铸造黄铜用于生产铸件的黄铜。黄铜铸件广泛应用于机械制造、舰船、航空、汽车、建筑等工业部门,在
重有色金属材料中占有一定的分量,形成铸造黄铜系列。
以锌作为主要合金元素的铜合金,通常称为黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜,在
铜锌合金基础上加入少量其他元素所构成的三元、四元或多元黄铜,称为特殊黄铜。
黄铜与青铜比较,锌在铜中的固溶度很大,常温平衡状态下铜中可溶解质量分数约37%的锌,铸态下也可溶解锌质量分数为30%左右,而锡青铜在铸态下锡在铜中的固溶度质量分数仅为5%~6%,铝青铜铝在铜中的固溶度质量分数仅为7%~8%,因此,锌在铜中有很好的
固溶强化效果,同时,多数合金元素也能不同程度地溶解在黄铜中,进一步提高其力学性能,因而使得黄铜,尤其是某些特殊黄铜具有高强度的特点,锌的价格比铝、铜、锡都低,资源丰富,在黄铜中锌的加入量较多,因此黄铜的成本比锡青铜、铝青铜都低廉。黄铜的
凝固温度区间很小,流动性好,熔炼方便。由于黄铜具有上述强度高、价格低和铸造性能良好等特点,所以在铜合金中黄铜比锡青铜和铝青铜的品种更多、产量更大、应用更广。但黄铜的
耐磨性和耐腐蚀性能不如青铜,特别是普通黄铜的耐蚀性及耐磨性都比较低,只有当加入一些合金元素构成各种特殊黄铜时,其耐磨和耐腐蚀性能才得到改善和提高。
铸造黄铜是以Cu-Zn二元合金为基础的
铸造合金,其
结晶温度间隔较小,铸造性能较好。与
锡青铜相比,铸造黄铜的
机械性能较高。此外,因黄铜中含有大量的锌,故成本较低。这些是铸造黄铜得以广泛应用的原因。
但与锡青铜及铝青铜相比,铸造黄铜的耐蚀性较差。由于锌的化学性质活泼,电极电位又较低,使得黄铜较易被腐蚀。特别是在海水及其它带有电解质的腐蚀介质中,黄铜组织中的富铜相与富锌相之间产生相间电流,加剧了电极电位较低的富锌相的腐蚀,这称为脱锌腐蚀。
黄铜中锌的固溶度很大,常温平衡状态下铜中可固溶约37%的锌,而在实际生产铸态下可溶锌30%左右。因此,锌在铜中有很好的固溶强化效果。普通黄铜虽有一定的强度、硬度和良好的铸造工艺性能,但耐磨性、耐蚀性,尤其是对流动海水、蒸汽和无机酸的耐蚀性能较差。所以,铸造黄铜中通常添加少量其他合金元素(主要有Mn、Al、Fe、Si、Pb等)来改善其力学、物理和化学性能,从而形成可满足各种使用性能要求的特殊铸造黄铜,如
易切削黄铜、海军黄铜、高强度黄铜和压铸黄铜等。
黄铜的结晶温度范围很小(约30~40℃),当含锌量增加时,
液相线温度下降很快,熔点随之降低,因此,黄铜具有良好的流动性,形成集中缩孔,不易形成疏松和
晶内偏析。黄铜的熔点较低,含有大量易蒸发元素锌,当其蒸发时,可防止合金吸气,并带走铜液中的气体,使熔炼过程中吸气少,因此,黄铜铸件一般不产生气孔。同时,在熔炼黄铜时,锌本身具有强烈的脱氧作用,不需再用其他
脱氧剂。因此黄铜比其他铜合金熔炼简便,铸造性能好。由于锌与氧的亲和力很大,黄铜熔炼过程中,容易生成氧化物ZnO,但它与Al2O3不同,易从铜液分离成渣,只要采取措施防止合金二次氧化,一般可避免氧化夹杂缺陷。黄铜的
收缩率较大,凝固时易形成集中缩孔,因此,可按顺序凝固原则设置较大的补缩
冒口。黄铜具有
壳状凝固的特点,对铸造冷却速度敏感性较小,因而其力学性能对铸件壁厚变化的敏感性也较小。
黄铜是以锌为主要合金元素的Cu-Zn二元合金,通称黄铜或普通黄铜。普通黄铜具有一定的强度、硬度和良好的铸造性能,但是耐磨性、耐蚀性,尤其是对流动的海水、蒸汽和无机酸的耐蚀性较差。通常可以加入各种合金元素,以改善黄铜的力学、物理和化学性能,从而形成了适用于不同环境的特殊黄铜,如海军黄铜、易切削黄铜、高强度锰黄铜和压铸黄铜等。
铸造黄铜各合金之间由于在熔点、流动性、
凝固收缩、熔体对气体的敏感性、挥发性和热裂倾向上有一些差别,所以适用的铸造方法也有所不同。
铸造黄铜的铸造性能特点是:铸造黄铜中的锌是影响铸造黄铜铸造性能的主要因素,锌的汽化点约为907℃,铸造黄铜的熔点约为900℃,在熔炼和浇注时,锌有极大的蒸发和氧化的倾向。铸造黄铜流动性较好,但锰黄铜收缩较大,易出现
缩孔和
冷裂、变形等问题。