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黃銅棒早見于西漢東方朔所撰的《申異經(jīng)·中荒經(jīng)》:"西北有宮，黃銅為墻，題日地皇之宮。" 這種"黃銅"指的是何種銅合金，待考?！缎绿茣な池浿尽酚钟?青銅"、"黃銅"的稱謂，分別指礦石顏色和冶煉產(chǎn)品，并非現(xiàn)在的銅錫合金與銅鋅合金。宋人洪咨夔撰《大冶賦》中又有"其為黃銅也，坑有殊名，山多眾樸"，指的是火法煉制的純銅。 黃銅一詞專指銅鋅合金，則始于明代，其記載見于《明會典》:"嘉靖中則例，通寶錢六百萬文，合用二火黃銅四萬七千二百七十二斤……。"通過對明代銅錢成分的分析，發(fā)現(xiàn)《明會典》中所說的鑄錢種真正意義上的黃銅的出現(xiàn)較其它幾種銅合金晚很多，這是因為黃銅中金屬鋅的獲得比較困難。 氧化鋅在950℃一1000℃的高溫下才能較快地被還原成金屬鋅，而液態(tài)鋅在906℃時已經(jīng)沸騰，所以還原得到的金屬鋅以蒸氣狀存在。在冷卻時反應(yīng)逆轉(zhuǎn)，蒸氣鋅為爐中的二氧化碳再氧化成氧化鋅，因此要得到金屬鋅必須有特殊的冷凝裝置。這是金屬鋅的使用比銅、鉛、錫、鐵的使用晚得多的原因，也是黃銅鑄幣出現(xiàn)較晚的原因之一。 但是，在姜寨仰韶文化遺址中曾出土有含鋅量超過20%的黃銅片和黃銅管，山東膠縣三里河龍山文化的地層中也曾出土兩種黃銅錐。顯而易見，這些黃銅器物的出現(xiàn)并不是說人們在史前就掌握了黃銅的冶煉技術(shù)，而是人們在利用銅鋅共生礦時無意中獲得的。 商周時期銅器的含鋅量都很低，一般在10-z數(shù)量級。西漢、新莽的錢中有板個別的銅鋅甘金錢，其中有的錢幣中鋅的含量達(dá)到7%，但是這并不能說明黃銅鑄錢產(chǎn)生于西漢新莽之際。因為這些銅鋅合金是極個別現(xiàn)象，其含鋅量又普遍較真正意義上的黃銅含鋅量15%一40%要小得多。所以我們認(rèn)為這些含鋅的銅錢是漢代在"即山鑄錢"中使用銅鋅共生礦時產(chǎn)生的。據(jù)對有關(guān)礦山進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，山東的昌濰、煙臺、臨沂及湖北等地都有資源豐富的銅鋅共生礦，這就使冶煉后的銅含有一小部分鋅。到了唐代，由于鑄錢材料的規(guī)范化，使所鑄行的錢幣中鋅的含量均為恒量。
黃銅分類
黃銅材料如果是由二種以上的元素組成的多種合金就稱為特殊黃銅。如由鉛、錫、錳、鎳、鐵、硅組成的銅合金。黃銅有較強(qiáng)的耐磨性能。特殊黃銅又叫特種黃銅，它強(qiáng)度高、硬度大、耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)。還有切削加工的機(jī)械性能也較突出。由黃銅所拉成的無縫銅管，質(zhì)軟、耐磨性能強(qiáng)。黃銅無縫管可用于熱交換器和冷凝器、低溫管路、海底運輸管。制造板料、條材、棒材、管材，鑄造零件等。含銅在62%~68%，塑性強(qiáng)，制造耐壓設(shè)備等。
黃銅棒根據(jù)黃銅中所含合金元素種類的不同，黃銅分為普通黃銅和特殊黃銅兩種。壓力加工用的黃銅稱為變形黃銅。
黃銅特性
黃銅是銅與鋅的合金。簡單的黃銅是銅--鋅二元合金，稱為簡單黃銅或普通黃銅。改變黃銅中鋅的含量可以得到不同機(jī)械性能的黃銅。黃銅中鋅的含量越高，其強(qiáng)度也較高，塑性稍低。工業(yè)中采用的黃銅含鋅量不超過45%，含鋅量再高將會產(chǎn)生脆性，使合金性能變壞。為了改善黃銅的某種性能，在一元黃銅的基礎(chǔ)上加入其它合金元素的黃銅稱為特殊黃銅。常用的合金元素有硅、鋁、錫、鉛、錳、鐵與鎳等。在黃銅中加鋁能提高黃銅的屈服強(qiáng)度和抗腐蝕性，稍降低塑性。含鋁小于4%的黃銅具有良好的加工、鑄造等綜合性能。在黃銅中加1%的錫能顯著改善黃銅的抗海水和海洋大氣腐蝕的能力，因此稱為"海軍黃銅"。錫還能改善黃銅的切削加工性能。黃銅加鉛的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性，鉛對黃銅的強(qiáng)度影響不大。錳黃銅具有良好的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和抗蝕性;在錳黃銅中加鋁，還可以改善它的性能，得到表面光潔的鑄件。黃銅可分為鑄造和壓力加工兩類產(chǎn)品。
