時已經沸騰，所以還原得到的金屬鋅以蒸氣狀存在。在冷卻時反應逆轉，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并不是說人們在史前就掌握了黃銅的冶煉技術，而是人們在利用銅鋅共生礦時無意中獲得的。商周時期銅器的含鋅量都很低，一般在10-z數量級。

西漢、新莽的錢中有板個別的銅鋅甘金錢，其中有的錢幣中鋅的含量達到7%，但是這并不能說明黃銅鑄錢產生于西漢新莽之際。因為這些銅鋅合金是極個別現象，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產生的。據對有關礦山進行調查后發現，山東的昌濰、煙臺、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，由于鑄錢材料的規范化，使所鑄行的錢幣中鋅的含量均為恒量。

化學成分純度測量

測量黃銅的純度可以用阿基米德原理測量，測量出樣品的體積和質量，再根據銅的密度和鋅的密度計算可以得出黃銅中所含銅的比例。

普通黃銅

（1）普通黃銅的室溫組織普通黃銅是銅鋅二元合金，其含鋅量變化范圍較大，因此其室溫組織也有很大不同。根據Cu－Zn二元狀態圖，黃銅的室溫組織有三種：含鋅量在35%以下的黃銅，室溫下的顯微組織由單相的α固溶體組成，稱為α黃銅；含鋅量在36%～46%范圍內的黃銅，室溫下的顯微組織由（α+β）兩相組成，稱為（α+β）黃銅（兩相黃銅）；含鋅量超過46%～50%的黃銅，室溫下的顯微組織僅由β相組成，稱為β黃銅。

（2）壓力加工性能α單相黃銅（從H96至H65）具有良好的塑性，能承受冷熱加工，但α單相黃銅在鍛造等熱加工時易出現中溫脆性，其具體溫度范圍隨含Zn量不同而有所變化，一般在200～700℃之間。因此，熱加工時溫度應高于700℃。單相α黃銅中溫脆性區產生的原因主要是在Cu-Zn合金系α相區內存在著Cu3Zn和Cu9Zn兩個有序化合物，在中低溫加熱時發生有序轉變，使合金變脆；另外，合金中存在微量的鉛、鉍有害雜質與銅形成低熔點共晶薄膜分布在晶界上，熱加工時產生晶間破裂。實踐表明，加入微量的鈰可以有效地消除中溫脆性。

兩相黃銅（從H63至H59），合金組織中除了具有塑性良好的α相外，還出現了由電子化合物CuZn為基的β固溶體。β相在高溫下具有很高的塑性，而低溫下的β′相（有序固溶體）性質硬脆。故（α+β）黃銅應在熱態下進行鍛造。含鋅量大于46%～50%的β黃銅因性能硬脆，不能進行壓力加工。

（3）機械性能黃銅中由于含鋅量不同，機械性能也不一樣，圖7是黃銅的機械性能隨含鋅量不同而變化的曲線。對于α黃銅，隨著含鋅量的增多，σb和δ均不斷增高。對于（α+β）黃銅，當含鋅量增加到約為45%之前，室溫強度不斷提高。若再進一步增加含鋅量，則由于合金組織中出現了脆性更大的r相（以Cu5Zn8化合物為基的固溶體），強度急劇降低。（α+β）黃銅的室溫塑性則始終隨含鋅量的增加而降低。所以含鋅量超過45%的銅鋅合金無實用價值。

特殊黃銅黃銅

為了提高黃銅的耐蝕性、強度、硬度和切削性等，在銅-鋅合金中加入少量（一般為1%～2%，少數達3%～4%，極個別的達5%～6%）錫、鋁、錳、鐵、硅、鎳、鉛等元素，構成三元、四元、甚至五元合金，即為復雜黃銅，亦稱特殊黃銅。

（1）鋅當量系數復雜黃銅的組織，可根據黃銅中加入元素的“鋅當量系數”來推算。因為在銅鋅合金中加入少量其他合金元素，通常只是使Cu-Zn狀態圖中的α/（α+β）相區向左或向右移動。所以特殊黃銅的組織，通常相當于普通黃銅中增加或減少了鋅含量的組織。例如，在Cu-Zn合金中加入1%硅后的組織，即相當于在Cu-Zn合金中增加10%鋅的合金組織。所以硅的“鋅當量”為10。硅的“鋅當量系數”最大，使Cu-Zn系中的α/（α+β）相界顯著移向銅側，即強烈縮小α相區。鎳的“鋅當量系數”為負值，即擴大α相區。

