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鋁黃銅（多用于汽車等制造的耐磨材料）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-20

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鋁黃銅

本詞條是多義詞，共3個(gè)義項(xiàng)

多用于汽車等制造的耐磨材料

鋁黃銅可分為兩類。一類是鑄造黃銅中加入少量鋁以清除雜質(zhì)增加流動(dòng)性，澆鑄復(fù)雜鑄件，合金中多余鋁量不超過0.5%；一類是鍛造黃銅中加鋁以增加抗蝕能力，常用作冷凝管，一般成分范圍為Al1～6%，Zn24~42%，Cu55~71%。

鋁黃銅的牌號(hào)和種類不多，國(guó)標(biāo)中鋁黃銅有6個(gè)牌號(hào)，主要是在鋁黃銅中加入錳、鐵等元素，以提升合金的強(qiáng)度、耐磨性能等綜合性能。較為常見的鋁黃銅主要有HAl77-2、 HAl66-6-3-2、HAl64-3-1，其他還有HAl60-10-1、HAl59-3-2等。

基本信息

中文名	鋁黃銅
外文名	aluminium brass
作用	提升合金的強(qiáng)度、耐磨性能
應(yīng)用行業(yè)	機(jī)械行業(yè) 汽車工業(yè)

材料簡(jiǎn)介

黃銅性能優(yōu)良，用途廣泛，倍受青睞，其中多元復(fù)雜鋁黃銅由于其強(qiáng)度高、耐磨性能好而被制造成無油潤(rùn)滑軸承，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錫青銅、鉛黃銅、鉛銻錫銅等軸承材料。多元復(fù)雜鋁黃銅被廣泛應(yīng)用于等不易潤(rùn)滑和更換的軸承和軸套等部位。由于多元復(fù)雜鋁黃銅的鋅當(dāng)量較高，除了α相外，有大量的β相存在，同時(shí)還有少量的γ相生成，使合金的熔煉和鑄造相當(dāng)困難。

特別是采用連續(xù)鑄造時(shí)，極易使鑄錠表面開裂或粗糙，給下一步擠壓工序產(chǎn)生較大的摩擦并使擠壓件升溫較大，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，如何使復(fù)雜鋁黃銅的生產(chǎn)成本降低，同時(shí)能生產(chǎn)出性能優(yōu)異的合格產(chǎn)品受到極大的關(guān)注。

熔煉

1、配料

電解銅、純鋁、電解錳、電解鋅、馬口鐵、高純度的微合金元素。所有的配料要求無油污、無水份、無雜質(zhì)。由 Mn、Fe 在黃銅中的溶解特性確定其加入順序。

2、設(shè)備

采用工頻有芯感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉。由于此爐是依靠材料自身產(chǎn)生渦流升溫，具有熔化速度快、工作環(huán)境溫度低、銅液溫度均勻及電磁攪拌力強(qiáng)的特點(diǎn)，從而容易使材料成分均勻，便于控制材料化學(xué)成分。

3、熔煉

為了節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率，采用將元素直接加入的方式熔煉，其熔煉難度高。

熔煉工藝流程如下：向熔爐加入電解銅，開始熔化時(shí)加入干燥的覆蓋劑，全部熔化后加入脫氧劑，并每次充分覆蓋后，升溫到1300℃，加入 Mn，待Mn 熔化完再加入 Fe；待Fe熔化完加入余下的銅進(jìn)行降溫處理，再加入鋅和鋁熔解，升溫加入錫、稀土攪拌，升溫噴時(shí)出爐進(jìn)行半連續(xù)鑄造。

合金元素加入

1、錳、鐵元素

由于錳和鐵的熔點(diǎn)極高，難以達(dá) 到其熔點(diǎn)溫度，加入后僅依靠擴(kuò)散溶解于銅中。錳在銅中的溶解度較大，在高溫時(shí)易在銅中溶解。鐵雖然在銅中的固溶度極小，但是它在Cu-Mn 合金中的固溶度較大，可以方便的加入。所以本工藝采用在高溫時(shí)先加入Mn，再加入鐵的方式加入 Mn、Fe 元素，既保證了合金的成分，又避免了制造中間合金的過程，從而減低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。Mn 能大量地熔入銅，起到固溶強(qiáng)化的作用，同時(shí)能有效阻止黃銅“脫鋅”，提高了黃銅的耐腐蝕性能。 Fe 在室溫下固溶度較低，有富 Fe 相析出，富 Fe 相改善了材料的潤(rùn)滑性，提高了基體的強(qiáng)度，改善了合金的耐磨性能。