制造原則
(1)所有元素都無一例外地降低銅棒的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，凡元素固溶于銅棒中，造成銅棒的晶格畸變，使自由電子定向流動時產(chǎn)生波散射，使電阻率增加，相反在銅棒中沒有固溶度或很少固溶的元素，對銅棒的導(dǎo)電和導(dǎo)熱影響很少，特別應(yīng)注意的是有些元素在銅棒中固溶度隨著溫度降低而激烈地降低，以單質(zhì)和金屬化合物析出，既可固溶和彌散強(qiáng)化銅棒合金，又對電導(dǎo)率降低不多，這對研究高強(qiáng)高導(dǎo)合金來說，是重要的合金化原則，這里應(yīng)特別指出的是鐵、硅、錯、鉻四元素與銅棒組成的合金是極為重要的高強(qiáng)高導(dǎo)合金;由于合金元素對銅棒性能影響是疊加的，其中CoCr -Zr 系合金是的高強(qiáng)高導(dǎo)合金;
(2)銅基耐蝕合金的組織都應(yīng)該是單相，避免在合金中出現(xiàn)第二相引起電化學(xué)腐蝕。為此加人的合金元素在銅棒中都應(yīng)該有很大的固溶度，甚至是無限互溶的元素，在工程應(yīng)用的單相黃銅棒、青銅棒、白銅棒都具有優(yōu)良的耐蝕性能，是重要的熱交換材料。
(3)銅基耐磨合金組織中均存在軟相和硬相，因此在合金化時必須確保所加人的元素除固溶于銅棒之外，還應(yīng)該有硬相析出，銅棒合金中典型的硬相有Ni3Si 、FeALSi 化合物等。近年來開發(fā)的汽車同步器齒輪合金中a 相為軟相，負(fù)相為硬相，a 相不宜大于10 %。
(4)固態(tài)有多晶轉(zhuǎn)變的銅棒合金具有阻尼性能，如Cu 一Mn 系合金，固態(tài)下有熱彈性馬氏體轉(zhuǎn)變過程的合金具有記憶性能，如Cu 一Zn 一Al 、Cu 一Al 一Mn 系合金。
(5)銅棒的顏色可以通過加人合金元素的辦法來改變，比如加人鋅、鋁、錫、鎳等元素，隨著含量的變化，顏色也發(fā)生紅一青一黃一白的變化，合理地控制含量會獲得仿金材料和仿銀合金。
(6)銅棒及合金的合金化所選擇的元素應(yīng)該是常用、廉價和無污染的，所加元素應(yīng)該本著多元少量的原則，合金原料能夠綜合利用，合金應(yīng)具有優(yōu)良的工藝性能，適于加工成各種成品和半成品。
化學(xué)成分
純度測量
測量黃銅的純度可以用阿基米德原理測量，測量出樣品的體積和質(zhì)量，再根據(jù)銅的密度和鋅的密度計算可以得出黃銅中所含銅的比例。
黃銅它是由銅和鋅組成的合金。 當(dāng)含鋅量小于 39% 時，鋅能溶于銅內(nèi)形成單相 a ，稱單相黃銅 ，塑性好，適于冷熱加壓加工。 當(dāng)含鋅量大于 39% 時，有 a 單相還有以銅鋅為基的 b 固溶體，稱雙相黃銅， b 使塑性小而抗拉強(qiáng)度上升，只適于熱壓力加工 若繼續(xù)增加鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ，則抗拉強(qiáng)度下降，無使用價值 代號用" H +數(shù)字"表示， H 表示黃銅，數(shù)字表示銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 如 H68 表示含銅量為 68% ，含鋅量為 32% ，的黃銅，鑄造黃銅則在代號前" Z "字，如 ZH62 如 Zcuzn38 表示含鋅量為 38% ，余量為銅的鑄造黃銅。 H90 、 H80 單相，金黃色，故有金色共稱之，稱為鍍層，裝飾品，獎?wù)碌取?H68 、 H59 屬于雙相黃銅，廣泛用于電器上的結(jié)構(gòu)件，如螺栓，螺母，墊圈、彈簧等。 一般情況下，冷變形加工用單相黃銅 熱變形加工用雙相黃銅。
