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合金元素在銅合金中的作（zuò）用（yòng）及元素檢（jiǎn）測方案

作者：編輯（jí）：來源：發布日期： 2020.08.21

信息摘要：

合金（jīn）元素對黃銅性能影響元素作用鐵Fe1、在黃銅（tóng）中的溶解度極小；2、鐵有細化（huà）銅晶粒，延遲銅的再結晶過程，即（jí）提高再結晶（jīng）溫度，抑製退火時再結晶晶粒…

合金元素對黃銅性能影響
元素	作用
鐵Fe	1、在黃銅中的溶解（jiě）度極小； 2、鐵有細化銅晶粒，延遲銅的再結晶過程，即提高再結晶溫度（dù），抑製退火時再結晶晶（jīng）粒長大，提（tí）高合金強度與硬度。不利是降低（dī）銅的塑性、電導率與熱導率； 3、如果鐵在銅中呈獨立的相，則銅具有鐵（tiě）磁性（xìng）。當銅中含（hán）鐵量為（wéi）0.1%時，銅（tóng）的導電（diàn）率約為70%； 4、同時存在矽（guī）時，兩者（zhě）形成高硬度矽化鐵質點，使得切削性（xìng）變（biàn）壞（huài）。
鉛Pb	1、不固溶於銅，呈黑色質（zhì）點分布於易（yì）溶共晶體中，存（cún）在與晶界上； 2、Pb對銅的電導率與熱導（dǎo）率無顯著影響，還能大幅度（dù）提高（gāo）銅的可切削性能。 3、Pb嚴重降低Cu的高溫塑性（xìng），即伸長率與麵縮率劇烈下降，同時高溫脆性區也隨著銅含量的（de）增（zēng）加而擴大。 4、兩相（xiàng）鉛黃（huáng）銅可熱加工（gōng），單相鉛黃銅一般隻能冷（lěng）軋或熱擠。
磷P	1、磷很少固（gù）溶於銅-鋅合金中，在（zài）單相黃銅中，超過0.05-0.06%的磷（lín），就出現脆性相CU3P，降低黃銅塑（sù）性； 2、磷（lín）作為良好的脫氧劑，要求有一定量的殘留（liú）磷，磷能提高銅熔體的流動性。
砷AS	1、As可與銅中（zhōng）Cu2O起反應形成高熔點的砷酸銅質點，消（xiāo）除了晶界上的Cu+Cu2O共晶體，從而提高了銅的（de）塑性； 2、黃銅中加入0.02-0.05%砷（shēn），可防止（zhǐ）黃銅脫鋅，提高黃銅（tóng）的耐腐蝕性（xìng）。
錫Sn	1、能少量（liàng）溶於α相及(α+β)黃銅中，起抑製脫鋅的作用，能提（tí）高材料（liào）的抗蝕能力，改善耐磨性，但Sn可（kě）導致鑄錠（dìng）的反偏析。
錳Mn	1、在黃銅中的溶解度較大，可提高（gāo）黃銅的（de）強度、硬度； 2、高錳黃銅可采用淬火與時效（xiào）來提高強度和硬度。
鋁（lǚ）Al	1、鋁顯著縮小黃銅的α區，鋁含量增（zēng）高時，將出現γ相，雖可提高硬（yìng）度，但極具降低合金塑性； 2、增加黃銅的流動性。

合金元素對錫（xī）青銅影響
元素（sù）	作用（yòng）
磷P	1、良好脫氧劑，增加（jiā）錫青銅的流動性，但加大反偏析程度； 2、適當的磷提（tí）高錫青銅強度、硬度、彈性極限、彈性（xìng）模量和疲勞強（qiáng）度； 3、當（dāng）磷超過0.3%是，合金組織中出現銅（tóng）和銅的磷化物所組成的共晶體，磷化物有高的硬度、耐磨性和良（liáng）好的研磨性。
鋅Zn	1、鋅能（néng）大量溶解於銅-錫合金的α固溶體中， 2、能改善流動性，減小結晶溫度範圍，減（jiǎn）輕錫（xī）青（qīng）銅的反偏析。
鉛Pb	1、鉛不固溶於錫青銅，以獨立相存在，呈黑色夾雜物分（fèn）布在枝（zhī）晶（jīng）間，分布不均（jun1）勻，加鎳可改善分布，並能細化組織（zhī）。
錳Mn	1、錳（měng）降低錫在（zài）α相固溶體中的溶解度（dù）， 2、錳在熔化時，容易生產氧化物，降低合金的流動（dòng）性，使鑄錠性能變壞。
鋁、鎂（měi）、矽	1、少量能溶入α固溶體，提高合金力學（xué）性能，但在熔化過程中，容（róng）易氧化生產難熔（róng）的氧化物，進而降低錫青銅的流動性和（hé）強度。

合金元素對鋁青銅影響

元素	作用
鐵Fe	1、合金中（zhōng）鐵過（guò）量，組織會有針狀FeAl3化（huà）合物析出，力學性能變化，抗腐蝕（shí）性惡化； 2、鐵使鋁青銅中的原子擴散速度減慢（màn），增加в相穩定性，少（shǎo）量的鐵能抑製鋁（lǚ）青銅變脆的“自行退火”現象，顯著（zhe）減少合金的脆性，加入（rù）0.5-1%的含（hán）量使得晶粒細化。
錳Mn	1、二元鋁青銅加入（rù）0.3-0.5%的錳（měng），可減少（shǎo）熱軋開裂； 2、錳鋁青銅中加入一定量鐵，鐵能細化晶粒，組（zǔ）織中出現鐵鋁化合物的微細質點，提高力學性能和耐磨性，但減弱錳對（duì）в相穩定的作用。
錫Sn	1、不大於0.2%錫會改變單相鋁青銅在蒸汽和微酸性氣氛中耐腐蝕（shí）能力
鉻Cr	1、少量鉻加入二元鋁青銅是有益的（de），阻礙合金退火加熱時的晶粒長大，並明顯（xiǎn）提高合金退（tuì）火後的硬度。

