鑄造黃銅

以鋅作為主要合金元素的銅合金，通常稱為黃銅。銅鋅二元合金稱普通黃銅，在銅鋅合金基礎上加入少量其他元素所構成的三元、四元或多元黃銅，稱為特殊黃銅。

黃銅與青銅比較，鋅在銅中的固溶度很大，常温平衡狀態下銅中可溶解質量分數約37%的鋅，鑄態下也可溶解鋅質量分數為30%左右，而錫青銅在鑄態下錫在銅中的固溶度質量分數僅為5%～6%，鋁青銅鋁在銅中的固溶度質量分數僅為7%～8%，因此，鋅在銅中有很好的固溶強化效果，同時，多數合金元素也能不同程度地溶解在黃銅中，進一步提高其力學性能，因而使得黃銅，尤其是某些特殊黃銅具有高強度的特點，鋅的價格比鋁、銅、錫都低，資源豐富，在黃銅中鋅的加入量較多，因此黃銅的成本比錫青銅、鋁青銅都低廉。黃銅的凝固温度區間很小，流動性好，熔鍊方便。由於黃銅具有上述強度高、價格低和鑄造性能良好等特點，所以在銅合金中黃銅比錫青銅和鋁青銅的品種更多、產量更大、應用更廣。但黃銅的耐磨性和耐腐蝕性能不如青銅，特別是普通黃銅的耐蝕性及耐磨性都比較低，只有當加入一些合金元素構成各種特殊黃銅時，其耐磨和耐腐蝕性能才得到改善和提高。 ^[1] 

鑄造黃銅是以Cu-Zn二元合金為基礎的鑄造合金，其結晶温度間隔較小，鑄造性能較好。與錫青銅相比，鑄造黃銅的機械性能較高。此外，因黃銅中含有大量的鋅，故成本較低。這些是鑄造黃銅得以廣泛應用的原因。

但與錫青銅及鋁青銅相比，鑄造黃銅的耐蝕性較差。由於鋅的化學性質活潑，電極電位又較低，使得黃銅較易被腐蝕。特別是在海水及其它帶有電解質的腐蝕介質中，黃銅組織中的富銅相與富鋅相之間產生相間電流，加劇了電極電位較低的富鋅相的腐蝕，這稱為脱鋅腐蝕。 ^[2] 

黃銅中鋅的固溶度很大，常温平衡狀態下銅中可固溶約37%的鋅，而在實際生產鑄態下可溶鋅30%左右。因此，鋅在銅中有很好的固溶強化效果。普通黃銅雖有一定的強度、硬度和良好的鑄造工藝性能，但耐磨性、耐蝕性，尤其是對流動海水、蒸汽和無機酸的耐蝕性能較差。所以，鑄造黃銅中通常添加少量其他合金元素(主要有Mn、Al、Fe、Si、Pb等)來改善其力學、物理和化學性能，從而形成可滿足各種使用性能要求的特殊鑄造黃銅，如易切削黃銅、海軍黃銅、高強度黃銅和壓鑄黃銅等。

黃銅的結晶温度範圍很小(約30～40℃)，當含鋅量增加時，液相線温度下降很快，熔點隨之降低，因此，黃銅具有良好的流動性，形成集中縮孔，不易形成疏鬆和晶內偏析。黃銅的熔點較低，含有大量易蒸發元素鋅，當其蒸發時，可防止合金吸氣，並帶走銅液中的氣體，使熔鍊過程中吸氣少，因此，黃銅鑄件一般不產生氣孔。同時，在熔鍊黃銅時，鋅本身具有強烈的脱氧作用，不需再用其他脱氧劑。因此黃銅比其他銅合金熔鍊簡便，鑄造性能好。由於鋅與氧的親和力很大，黃銅熔鍊過程中，容易生成氧化物ZnO，但它與Al₂O₃不同，易從銅液分離成渣，只要採取措施防止合金二次氧化，一般可避免氧化夾雜缺陷。黃銅的收縮率較大，凝固時易形成集中縮孔，因此，可按順序凝固原則設置較大的補縮冒口。黃銅具有殼狀凝固的特點，對鑄造冷卻速度敏感性較小，因而其力學性能對鑄件壁厚變化的敏感性也較小。

在鑄造生產中幾乎不用二元黃銅，為滿足特殊使用性能要求和改善鑄造工藝性能，廣泛採用多元黃銅鑄造零件。 ^[3] 

1.鑄造黃銅的化學成分

黃銅是以鋅為主要合金元素的Cu-Zn二元合金，通稱黃銅或普通黃銅。普通黃銅具有一定的強度、硬度和良好的鑄造性能，但是耐磨性、耐蝕性，尤其是對流動的海水、蒸汽和無機酸的耐蝕性較差。通常可以加入各種合金元素，以改善黃銅的力學、物理和化學性能，從而形成了適用於不同環境的特殊黃銅，如海軍黃銅、易切削黃銅、高強度錳黃銅和壓鑄黃銅等。

2.鑄造工藝

鑄造黃銅各合金之間由於在熔點、流動性、凝固收縮、熔體對氣體的敏感性、揮發性和熱裂傾向上有一些差別，所以適用的鑄造方法也有所不同。

鑄造黃銅的鑄造方法主要有壓鑄、砂型鑄造、離心鑄造、連續鑄造和熔模鑄造等。不同的合金需要有針對性的選用。 ^[4] 

鑄造黃銅的鑄造性能特點是：鑄造黃銅中的鋅是影響鑄造黃銅鑄造性能的主要因素，鋅的汽化點約為907℃，鑄造黃銅的熔點約為900℃，在熔鍊和澆注時，鋅有極大的蒸發和氧化的傾向。鑄造黃銅流動性較好，但錳黃銅收縮較大，易出現縮孔和冷裂、變形等問題。

針對上述特點，在鑄造時應採取如下工藝措施：

1)選用退讓性好的砂芯，以減小鑄造應力，防止裂紋和變形。

2)設置冒口，加強補縮。

3)澆注系統設置要保證實現定向凝固，要設置集渣、擋渣的結構，並使液流平穩充型，內澆道佈局應使鑄件均勻冷卻。

4)澆注工藝儘量降低鑄造黃銅的澆注温度，以減少液態收縮，防止汽化。 ^[5]