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械性能的黃銅。黃銅中鋅的含量越高,其強度也較高,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,鉛對黃銅的強度影響不大。錳黃銅具有良好的機械性能、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。
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黃銅鑄錢開端于明嘉靖年間?!包S銅”一詞 見于西漢西方朔所撰的《申異經(jīng)·中荒經(jīng)》:“西北有宮,黃銅為墻,題日地皇之宮?!边@類“黃銅”指的是何種銅合金,待考?!缎绿茣な池浿尽酚钟小嚆~”、“黃銅”的稱呼,分離指礦石色彩和冶煉產(chǎn)物,其實不是現(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,則始于明朝,其記錄見于《明會典》:“嘉靖中則例,通寶錢六百萬文,適用二火黃銅四萬七千二百七十二斤……?!苯?jīng)由過程對明朝銅錢成分的闡發(fā),發(fā)明《明會典》中所說的鑄錢種真正意義上的黃銅的呈現(xiàn)較其余幾種銅合金晚許多,這是由于黃銅中金屬鋅的得到比擬艱苦。
氧化鋅在950℃一1000℃的低溫下能力較快地被復(fù)原成金屬鋅,而液態(tài)鋅在906℃時曾經(jīng)沸騰,以是復(fù)原得到的金屬鋅以蒸氣狀存在。在冷卻時反響逆轉(zhuǎn),蒸氣鋅為爐中的二氧化碳再氧化成氧化鋅,是以要得到金屬鋅必須有特其余冷凝裝配。這是金屬鋅的利用比銅、鉛、錫、鐵的利用晚得多的緣故原由,也是黃銅鑄幣呈現(xiàn)較晚的緣故原由之一。
然則,在姜寨仰韶文明遺跡中曾出土有含鋅量跨越20%的黃銅片和黃銅管,山東膠縣三里河龍山文明的地層中也曾出土兩種黃銅錐。不言而喻,這些黃銅器物的呈現(xiàn)其實不是說人們在史前就控制了黃銅的冶煉技巧,而是人們在利用銅鋅共生礦時無意中得到的。
黃銅中由于含鋅量不同,機械性能也不一樣,銅的機械性能隨含鋅量不同而變化的曲線。對于α黃銅,隨著含鋅量的增多,σb和δ均不斷增高。對于(α+β)黃銅,當(dāng)含鋅量增加到約為45%之前,室溫強度不斷提高。若再進一步增加含鋅量,則由于合金組織中出現(xiàn)了脆性更大的r相(以Cu5Zn8化合物為基的固溶體),強度急劇降低。(α+β)黃銅的室溫塑性則始終隨含鋅量的增加而降低。所以含鋅量超過45%的銅鋅合金無實用價值。
普通黃銅的用途極為廣泛如水箱帶、供排水管、獎?wù)隆⒉y管、蛇形管、冷凝管、彈殼及各種形狀復(fù)雜的沖制品、小五金件等。隨著鋅含量的增加從H63到H59,它們均能很好地承受熱態(tài)加工,多用于機械及電器的各種零件、沖壓件及樂器等處。
為了提高黃銅的耐蝕性、強度、硬度和切削性等,在銅-鋅合金中加入少量(一般為1%~2%,少數(shù)達3%~4%,極個別的達5%~6%)錫、鋁、錳、鐵、硅、鎳、鉛等元素,構(gòu)成三元、四元、甚至五元合金,即為復(fù)雜黃銅,亦稱特殊黃銅。