什么是铝黄铜及主要合金元素的作用

什么是铝黄铜及主要合金元素的作用~

铝黄铜是黄铜的改良版，里面除了
有锌这个元素之外，还有其它的合金比如铝元素，
而这个铝元素超过1%，如果要达到铝黄铜，那么铝的元素应该要达到5%。
铝在铜合金里面的作用有
1.
提高铜合金的硬度。
2.
加速在浇铸的时候流动。例如荣昌高力黄铜是属于铝黄铜的一种，其硬度能达到HB200.
3.

常用的铜合金分为黄铜、青铜、白铜3大类。以黄铜为例：
黄铜以锌作主要添加元素的铜合金，具有美观的黄色，统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成，具有良好的冷加工性能，如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳，俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36～42%之间的黄铜合金由和固溶体组成，其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能，常添加其他元素，如铝、镍、锰、锡、硅、铅等。铝能提高黄铜的强度，硬度和耐蚀性，但使塑性降低，适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性，故称海军黄铜，用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能；这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。船舶常用的消防栓防爆月牙扳手，就是黄铜加铝铸造而成。

铝黄铜是黄铜的改良版，里面除了 有锌这个元素之外，还有其它的合金比如铝元素，

而这个铝元素超过1%，如果要达到铝黄铜，那么铝的元素应该要达到5%。

铝在铜合金里面的作用有

1. 提高铜合金的硬度。

2. 加速在浇铸的时候流动。例如荣昌高力黄铜是属于铝黄铜的一种，其硬度能达到HB200.

黄铜是以锌作主要添加元素的铜合金
三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜
含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成，俗称弹壳黄铜或七三黄铜
含锌在36～42%之间的黄铜合金由和固溶体组成﹐其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。铝能提高黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低；锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐铅能改善黄铜的切削性能。
以镍为主要添加元素的铜合金，铜镍二元合金称普通白铜，加有锰﹑铁﹑锌﹑铝等元素的白铜合金称复杂白铜。
高品质红铜纯度高，组织细密，含氧量极低。

铝黄铜可分为两类。一类是铸造黄铜中加入少量铝以清除杂质增加流动性，浇铸复杂铸件，合金中多余铝量不超过0.5%；一类是锻造黄铜中加 铝以增加抗蚀能力，常用作冷凝管，一般成分范围为Al1～6%，Zn24~42%，Cu55~71%。
铝黄铜的牌号和种类不多，国标中铝黄铜有6个牌号，主要是在铝黄铜中加入锰、铁等元素，以提升合金的强度、耐磨性能等综合性能。较为常见的铝黄铜主要有HAl77-2、 HAl66-6-3-2、HAl64-3-1，HAl67-2.5、HAl64-5-4-2、HAl60-1-1其他还有HAl59-3-2、HAl61-4-3-1、HAl61-4-3-1.5等。
铝黄铜主要合金元素的作用具体如下：
1、锰、铁元素
由于锰和铁的熔点极高，难以达 到其熔点温度，加入后仅依靠扩散溶解于铜中。锰在铜中的溶解度较大，在高温时易在铜中溶解。铁虽然在铜中的固溶度极小，但是它在Cu-Mn 合金中的固溶度较大，可以方便的加入。 所以本工艺采用在高温 时先加入Mn， 再加入铁的方式加入 Mn、Fe 元素，既 保证了合金的成分，又避免了制造中间合金的过程，从而减低了生产成本，提高了生产效率。Mn 能大量地 熔入铜，起到固溶强化的作用，同时能有效阻止黄铜 “脱锌”，提高了黄铜的耐腐蚀性能。 Fe 在室温下固溶 度较低，有富 Fe 相析出，富 Fe 相改善了材料的润滑 性，提高了基体的强度，改善了合金的耐磨性能。
2、锌和铝元素
锌和铝的熔点很低，且极易被氧化。当合金熔液温度较高时，加入铝、锌，极易被氧化燃烧掉。为此我们采用待 Mn、Fe 溶解后加入冷料 （Cu 或废旧料）进行降温，再加入铝、锌的方式生产。 由于Al 和Zn 在 Cu 中的固溶度较大，很容易溶解于铜中，保证了合金的化学成分。铝的锌当量系数相 当高（n=6），少量的铝就能使双相黄铜的 β相增多，在复杂铝黄铜中甚至有脆性的 γ 相生成，使合金的 强度硬度提高，同时塑性、韧性明显下降。
3、微合金元素
微合金元素在最后一道工序加入，并升温至喷火出炉。加入锡可以对材料的基体起到强化作用，生成 SnO2 保护膜提高抗腐蚀能力，并能防止“脱锌”现象出现。但过多的加入锡会使材料的脆性化合物增多，影响材料性能。 加入稀土元素可以细化晶粒，强化基体，改善材料的冷热加工性能。