2、鋅和鋁元素

鋅和鋁的熔點(diǎn)很低，且極易被氧化。當(dāng)合金熔液溫度較高時(shí)，加入鋁、鋅，極易被氧化燃燒掉。為此我們采用待 Mn、Fe 溶解后加入冷料（Cu 或廢舊料）進(jìn)行降溫，再加入鋁、鋅的方式生產(chǎn)。由于Al 和Zn 在 Cu 中的固溶度較大，很容易溶解于銅中，保證了合金的化學(xué)成分。鋁的鋅當(dāng)量系數(shù)相當(dāng)高（n=6），少量的鋁就能使雙相黃銅的 β相增多，在復(fù)雜鋁黃銅中甚至有脆性的 γ 相生成，使合金的強(qiáng)度硬度提高，同時(shí)塑性、韌性明顯下降。

3、微合金元素

微合金元素在最后一道工序加入，并升溫至噴火出爐。加入錫可以對(duì)材料的基體起到強(qiáng)化作用，生成 SnO保護(hù)膜提高抗腐蝕能力，并能防止“脫鋅”現(xiàn)象出現(xiàn)。但過多的加入錫會(huì)使材料的脆性化合物增多，影響材料性能。加入稀土元素可以細(xì)化晶粒，強(qiáng)化基體，改善材料的冷熱加工性能。

鑄造

1、鑄造方式的選定

由于水平連續(xù)鑄錠具有生產(chǎn)投資少，可以澆注空心管材等優(yōu)點(diǎn)而被普遍采用。但是其銅水的自重對(duì)液穴形態(tài)、散熱方向和凝固時(shí)的體積收縮產(chǎn)生影響，使鑄錠上部出現(xiàn)“月牙狀”的空隙—新月形空氣氣隙，使鑄錠上部的散熱條件變差，導(dǎo)致鑄錠結(jié)晶中心上移，易形成錠坯截面上下組織不均，硬度有20HBS的偏差，同時(shí)由于鋅蒸汽在結(jié)晶器內(nèi)滲入石墨套內(nèi)，使鑄錠表面產(chǎn)生橫裂和結(jié)疤，嚴(yán)重影響鑄錠質(zhì)量。為此，選用封閉式立式半連續(xù)鑄造，以石墨粉+炭黑作為覆蓋劑。由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、生產(chǎn)效率高、鑄錠質(zhì)量好等特點(diǎn)，能更有效地生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。鑄造工藝以大約 4.9m/h的速度連續(xù)拉出準(zhǔn)120mm×5000mm 和準(zhǔn)150mm×5000mm 兩種規(guī)格的紅錠，再風(fēng)冷至室溫。

2、結(jié)晶器的選定

多元復(fù)雜鋁黃銅的連續(xù)鑄造非常困難，其鋅當(dāng)量較高（約為 50%），合金在400℃時(shí)將出現(xiàn) α+β'+γ 相共存區(qū)。如果冷卻速度過快，合金中的 γ 相來不及分解而保存到室溫，由于 γ 相脆性大、硬度高，使合金的硬度升高，塑性和韌性降低，以至于影響到下一步的加工工序；同時(shí)還由于冷卻速度過大，表面快速凝固收縮，造成鑄錠表面縱裂和內(nèi)應(yīng)力過高等材料缺陷。因此，我們采用緩慢冷卻工序。如果連續(xù)冷卻時(shí)間不足，鑄錠外部的冷凝殼部位還沒有足夠的強(qiáng)度，使結(jié)晶器內(nèi)壁粘上殘?jiān)瑰V坯出現(xiàn)拉裂或結(jié)疤等缺陷，更有甚者，由于鑄錠的凝殼太軟而會(huì)產(chǎn)生懸掛或拉漏現(xiàn)象。為此設(shè)計(jì)制作緩冷結(jié)晶器，其長(zhǎng)度 L=300～400mm，使鑄錠得到緩慢充分的冷凝。

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