CuZn37黄铜是一种非常常见和重要的铜锌合金,其特性鲜明,应用广泛。以下是其详细特性分析:
CuZn37,又称三七黄铜或弹壳黄铜(因其历史上广泛用于制造子弹壳而得名)。其名义成分为约63%的铜(Cu)和37%的锌(Zn),属于典型的α单相黄铜。
单相α组织:在显微镜下为均匀的固溶体晶粒,没有脆性的β相。这使得它在室温下具有极佳的塑性和延展性。
非常适合冷变形加工:如深冲、弯曲、拉伸、冷镦、旋压等。它是所有黄铜中冷加工性能最好的牌号之一。
强度适中:退火状态下抗拉强度约为300-400 MPa,可通过冷加工硬化显著提高(可达600 MPa以上),但塑性会相应下降。
硬度一般:退火态硬度较低,易于加工。
弹性尚可:有一定弹性,但不如磷青铜或铍铜。
导电率约为纯铜的28%左右,在铜合金中属于较高水平,优于许多其他合金。
导热性也很好,适用于需要散热和导电的部件。
在大气、淡水、海水(需谨慎)中具有较好的耐蚀性,表面会形成致密的氧化膜(铜绿)起保护作用。
缺点:存在脱锌腐蚀和应力腐蚀开裂(季裂) 的风险。
脱锌腐蚀:在特定介质(如含氯离子的热水)中,锌优先被溶解,留下多孔、脆弱的铜层,导致材料失效。可通过添加少量砷、锑、磷来抑制(此时牌号可能为CuZn37As等)。
应力腐蚀开裂:如果零件存在残余应力(如冷加工后未退火),并在潮湿大气、氨气等环境中,可能发生脆性开裂。消除应力的退火是有效的预防措施。
焊接性一般:软钎焊、硬钎焊性能优良。
熔焊性能较差:因锌的沸点低(907°C),焊接时锌极易蒸发产生白色烟雾(氧化锌),导致焊缝气孔、成分改变和强度下降。不推荐电弧焊、气焊。
易于锡焊和银钎焊。
相对较差。由于其韧性好、切屑长而粘,容易“粘刀”,导致刀具磨损快、加工表面光洁度不高。为了改善切削性,通常会添加铅(Pb),形成铅黄铜(如CuZn36Pb3),但CuZn37本身不含铅。
热加工性能尚可,但有温度限制。需在α单相区(约700-900°C) 进行热轧、热锻。温度过高(进入β相区)或过低都会导致开裂。
色泽金黄,装饰性良好。
无磁性。
抗菌性:铜离子具有一定的抑菌作用。
深冲件与复杂冲压件:弹壳、炮弹药筒、雷管套、过滤器、散热器外壳、乐器波纹管。
拉伸件:插孔、套管、波导管、冷凝管、汽车水箱散热片。
冷镦件:螺栓、螺母、铆钉、珠宝首饰扣件。
电气与电子领域:导电弹簧、端子、插头、插座、电气连接器(利用其导电和弹性)。
建筑与装饰:建筑装饰条、奖章、徽章、工艺品。
日用品:钥匙、拉链、笔套、打火机外壳。
优点 | 缺点 |
极佳的冷成型性(深冲、弯曲) | 对“季裂”(应力腐蚀)敏感 |
良好的导电导热性 | 存在脱锌腐蚀风险 |
耐大气腐蚀,色泽美观 | 切削加工性不佳(非铅黄铜) |
无磁性,可回收 | 熔焊性能差 |
强度可通过冷加工提高 |
使用建议:
对于需要复杂冷成型的零件,CuZn37是首选材料之一。
冷加工后务必进行去应力退火(约250-300°C),以防止应力腐蚀开裂。
在可能发生脱锌腐蚀的环境(如热水系统)中,应选用含砷等抑制剂的抗脱锌黄铜牌号。
如需大量切削加工,应考虑改用铅黄铜(如CuZn39Pb3)。
总之,CuZn37是“冷加工之王”,其卓越的塑性是设计复杂形状冲压拉伸件的关键依据,但需对其腐蚀敏感性和较差的切削性有充分认识。