无铅铋磷黄铜的结构和性能

《无铅铋磷黄铜的结构和性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第38卷第2期2009年4月有色金属加工NONFERROUSMETALSPROCESSINGVOI．38No．2April2009无铅铋磷黄铜的结构和性能杨善宏1”，闫亮明3，邓小民1’2(1．安徽工业大学材料科学与工程学院，安徽马鞍山243002)(2．安徽工业大学金属材料与JJnm重点实验室，安徽马鞍山243002)(3．北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室，北京100088)摘要：通过添加磷和铋代替铅黄铜中的铅制得一种新的环保易切削黄铜。观察其组织结构，研究其力学性能和切削性能，结果表明，铋以

2、脆且低硬度的化合物分布于晶界，磷和铜形成脆性的共晶组织，它们有利于提高合金的切削性能。研制合金的抗拉强度、延伸率、断面收缩率分别是248．5MPa、8．5％、8．67％。该合金的切屑和HPb59-l相当，形状为c型屑。关键词：铋；切削性能；磷；黄铜中图分类号：TGl46文献标识码：A文章编号：1671—6795(2009)02—0017—03由于铅黄铜具有良好的易切削性能、物理性能、机械性能得到广泛应用⋯。在发达国家黄铜管件几乎占所有管件的90％悼1。铅黄铜是双相黄铜，其中铅粒分布于晶内和晶界处，废旧铅黄铜中的铅很容易进入河

3、流和土壤中。如果废旧铅黄铜被焚烧，铅会转化成PbO进人到空气中。铅黄铜常用来生产供水设备，在水的冲刷下，游离的铅粒会进入水中¨。。它将严重损坏人体健康，所以铅黄铜制品被逐渐限制"“’。人们研究通过加锡来消除黄铜中游离的铅，从而消除铅的有害作用。很明显，通过这种方法，铅的有害作用不能被完全消除。发达国家已经立法逐渐禁止铅黄铜制品在供水系统和玩具中使用。最终，铅黄铜将被无铅黄铜代替。美国、日本、德国已经在做这方面的研究，并研制出无铅易切削黄铜。美国研制出铋硒黄铜，日本研制出无铅铋黄铜，含硅快削黄铜∞“1。本文通过添加磷和铋元素来

4、提高黄铜的切削性能，从而研制出能代替铅黄铜的合金。1试验过程1．1试验材料本试验在HPb59．1的基础上添加铋和磷，试验所采用的原材料为H63、纯锌、纯铋、铜磷中间合金。制得的磷铋黄铜的化学成分如表l所示。1．2试验方法和设备合金熔炼用SRJ一8一13型高温箱型电阻炉，采收稿El期：2008—12-06用三相380V电压，其功率为8kW，最高温度为1300℃；用DRZ一9调节式测温控制器测量熔炼温度，参数为：380V，三相，8kW，温度控制范围在1300℃；石墨坩锅；车床。表1研制合金的化学成分Table1Thechemic

5、alcompositionofthedevelopedalloy制备试样工艺：炉温升到800oC一石墨坩埚放人炉中预热一预热5min'+坩埚出炉加人H63—800℃入炉_‘升温到l100qC时取出坩埚一加入CUPl4、锌和铋搅拌到半固态入炉一升温到1200℃，保温5min-+出炉搅拌浇注。2试验结果及分析2．1组织分析图1(a)是试样放大300倍时SEM背散射电子像，图中的小白点是铋粒，铋粒均匀地分布于整个视场中。图1(b)是放大2000倍的SEM电子像，可以清楚看出铋粒以球状和块状分布于晶界处。单纯添加铋和铅到黄铜中，它们

6、在黄铜中的存在方式不同，铅是以颗粒状分布在黄铜合金的基体中，而如果单纯以铋代替铅加入黄铜中，铋在合金中将以薄片状存在于晶界处"。’，这可能与它们的表面张力有关。如图2所示，在凝固后期低熔点组元铅和铋仍以液态存在于晶界，当低熔点组元的界面张力盯，c与铜晶体的表面张力矿。。达到平衡时，二面角0与表面万方数据18有色金属加工第38卷张力的关系满足下式‘81：COS(8／2)=or。／2盯，c图2相间二面角与表面张力Fig．2Thesurfacetensionanddihedralangelamongphases寰2车削工艺参数Ta

7、ble2Thecuttingparameters在相同的切削参数下进行切削实验，获得的研制合金和HPb59一l的切屑形貌如图3所示。研制合金和HPb59-1的切屑都非常小。可以看出所研制合金的切屑与铅黄铜的切屑相当，都为直径较小的“C”型屑，但研制合金的切屑更加光洁。图3切屑形貌Fig．3Thechippatter根据合金的切削原理，细小的铅粒均匀分散在铅黄铜的晶界和晶内，铅粒在刀刃的接触线上，铅粒很容易断屑，并降低合金与刀具的粘着。由于铅的熔点低(372．5℃)，在刀刃与切屑的接触区域温度较高，铅粒在极端的时间内熔化，起到

8、断屑和润滑的作用。铋同铅黄铜中的铅粒一样，不同之处在于这里的铋本身是一种较脆，硬度较低的金属，因此它的存在可视Fi．⋯⋯舭啪xs分析耋萎差鬻瓣篙嘉：嚣骁尝笔g．1TheSEMandDXSanalysisofthemadealloy炷欲I工'肌／V世／J禾。r’怀，J，土，yl’一o，驯“职