真鍮合金ではさまざまな元素がどのような役割を果たしているのでしょうか?
黄銅合金の基本的な金属元素は銅と亜鉛です。銅と亜鉛に加えて、他の元素を適切に添加することで、黄銅の性能を変えたり強化したりすることもできます。同時に、一部の元素を過剰に添加すると、黄銅の性能が低下することもあります。元素の特性が異なるため、銅に不溶性、わずかに溶解性、大部分が溶解性、無限に溶解性があり、温度の低下とともに溶解度が急激に低下し、固相では複雑な相変化が起こります。そのため、銅の特性への影響は大きく異なります。銅合金における各元素の役割を個別に紹介します。
鉄Fe
1. 固体銅中の鉄の溶解は非常に少なく、マトリックス中に鉄に富む相粒子として分布し、結晶粒を微細化する効果があります。H60 黄銅は 0.3%~0.6 を添加し、強力な結晶粒微細化効果がありますが、耐磁性銅材料の鉄含有量は 0.3% 未満である必要があります。
2. 不純物鉄は真鍮の機械的性質に明らかな影響を及ぼしません。
鉛 Pb ビスマス Bi
1. 鉛とビスマスは一般的な真鍮の有害な不純物であり、ビスマスは鉛よりも有害です。 2. 鉛は粒界の可融共晶中に粒子の形で存在します。真鍮の鉛含有量が0.03％を超えると、熱間脆性が発生し、冷間加工性能に明らかな影響はありません。鉛は二相真鍮の加工性能に大きな影響を与えず、許容含有量はわずかに高くてもかまいません。 3. ビスマスは真鍮の粒界に連続した脆い膜として分布しており、冷間加工と熱間加工中に真鍮を脆くします。 4. 許容限度を超える鉛とビスマスを含む冷間圧延真鍮を焼鈍中に急速に加熱すると、「火割れ」または突然の破裂が発生します。 5. 鉛とビスマスを含む真鍮に少量のジルコニウムなどの元素を加えて高融点化合物を形成すると、それらの危険性を排除できます。
リンP
1. 銅中のリンの固溶度は非常に小さいです。少量のリンは結晶粒を微細化する効果があり、真鍮の機械的性質を向上させます。真鍮のリン含有量が 0.05% を超えると、脆い相 Cu3P が形成され、真鍮の加工性能が低下します。2. リンは真鍮の再結晶温度を大幅に上昇させ、再結晶粒を不均一にします。
アンチモン Sb
1. 銅中のアンチモンの溶解度は温度の低下とともに急激に低下します。その含有量が 0.1% 未満の場合、Cu2Sb が形成され、これがネットワークの形で粒界に分布し、真鍮の冷間加工性が大幅に低下します。 2. アンチモンは銅合金を高温脆化させます。 3. 真鍮に微量のリチウムを加えると、高融点化合物 Li3Sb が形成され、微粒子の形で粒内に均一に分布し、アンチモンの悪影響を排除します。 4. アンチモンは高温で銅に溶解度が高いため、固溶体処理によりアンチモン含有真鍮の冷間加工性を向上させることができます。
錫Sn
1. 微量で相溶し、（＋）黄銅となり、脱亜鉛を抑制し、材料の耐食性を向上させ、耐摩耗性を向上させるが、Snはインゴットの逆偏析を引き起こす可能性がある。
マンガン Mn
1. 真鍮への溶解度が高く、真鍮の強度と硬度を向上させることができます。
2. 高マンガン真鍮は、焼き入れと時効処理により強度と硬度を向上させることができます。
アルミニウムAl
1. アルミニウムは真鍮のゾーンを大幅に縮小します。アルミニウム含有量が増加すると、相が現れます。硬度は増加しますが、合金の可塑性は大幅に低下します。
2. 真鍮の流動性を高めます。