　　铝黄铜是以铝作主要添加元素的铜合金三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜
　　含铝低於36%的黄铜河南大山有色金属合金由固溶体组成，俗称弹壳黄铜或七三黄铜
　　含铝在36～42%之间的黄铜合金由和固溶体组成﹐其中河南大山有色金属最常用的是含铝40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。铝能提高黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使河南大山有色金属塑性降低;锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐铅能改善黄铜的切削性能。
　　以镍为主要添加元素的铜合金，铜镍二元合金称普通白铜，加有锰﹑铁﹑铝﹑铝等元素的白铜合金称复杂白铜。
　　高品质红铜纯度高，组织细密，含氧量极低。
　　青铜原指铜锡合金
　　按合金系划分，可分为非合金铜和合金铜.非合金铜包括高纯铜、韧铜、脱氧铜、无氧 铜合金
　　铜等，习惯上，人们将非合金铜称为紫铜或纯铜，也叫红铜，而其他铜合金则属于合金铜。我国和俄罗斯把合金铜分为黄铜、青铜和白铜，然后在河南大山有色金属大类中划分小的合金系。

铝黄铜可分为两类。一类是铸造黄铜中加入少量铝以清除杂质增加流动性，浇铸复杂铸件，合金中多余铝量不超过0.5%；一类是锻造黄铜中加 铝以增加抗蚀能力，常用作冷凝管，一般成分范围为Al1～6%，Zn24~42%，Cu55~71%。
铝黄铜的牌号和种类不多，国标中铝黄铜有6个牌号，主要是在铝黄铜中加入锰、铁等元素，以提升合金的强度、耐磨性能等综合性能。较为常见的铝黄铜主要有HAl77-2、 HAl66-6-3-2、HAl64-3-1，其他还有HAl60-10-1、HAl59-3-2等。
材料简介
黄铜性能优良，用途广泛，倍受青睐，其中多元复杂铝黄铜由于其强度高、耐磨性能好而被制造成无油润滑轴承，以代替传统的锡青铜、铅黄铜、 铅锑锡铜等轴承材料。 多元复杂铝黄铜被广泛应用于 等不易润滑和更换的轴承和轴套等部位。由于多元复杂铝黄铜的锌当量较高，除了α相外，有大量的β相存在，同时还有少量的γ相生成， 使合金的熔炼和铸造相当困难。
特别是采用连续铸造时，极易使铸锭表面开裂或粗糙，给下一步挤压工序产生较大的摩擦并使挤压件升温较大，严重影响产品的质量。因此，在工业生产中，如何使复杂铝黄铜的生产成本降低，同时能生产出性能优异的合格产品受到极大的关注。
熔炼
1、配料
电解铜、纯铝、电解锰、电解锌、马口铁、高纯度的微合金元素。所有的配料要求无油污、无水 份、无杂质。 由 Mn、Fe 在黄铜中的溶解特性确定其加入顺序。
2、设备
采用工频有芯感应炉进行熔炼。 由于此炉是依靠材料自身产生涡流升温，具有熔化速度快、工作环境温度低、铜液温度均匀及电磁搅拌力强的特点，从而容易使材料成分均匀，便于控制材料化学成分。
3、熔炼
为了节约成本，提高生产效率，采用将元素直接加入的方式熔炼，其熔炼难度高。
熔炼工艺流程如下：向熔炉加入电解铜，开始熔化时加入干燥的覆盖剂，全部熔化后加入脱氧剂，并每次充分覆盖后，升温到1300℃，加入 Mn，待Mn 熔化完再加入 Fe；待Fe熔化完加入余下的铜进行降温处理，再加入锌和铝熔解，升温加入锡、稀土搅拌，升温喷时出炉进行半连续铸造。
合金元素加入
1、锰、铁元素
由于锰和铁的熔点极高，难以达 到其熔点温度，加入后仅依靠扩散溶解于铜中。锰在铜中的溶解度较大，在高温时易在铜中溶解。铁虽然在铜中的固溶度极小，但是它在Cu-Mn 合金中的固溶度较大，可以方便的加入。 所以本工艺采用在高温 时先加入Mn， 再加入铁的方式加入 Mn、Fe 元素，既 保证了合金的成分，又避免了制造中间合金的过程，从而减低了生产成本，提高了生产效率。Mn 能大量地 熔入铜，起到固溶强化的作用，同时能有效阻止黄铜 “脱锌”，提高了黄铜的耐腐蚀性能。 Fe 在室温下固溶 度较低，有富 Fe 相析出，富 Fe 相改善了材料的润滑 性，提高了基体的强度，改善了合金的耐磨性能。