合金元素對白銅影響


元素	作用
鋅Zn	1、大量溶於（yú）銅-鎳合金中，起固溶強化作用，提高強度硬（yìng）度，增強抗腐蝕能力；
鐵Fe	1、超過（guò）2%易引（yǐn）起合金腐蝕開裂，超過4%則腐（fǔ）蝕加劇，保護層脫落； 2、適量鐵提（tí）高白（bái）銅在海水中的衝擊（jī）腐（fǔ）蝕的耐腐蝕性能。
錳Mn	1、錳與鎳（niè）形（xíng）成MnNi，有細化晶粒作用，可借助MnNi的沉澱硬（yìng）化作用提高合金力學和耐腐蝕性能， 2、在銅-鎳-鋁係合金中加入5%的錳，可提高合金（jīn）的塑性。 3、銅鎳合金加入錳，電阻（zǔ）值穩定，電阻溫度係數很小。
矽Si	1、矽與鎳形成化合物NI2Si、NI3Si，當NI2Si、NI3Si從固溶體中析出，能引（yǐn）起合金的強度和硬度升高，起到強（qiáng）化（huà）作用。

稀土元素一般幾乎不固溶與銅（tóng），但少量的稀土金屬（shǔ）不管（guǎn）是單個加入還是以混合稀土的形式加入，都對銅的力學性能有益，而對銅的電導率影響又不大，這類元素（sù）可與銅中的雜質鉛、鉍等形成高熔（róng）點（diǎn）化（huà）合物，呈細小的球（qiú）形質點均布於晶粒內，細（xì）化晶粒，提高（gāo）銅的高溫塑性，即800時銅合金的伸長率與麵縮率隨著鈰含量提高而顯（xiǎn）著上升。
稀土元素是一種具有較大負（fù）電性與（yǔ）很大化學活性的元素。當其（qí）加入銅及銅合金時，可有如（rú）下作用：
1）、由於稀土在銅中固熔度小，易與其他元素化合，生成高熔點化合物，成為彌散分（fèn）布的異質成核核（hé）心，而起到細化晶粒，縮小柱狀晶區，改善（shàn）鑄錠組織的變質（zhì）作用；
2）、由於稀土（tǔ）易（yì）與氧、氫、氮、硫以及鉛、鉍等（děng）雜質（zhì）作用成渣，起到脫氣、除雜、淨化熔體，進而改（gǎi）善合金的加工工藝性能與成品的使用性能（néng）之作用。
3）、由於稀土能使表（biǎo）麵氧化膜等更加致密，並增加氧化膜與基體之結合強度，從而起到提高耐熱、耐蝕與防表麵變（biàn）色性能之作用。

稀土元素在銅的淨化作用，消（xiāo）除晶界上有害雜質的影響，改善（shàn）銅（tóng）的導電、導熱（rè）及加工性能與耐腐（fǔ）蝕性能（néng）；稀土金屬熔點（Ce720℃ La920℃）<銅（1083℃），進入銅液後迅速生成高熔點化合物，在熔體中懸浮和彌散（sàn）分布，凝固過程中（zhōng）產生異質晶核，使（shǐ）晶粒細化（huà），凝固時間（jiān）縮短，柱狀晶區縮小（xiǎo），防止（zhǐ）偏析（xī）。此外還能改善（shàn）機械性能、提高（gāo）再（zài）結晶溫度、改（gǎi）善（shàn）冷加工性能、增強耐磨（mó）性等。

α相和β的相對含量
為了保證合金不（bú）僅（jǐn）要具有一定的強度、硬度使之耐磨損;而且還要保證其能夠經受一定的衝擊,具有（yǒu）一定的韌性。這就使得（dé）合（hé）金中的α相與β相的相對含量有一定的要求。有資料指（zhǐ）出當合金中（zhōng）除Cu、Zn、Al以（yǐ）外其（qí）它元素不變的情況下,α相與β相含量百分比為66%/33%時（shí）,其性能бb為550MPa、δ10為（wéi）8·0%、HB為146 kg/mm2；當α相（xiàng）與β相含量百分比為27%/62%時（shí）,бb為760 MPa、δ10為7·0%、HB為179 kg/mm2。由此可見,β相相對含量（liàng）高的合金（jīn）抗拉強度及硬度均高。一般為了降低材料的成本,盡可能使Zn含量高些,為了避免產生較多的γ相而使材料的韌性降（jiàng）低, Zn的含量在設（shè）計合金時應有一個控製的上限（xiàn）。Al顯著縮小α相區。因此,在設計合金的相（xiàng）組織（zhī）時,要將以上幾個方麵的因素綜合到一起考慮,並兼顧加工工藝和熱處理製度使最終獲得理想（xiǎng）的相組織。

而對於這些（xiē）元素的（de）檢測我們可以用直讀光譜儀對其進行檢測，也可以用手持式分析（xī）儀進行檢測元素分析。