CuZn39Pb2 是一种非常常见和重要的铅黄铜合金,在欧标体系中也常被称为 CW617N。它因其卓越的机械加工性能和良好的综合性能而被广泛使用。以下是其详细特性分析:
主要成分(名义值):
铜 (Cu):约 57-60%
锌 (Zn):余量,约 39%
铅 (Pb):1.5-2.5%
可能含有少量杂质。
对应牌号:
中国国标:HPb59-2(最接近的对应牌号)
美国ASTM:C37700(成分略有差异)
日本JIS:C3710
原因:添加的铅在合金中以游离的细小颗粒状均匀分布。这些铅颗粒在切削过程中起到内部润滑剂和断屑器的作用。
效果:
刀具磨损小,寿命长。
切削力低,能耗少。
能获得非常光滑、光洁的加工表面。
切屑呈细小碎屑,易于排除,特别适合高速自动车床(走心机、走刀机) 进行大批量、高精度的自动化生产。因此,它常被称为 “快削黄铜” 或 “易切削黄铜”。
强度与硬度:属于中高强度黄铜。通过冷加工(如拉拔、轧制)可以显著提高其强度和硬度。
塑性:在软化退火态下具有良好的塑性,可以进行冷弯、胀形等成型加工。但在硬态下塑性较差。
典型状态:
软态 (Annealed):强度较低,塑性好,易于冷成型。
半硬态、硬态:通过冷加工获得,强度、硬度高,但塑性下降,主要用于直接切削加工零件。
耐腐蚀性:具有黄铜通用的较好耐大气、淡水和海水腐蚀的能力。但作为两相(α+β)黄铜,在某些介质中可能存在脱锌腐蚀的倾向。
导电导热性:比纯铜和某些高铜合金差,但优于钢材。
色泽:呈鲜艳的金黄色,外观美观。
无磁性。
密度:约 8.5 g/cm³。
铸造性能良好:流动性好,适合砂型铸造、压铸等,能获得形状复杂、尺寸精确的铸件。
热加工性能一般:因其含有铅且为(α+β)两相组织,在高温下(约600-700°C)可以进行热压加工(如热挤压、热锻),但温度控制要求严格,过热易产生“热脆性”。
不可进行热处理强化:只能通过冷加工变形来提高强度。
正是基于其极佳的切削性、适中的强度和良好的耐腐蚀性,CuZn39Pb2 被广泛应用于需要大批量精密加工的零件:
阀门、管件、水龙头:尤其适用于制造复杂轮廓的阀门芯、球阀阀体、管接头等。
齿轮、钟表零件、锁具:对尺寸精度和表面光洁度要求高的精密机械部件。
电器接插件、端子:利用其导电性和加工性。
汽车、摩托车零件:如化油器部件、油管接头等。
各种五金件、装饰件:如把手、旋钮等。
优点 | 缺点 |
切削性能极其出色,生产效率高 | 含铅,不适用于与饮用水长期接触的敏感部位(受法规限制,如 NSF/ANSI 61) |
良好的强度与耐腐蚀性综合平衡 | 塑性(特别是硬态)不如低铅或无铅黄铜 |
铸造性能好,可制成复杂毛坯 | 存在脱锌腐蚀的可能 |
色泽美观,无磁性 | 环保限制:受欧盟 RoHS、WEEE 等指令限制,在电子产品等领域正被无铅易切削黄铜替代 |
含铅问题:铅是一种有毒重金属。在加工过程中(如切削、打磨、熔炼)会产生含铅粉尘和烟雾,必须做好职业健康防护(通风、除尘、佩戴防护用具)。
法规遵从:对于涉及饮用水的系统(如家用自来水管道阀芯),许多国家和地区(如美国、欧盟)有严格的铅析出量标准,通常需要选用低铅或无铅黄铜(如硅黄铜、铋黄铜)。在电子电气产品中,也需遵守无铅化要求。
CuZn39Pb2 (HPb59-2) 是 “为切削而生” 的经典黄铜材料。它在大批量、高精度、复杂形状的机械零件制造中有着不可替代的地位,尤其是在对导电导热性要求不高,且环境法规允许的工业领域。然而,随着全球环保和健康意识的提升,其在部分领域正面临着向无铅易切削黄铜升级替代的趋势。在选择时,需综合考虑性能、成本和法规要求。