含铅铜合金易切削铋黄铜_切削无铅黄铜的性能和存在的形式
- 含铅铜合金具有易切削和优良的物理、化学、力学的性能，是广泛使用的一类铜合金。目前我国仅铅黄铜的年产量约40万吨，如HPb159-1、HPb59-2、HPb63-3等广泛用于手表、电器、打火机、制锁、儿童玩具等行业之中，在生产、使用、报废过程中会造成环境污染，危害人体健康，因而其应用日益受到严格的限制。
近年来，美国，日本和欧洲国家规定饮用水中铅含量小于1.1×10-5～0.03mg/L。铅既不固溶于铜，也不与铜形成金属间化合物，现有的含铅钢合金很难满足越来越高的环保要求。此外，发达国家还相继规定，在家电、儿童玩具、汽车等零配件中，禽铅铜合金的使用也必须严格限制，最终必然会被禁止使用。为了降低铅的有害作用，我们将也要采取了多种措施，如添加锡、镍等合金元素来提高铅黄铜的耐蚀性能，或去除可溶性铅、抑制铅的浸出等，而无法从根本上消除铅的有害作用口为此，发达国家进行了以铋代铅铜合金的研究发现，美国已扦发出8个牌号的以铋代铅的铋黄铜，它们分别为C89510、C89520、C89550、089325、C89831、C89833、C89835、C89837。
对易切削铋黄铜也进行了研究，取得了一些成果，申请了这类铜合金的数项专利，国内也初步进行无铅易切削铋黄铜的研究开发。以及研发以硅代铅的新型尤铅易切削黄铜口美国开发的无铅铜合金在加入铋的同时-大多还添加了锡和镍，少数还添加了硒。由于硒和铋的资源非常有限，而且价格较高，导致铋黄铜的成本较高。铅黄铜的易切削机理为：当铅黄铜被切削时，这些弥散的铅颗粒易于断裂而使切屑断裂。从而起着碎裂屑、减少黏结和焊合以及提高切削速度的作用。由于这些弥散的铅颗粒较软，可以使刀头磨损减少到最低由于铅颗粒的熔点较低，从而在刀头与屑的接触局部受热而瞬间熔化，这有助于改变切屑的形状，并起到润滑工具的作用。
根据铅黄铜的易切削机理，有益于铜材切削性能的元素或杂质。按其在钢中存在的形式主要分为3类：
第1类是微量固溶于铜但与铜形成共晶的元素，如铅、铋，硒和碲等。
第2类是不周溶于铜但与铜形成化合物的元素，如硫和氧分别形成Cu2S和CL120第3类是部分固溶于铜，也与铜形成化合物的元素，如磷和硅等。第1类的4个元素是公认的对切削性能非常有益的元素。其中铅的效果最好，铋次之-硒、碲过于昂贵而难以应用。可供选择的元素有第1类中的铋。以铋代铅的铜合金，其切削性能不如含铅铜合金。黄铜中加入铋的同时加入铅1铊、磷、钢、锡、锗、镓、锌，铝等元素均有促使铋的球状化的作用。上述元素中，铅和铊均有毒，基本上被排除；铟、锗、镓价格昂贵，不利于推广，仅有磷、锚、锌和铝可以考虑用作改善铋的析出形态-事实上，国外开发的无铅易切削铋铜合金往往都添加了较多的锡和锌。磷往往作为脱氧剂，添加铝还可以改善铜合金的耐蚀性。
第2类元素硫和氧，分别与铜生成Cu2S和Cu20。这些化合物虽对铜的切削性能有所裨益，但对加正性能和使用性能等相当有害，故硫和氧披当作有害杂质而严格控制。另一方面，加硫还会对环境造成污染，从而产生新的污染源，危害人体健康。不宜选择硫和氧来改善铜合金的可切削性。
第3类元素较多，但既能满足黄铜的切削性能要求而又不降低黄铜的力学性能或加工性能者的元素却较少。这要求所选择的元素与铜形成的化合物具有熔点低、脆而不硬的特性，而且这种化合物最好能以质点形式弥散分布于基体中。
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