2、锌和铝元素
锌和铝的熔点很低，且极易被氧化。当合金熔液温度较高时，加入铝、锌，极易被氧化燃烧掉。为此我们采用待 Mn、Fe 溶解后加入冷料 （Cu 或废旧料）进行降温，再加入铝、锌的方式生产。 由于Al 和Zn 在 Cu 中的固溶度较大，很容易溶解于铜中，保证了合金的化学成分。铝的锌当量系数相 当高（n=6），少量的铝就能使双相黄铜的 β相增多，在复杂铝黄铜中甚至有脆性的 γ 相生成，使合金的 强度硬度提高，同时塑性、韧性明显下降。
3、微合金元素
微合金元素在最后一道工序加入，并升温至喷火出炉。加入锡可以对材料的基体起到强化作用，生成 SnO2 保护膜提高抗腐蚀能力，并能防止“脱锌”现象出现。但过多的加入锡会使材料的脆性化合物增多，影响材料性能。 加入稀土元素可以细化晶粒，强化基体，改善材料的冷热加工性能。
铸造
1、铸造方式的选定
由于水平连续铸锭具有生产投资少，可以浇注空心管材等优点而被普遍采用。但是其铜水的自重对液穴形态、 散热方向和凝固时的体积收缩产生影响，使铸锭上部出现“月牙状”的空隙—新月形空气气隙，使铸锭上部的散热条件变差，导致铸锭结晶中心上移，易形成锭坯截面上下组织不均，硬度有20HBS的偏差，同时由于锌蒸汽在结晶器内渗入石墨套内，使铸锭表面产生横裂和结疤，严重影响铸锭质量。为此，选用封闭式立式半连续铸造，以石 墨粉+炭黑作为覆盖剂。由于其具有结构简单、操作方便、生产效率高、铸锭质量好等特点，能更有效地生产出合格的产品。铸造工艺以大约 4.9m/h的速度连续拉出准120mm×5000mm 和准150mm×5000mm 两种规格的红锭，再风冷至室温。
2、结晶器的选定
多元复杂铝黄铜的连续铸造非常困难，其锌当量较高（约为 50%），合金在400℃时将出现 α+β'+γ 相共存区。 如果冷却速度过快，合金中的 γ 相来不及分解而保存到室温，由于 γ 相脆性大、硬度高，使合金的硬度升高，塑性和韧性降低，以至于影响到下一 步的加工工序；同时还由于冷却速度过大，表面快速凝固收缩， 造成铸锭表面纵裂和内应力过高等材料缺陷。 因此，我们采用缓慢冷却工序。 如果连续冷却时间不足，铸锭外部的冷凝壳部位还没有足够的强度，使结晶器内壁粘上残渣，使锭坯出现拉裂或结疤等缺陷，更有甚者，由于铸锭的凝壳太软而会产生悬挂或拉漏现象。 为此设计制作缓冷结晶器，其长度 L=300～400mm，使铸锭得到缓慢充分的冷凝。

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黑河市18033999339： 铝黄铜中铜铝比例是多少,黄铜性能最佳 - ？
扈容辰旺： 铝黄铜可分为两类.一类是铸造黄铜中加入少量铝以清除杂质增加流动性,浇铸复杂铸件,合金中多余铝量不超过0.5%;一类是锻造黄铜中加 铝以增加抗蚀能力,常用作冷凝管,一般成分范围为Al1~6%,Zn24~42%,Cu55~71%. 铝黄铜的牌号和种类不多,国标中铝黄铜有6个牌号,主要是在铝黄铜中加入锰、铁等元素,以提升合金的强度、耐磨性能等综合性能. 具体铝黄铜牌号化学成分在GB/T 5231-2014标准里有体现,如下图:

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扈容辰旺： 铜和铝及其合金是优秀的工程材料.作为合金元素加入钢中则起着不同的作用.加入铝主要是为了脱氧并细化晶粒,加入铜可以增强钢材的耐蚀性能.

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黑河市18033999339： 简述合金元素在钢中的主要作用? - ？
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黑河市18033999339： 九年级化学 铝合金是哪些金属形成的,还有黄铜 - ？
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