（2）特殊黃銅的性能特殊黃銅中的α相及β相是多元復雜固溶體，其強化效果較大，而普通黃銅中的α及β相是簡單的Cu-Zn固溶體，其強化效果較低。雖然鋅當量相當，多元固溶體與簡單二元固溶體的性質是不一樣的。所以，少量多元強化是提高合金性能的一種途徑。

（3）幾種常用的特殊變形黃銅的組織和壓力加工性能

鉛黃銅：鉛實際不溶于黃銅內，呈游離質點狀態分布在晶界上。鉛黃銅按其組織有α和（α+β）兩種。α鉛黃銅由于鉛的有害作用較大，高溫塑性很低，故只能進行冷變形或熱擠壓。（α+β）鉛黃銅在高溫下具有較好的塑性，可進行鍛造。

錫黃銅：黃銅中加入錫，可明顯提高合金的耐熱性，特別是提高抗海水腐蝕的能力，故錫黃銅有“海軍黃銅”之稱。錫能溶入銅基固溶體中，起固溶強化作用。但是隨著含錫量的增加，合金中會出現脆性的r相（CuZnSn化合物），不利于合金的塑性變形，故錫黃銅的含錫量一般在0.5%～1.5%范圍內。

常用的錫黃銅有HSn70-1，HSn62-1，HSn60-1等。前者是α合金，具有較高的塑性，可進行冷、熱壓力加工。后兩種牌號的合金具有（α+β）兩相組織，并常出現少量的r相，室溫塑性不高，只能在熱態下變形。

錳黃銅：錳在固態黃銅中有較大的溶解度。黃銅中加入1%～4%的錳，可顯著提高合金的強度和耐蝕性，而不降低其塑性。錳黃銅具有（α+β）組織，常用的有HMn58-2，冷、熱態下的壓力加工性能相當好。

鐵黃銅：鐵黃銅中，鐵以富鐵相的微粒析出，作為晶核而細化晶粒，并能阻止再結晶晶粒長大，從而提高合金的機械性能和工藝性能。鐵黃銅中的鐵含量通常在1.5%以下，其組織為（α+β），具有高的強度和韌性，高溫下塑性很好，冷態下也可變形。常用的牌號為Hfe59-1-1。

鎳黃銅：鎳與銅能形成連續固溶體，顯著擴大α相區。黃銅中加入鎳可顯著提高黃銅在大氣和海水中的耐蝕性。鎳還能提高黃銅的再結晶溫度，促使形成更細的晶粒。HNi65-5鎳黃銅具有單相的α組織，室溫下具有很好的塑性，也可在熱態下變形，但是對雜質鉛的含量必須嚴格控制，否制會嚴重惡化合金的熱加工性能。

物質應用

黃銅帶

黃銅

產品牌號

中國：H60、H62、H63、H65、H68、H80、H90

日本：C3712、C2720、C2700、C2680、C2400、C2800、C2200、C2600

德國：CuZn40、CuZn38Pb1.5、CuZn40、CuZn37、CuZn35、CuZn30、

適用范圍

H90C2200具有細致光澤、良好加工性、伸抽性、防蝕性。不易時效破裂，可應用于建筑材料、個人隨身配件、化妝品配件、熱水器水箱、喇叭鎖、拉鏈頭、子彈彈頭、汽車燈帽

H70C2600具有良好光澤、加工性、延展性、適合伸抽，易于電鍍或涂裝。可應用于深伸抽加工，如子彈殼，炮彈殼、喇叭鎖、電子零件、汽車水箱、銅管。

H68C2620延展性，可焊性，深沖性，可鍍性，耐蝕性能均佳，應用于各種復雜冷深沖件，散熱器殼等。

H65C2680具有漂亮色澤、加工性、延展性、伸抽性良好，易于電鍍或涂裝，焊接性佳，更富耐蝕性。可應于汽車水箱管，摁扣、照相機、散熱片等。

H63C2720具有良好的加工性，延展性，深沖性能好，可應于淺伸抽銘牌，證章。

H62C2800黃銅帶適用于電器，電子，燈飾，五金、裝橫、開關、墊圈、墊片、電池接觸片，銅鈕扣，手表帶，裝飾性項鏈、手鏈、戒指等銅制品，有特硬、硬、半硬、半硬偏軟、軟、特軟等各種牌號，可根據客戶要求進行性能調整，也可以根據客戶提出的特殊要求進行生產，產品公差均勻，誤差值小，公差不超過0.02mm，含銅量符合國家標準，銅帶表面光滑，平直，材質穩定，色澤光亮。