特殊黃銅
在黃銅中加入其它合金元素所組成的多元合金稱為黃銅。常加入的元素有鉛、錫、 鋁等，相應(yīng)地可稱為鉛黃銅 、錫黃銅、鋁黃銅。加合金元素的目的。主要是提高抗拉強(qiáng)度改善工藝性 代號:為" H +主加元素符號(除鋅外)+銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)+主加元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)+其它元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)"表示。 如: HPb59-1 表示銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 59% ，含主加元素鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1% ，余量為鋅的鉛黃銅。
無鉛易切削黃銅棒
因此，其含量不得大于0. 002010。鉍、碲、硫等元素對其他銅合金極為有害，出產(chǎn)中必需嚴(yán)格控制，防止原料、舊料、爐襯材料、輔助工具等的混用。因其具有較高的導(dǎo)電機(jī)能，并能防止開關(guān)粘結(jié)，進(jìn)步其工作期限，確保運轉(zhuǎn)安全。 Bi對銅的熱導(dǎo)率與電導(dǎo)率的影響不大，真空開關(guān)觸頭銅可含0. 7%~1.0% Bi。一般在淬火和加工狀態(tài)下應(yīng)用，不需回火，以免Cu2 Te沿晶界沉淀，使材料變脆。 。含0. 06%~0.7% Te的銅在產(chǎn)業(yè)中獲得了實際應(yīng)用。 Bi、Te等這些合金元素在銅中存在的特點、形式和鉛相似，基本不溶于銅，以游離質(zhì)點存在于晶界上，經(jīng)后序加工彌散分布于銅基體，起潤滑和減摩作用，使合金切屑易碎、易排，保證制品表面光潔。在某些特殊用途上，如要求高導(dǎo)電性的電觸頭等采用高銅合金系列。從加工機(jī)能方面來講，此類合金的加工機(jī)能均不是很好，尤其是對高銅合金，其成分的控制及加工機(jī)能不易保證，而在無鉛易切削黃銅棒中，鋅的加入在一定程度上增大了其溶解度，并使其成分不亂性和加工機(jī)能得到改善。微量(0. 003 010)硒和碲(0.00050/0一0.003%)明顯降低銅棒的可焊機(jī)能。 無鉛易切削黃銅棒是易切削鉛黃銅棒的替換產(chǎn)品，因為鉛對人體危害較大，無鉛易切削黃銅棒是以無毒害第三合金元素來替換鉛，目前已研制出的無鉛黃銅棒合金體系有:Cu-Zn-Bi、Cu-Zn-Te、Cu-Zn-Bi-Te，同時在Cu-Bi、Cu-Te、Cu-C以及Cu-S等高銅合金體系上也有一定研究，但因為產(chǎn)品的可加工性、易切削性以及性價比等因素影響，目前有一定實際應(yīng)用的主要為Cu-Zn-Bi無鉛易切削黃銅棒。 碲在固態(tài)銅中的溶解度很小，以Cu2 Te彌散質(zhì)點存在，對銅的電導(dǎo)率及熱導(dǎo)率的影響很小，但能明顯改善銅的切削機(jī)能。鉍在270℃與銅形成共晶體，其中鉍呈薄膜分布于銅晶界，嚴(yán)峻降低銅的加工機(jī)能。鉍在銅中的溶解度很小，800℃時也只有0. 01%。
用途
普通黃銅是銅鋅二元合金，其含鋅量變化范圍較大，因此其室溫組織也有很大不同。黃銅的室溫組織有三種:含鋅量在35%以下的黃銅，室溫下的顯微組織由單相的α固溶體組成，稱為α黃銅;含鋅量在36%~46%范圍內(nèi)的黃銅，室溫下的顯微組織由(α+β)兩相組成，稱為(α+β)黃銅(兩相黃銅);含鋅量超過46%~50%的黃銅，室溫下的顯微組織僅由β相組成，稱為β黃銅
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