無鉛易切削石墨黃銅的制備及性能研究.pdf

1、鉛黃銅因為優(yōu)良的切削性能和低廉的價格而得到廣泛應(yīng)用，但其使用過程中的鉛溢出所帶來的環(huán)境和健康問題使無鉛易切削黃銅的研制成為了一個必須攻克的難題。本文的目的在于研究滲碳體石墨化制備石墨作為彌散相均勻分布于基體的無鉛易切削石墨黃銅。
　　本文選用石墨作為Pb的替代元素，通過添加共晶鑄鐵取代原來直接添加石墨粉的方式，并利用石墨化退火工藝來制備無鉛易切削黃銅。本文通過對添加不同鑄鐵量所制備的石墨黃銅進行成分、組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、切削性能和

2、腐蝕性能分析，研究不同鑄鐵添加量對組織和性能的影響。得出以下結(jié)論：
　　(1)采用共晶鑄鐵作為C源，利用滲碳體顆粒在黃銅熔液中的原位生成和退火時滲碳體的石墨化成功制備了石墨黃銅。熔煉時滲碳體在高的冷速下優(yōu)先形核，黃銅熔液依附核心形核長大，得到滲碳體顆粒彌散地分布在α相（Cu0.64Zn0.36）和β相（CuZn）兩相上。退火時基體上的滲碳體發(fā)生石墨化現(xiàn)象，塑性變形加速滲碳體石墨化進程，使?jié)B碳體完全轉(zhuǎn)變成石墨。退火后石墨顆粒的位置和

3、尺寸取決于滲碳體顆粒，得到α相（Cu0.64Zn0.36），β相（CuZn）和彌散石墨顆粒。
　　(2)隨著鑄鐵添加量的增加，合金的硬度和強度升高，塑性下降，切削性能提高。但鑄鐵添加量到7％時，切削性能下降。石墨能改善黃銅的切削性能是由于均勻彌散的石墨顆粒在黃銅上相當(dāng)于微小空洞區(qū)域，切斷基體的連續(xù)性，產(chǎn)生“切口效應(yīng)”。這些微區(qū)的存在使切削時發(fā)生斷裂。此外，石墨作為一種良好的潤滑劑，在刀具和金屬表面形成一層石墨薄膜，減小摩擦力，易獲

4、得光滑的表面。
　　(3)隨著鑄鐵添加量的增加，石墨黃銅耐腐蝕性能提高，但鑄鐵添加量到7%時，耐腐蝕性能降低。石墨黃銅的耐腐蝕性能是石墨黃銅的組織、成分及石墨顆粒的分布狀態(tài)共同作用的結(jié)果。
　　(4)鑄鐵添加量為5%的石墨黃銅的抗拉強度為502 MPa，伸長率為19.2%，顯微硬度為148.9 HV，脫鋅層厚度為144.2μm，切屑形貌最好，合金表面光潔度較高。此時石墨黃銅的力學(xué)性能、切削性能和腐蝕性能最優(yōu)，遠(yuǎn)優(yōu)于純黃銅。無