主要性能室溫組織

普通黃銅是銅鋅二元合金，其含鋅量變化范圍較大，因此其室溫組織也有很大不同。根據Cu－Zn二元狀態圖（圖6），黃銅的室溫組織有三種：含鋅量在35%以下的黃銅，室溫下的顯微組織由單相的α固溶體組成，稱為α黃銅；含鋅量在36%～46%范圍內的黃銅，室溫下的顯微組織由（α+β）兩相組成，稱為（α+β）黃銅（兩相黃銅）；含鋅量超過46%～50%的黃銅，室溫下的顯微組織僅由β相組成，稱為β黃銅。

壓力加工性能

α單相黃銅（從H96至H65）具有良好的塑性，能承受冷熱加工，但α單相黃銅在鍛造等熱加工時易出現中溫脆性，其具體溫度范圍隨含Zn量不同而有所變化，一般在200～700℃之間。因此，熱加工時溫度應高于700℃。單相α黃銅中溫脆性區產生的原因主要是在Cu-Zn合金系α相區內存在著Cu3Zn和Cu9Zn兩個有序化合物，在中低溫加熱時發生有序轉變，使合金變脆；另外，合金中存在微量的鉛、鉍有害雜質與銅形成低熔點共晶薄膜分布在晶界上，熱加工時產生晶間破裂。實踐表明，加入微量的鈰可以有效地消除中溫脆性。

兩相黃銅（從H63至H59），合金組織中除了具有塑性良好的α相外，還出現了由電子化合物CuZn為基的β固溶體。β相在高溫下具有很高的塑性，而低溫下的β′相（有序固溶體）性質硬脆。故（α+β）黃銅應在熱態下進行鍛造。含鋅量大于46%～50%的β黃銅因性能硬脆，不能進行壓力加工。

力學性能

黃銅中由于含鋅量不同，機械性能也不一樣，是黃銅的機械性能隨含鋅量不同而變化的曲線。對于α黃銅，隨著含鋅量的增多，σb和δ均不斷增高。對于（α+β）黃銅，當含鋅量增加到約為45%之前，室溫強度不斷提高。若再進一步增加含鋅量，則由于合金組織中出現了脆性更大的r相（以Cu5Zn8化合物為基的固溶體），強度急劇降低。（α+β）黃銅的室溫塑性則始終隨含鋅量的增加而降低。所以含鋅量超過45%的銅鋅合金無實用價值。

普通黃銅的用途極為廣泛如水箱帶、供排水管、獎章、波紋管、蛇形管、冷凝管、彈殼及各種形狀復雜的沖制品、小五金件等。隨著鋅含量的增加從H63到H59，它們均能很好地承受熱態加工，多用于機械及電器的各種零件、沖壓件及樂器等處。

鋅當量系數

復雜黃銅的組織，可根據黃銅中加入元素的“鋅當量系數”來推算。因為在銅鋅合金中加入少量其他合金元素，通常只是使Cu-Zn狀態圖中的α/(α+β)相區向左或向右移動。所以特殊黃銅的組織，通常相當于普通黃銅中增加或減少了鋅含量的組織。例如，在Cu-Zn合金中加入1%硅后的組織，即相當于在Cu-Zn合金中增加10%鋅的合金組織。所以硅的“鋅當量”為10。硅的“鋅當量系數”最大，使Cu-Zn系中的α/(α+β)相界顯著移向銅側，即強烈縮小α相區。鎳的“鋅當量系數”為負值，即擴大α相區。

特殊黃銅中的α相及β相是多元復雜固溶體，其強化效果較大，而普通黃銅中的α及β相是簡單的Cu-Zn固溶體，其強化效果較低。雖然鋅當量相當，多元固溶體與簡單二元固溶體的性質是不一樣的。所以，少量多元強化是提高合金性能的一種途徑。

分類鉛黃銅

鉛實際不溶于黃銅內，呈游離質點狀態分布在晶界上。鉛黃銅按其組織有α和（α+β）兩種。α鉛黃銅由于鉛的有害作用較大，高溫塑性很低，故只能進行冷變形或熱擠壓。（α+β）鉛黃銅在高溫下具有較好的塑性，可進行鍛造。

錫黃銅錫黃銅

黃銅中加入錫，可明顯提高合金的耐熱性，特別是提高抗海水腐蝕的能力，故錫黃銅有“海軍黃銅”之稱。

錫能溶入銅基固溶體中，起固溶強化作用。但是隨著含錫量的增加，合金中會出現脆性的r相（CuZnSn化合物），不利于合金的塑性變形，故錫黃銅的含錫量一般在0.5%～1.5%范圍內。

常用的錫黃銅有HSn70-1，HSn62-1，HSn60-1等。前者是α合金，具有較高的塑性，可進行冷、熱壓力加工。后兩種牌號的合金具有（α+β）兩相組織，并常出現少量的r相，室溫塑性不高，只能在熱態下變形。

錳黃銅錳黃銅

錳在固態黃銅中有較大的溶解度。黃銅中加入1%～4%的錳，可顯著提高合金的強度和耐蝕性，而不降低其塑性。

錳黃銅具有（α+β）組織，常用的有HMn58-2，冷、熱態下的壓力加工性能相當好。

鐵黃銅

鐵黃銅中，鐵以富鐵相的微粒析出，作為晶核而細化晶粒，并能阻止再結晶晶粒長大，從而提高合金的機械性能和工藝性能。鐵黃銅中的鐵含量通常在1.5%以下，其組織為（α+β），具有高的強度和韌性，高溫下塑性很好，冷態下也可變形。常用的牌號為Hfe59-1-1。

鎳黃銅鎳黃銅

鎳與銅能形成連續固溶體，顯著擴大α相區。黃銅中加入鎳可顯著提高黃銅在大氣和海水中的耐蝕性。鎳還能提高黃銅的再結晶溫度，促使形成更細的晶粒。

HNi65-5鎳黃銅具有單相的α組織，室溫下具有很好的塑性，也可在熱態下變形，但是對雜質鉛的含量必須嚴格控制，否制會嚴重惡化合金的熱加工性能。

熱處理規范

熱加工溫度750～830℃;退火溫度520～650℃;消除內應力的低溫退火溫度260～270℃。

環保黃銅C26000C2600塑性優良，強度較高，切削加工性好，焊接，耐蝕性好，熱交換器，造紙用管，機械，電子零件。

規格（mm）：規格：厚度：0.01-2.0mm，寬度：2-600mm；

硬度：O、1/2H、3/4H、H、EH、SH等；

適用標準：GB、JISH、DIN、ASTM、EN；

特長：優良切削性能適用于自動車床，數控車床加工的高精度零部件。

組成成分純度測量

測量黃銅的純度可以用阿基米德原理測量，測量出樣品的體積和質量，再根據銅的密度和鋅的密度計算可以得出黃銅中所含銅的比例。

普通黃銅

它是由銅和鋅組成的合金。

當含鋅量小于?35%?時，鋅能溶于銅內形成單相α，稱單相黃銅?，塑性好，適于冷熱加壓加工。

當含鋅量為36%~46%時，有α單相還有以銅鋅為基的β固溶體，稱雙相黃銅，?β相使黃銅塑性減小而抗拉強度上升，只適于熱壓力加工。

若繼續增加鋅的質量分數?，則抗拉強度下降，無使用價值。

代號用“?H?+數字”表示，?H?表示黃銅，數字表示銅的質量分數。

如?H68?表示含銅量為?68%?，含鋅量為?32%?的黃銅，鑄造黃銅則在代號前加“?Z?”字，如?ZH62。

如?ZCuZnzn38表示含鋅量為38%?，余量為銅的鑄造黃銅。

H90、H80屬于單相黃銅，金黃色。

H59?屬于雙相黃銅，廣泛用于電器上的結構件，如螺栓，螺母，墊圈、彈簧等。

一般情況下，冷變形加工用單相黃銅，熱變形加工用雙相黃銅。

特殊黃銅

在普通黃銅中加入其他合金元素所組成的多元合金稱為特殊黃銅。常加入的元素有鉛、錫、?鋁等，相應地可稱為鉛黃銅?、錫黃銅、鋁黃銅。加合金元素的目的。主要是提高抗拉強度改善工藝性。

代號：為“?H?+主加元素符號（除鋅外）+銅的質量分數+主加元素質量分數+其他元素質量分數”表示。

如：?HPb59-1?表示銅的質量分數為?59%?，含主加元素鉛的質量分數為?1%?，余量為鋅的鉛黃銅。

參考資料