青铜与黄铜 - 有什么区别?
早在铝和钢时代之前,金属合金就已经发明了,即通过将两种协同金属整合在一起而产生的材料。通过这样做,所得合金不仅保留了每种元素的一些特性,而且可以具有两者都看不到的新特性,这彻底改变了我们的现代材料选择。开始这一转变的两种合金是青铜和黄铜,它们是古老的金属合金,在我国已经有四五千年以上的铸造历史。这些金属为所有其他合金提供了起点,本文将探讨青铜和黄铜以及它们之间的区别。将详细介绍青铜和黄铜的物理、化学和机械性能,以及它们今天仍在使用的方式。本文旨在展示这些金属虽然比大多数其他工程材料更古老,但仍然是我们在现代取得成功的必要组成部分。
青铜
青铜是在铜中加入锡的结果,尽管通常还有许多额外的副元素,因为青铜是在公元前数千年左右由中国人发现的,当时还没有开发出精确的化学方法。在现代,青铜被认为是一类铜合金,是根据其工作特性和特定的合金元素来定义的。铅、锰、锑、镍、锌、硅等金属已被发现可以改善青铜的性能,因此设计师现在有多种青铜牌号可供选择。
典型的青铜是红棕色/金色,很脆,但比铸铁轻。它的相对密度约为 8.8 g/cm3并且与其他金属接触时表现出低摩擦力。它易于导热和导电,熔点范围为 950 - 1050 °C,具体取决于锡的含量。由于其高铜含量,它在空气中会氧化,这使青铜具有明显的斑驳铜绿。这种氧化可以防止青铜腐蚀,尤其是在盐水环境中;然而,如果氯化合物可以与青铜发生反应,那么一个被称为“青铜病”的过程就会开始,腐蚀会滋生更多的腐蚀,随着时间的推移慢慢破坏合金。它的耐盐水性使青铜可用于船只配件和水下海洋部件,以及必须防止在外部环境中降解的雕塑。它具有出色的铸造性能,可以很容易地铸造成轴承、夹子、电气连接、弹簧等。
黄铜
黄铜是在公元前 500 年左右发现的,是铜和锌的合金,尽管它也含有其他元素,就像青铜一样。由于黄铜和青铜之间有很多重叠,黄铜通常用其高比例的锌和相对缺乏锡来表示(尽管令人困惑。镀锡黄铜合金也存在,进一步模糊了界限)。铅是黄铜中常见的添加剂,可提高其可加工性,以及构成黄铜合金类别的其他独特元素。
黄铜呈明亮的金色、铜色甚至银色,具体取决于锌与铜的比例。它比青铜更具延展性,并且在与其他金属接触时表现出类似的低摩擦力。它的密度约为 8.73 克/厘米3熔点低至900-1000°C,具体取决于合金。黄铜是热的导体,具有耐腐蚀性,尤其是对海水电腐蚀。它的铸造效果好,相当耐用和有吸引力,甚至由于其高铜含量而具有一些抗菌特性。黄铜最常见的用途是乐器、装饰装饰、螺丝、散热器、子弹壳等。
青铜棒
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比较青铜和黄铜
尽管这些金属在成分、外观甚至应用方面都相关,但黄铜和青铜通常用于不同的目的。通过检查一些常见的机械性能,探索是什么使这两种铜合金彼此不同,这将是有用的,如下表1所示。
表1:青铜和黄铜的材料性能比较。
导热系数是了解金属是否会用于热应用的一个很好的衡量标准,因为它显示了有多少能量可以通过材料传递,以及以什么速率传递。黄铜的导热系数远高于青铜,使其成为散热器的理想选择。青铜也可用于热应用,但如果在两者之间做出选择,黄铜将始终优先。
疲劳应力是由小应力的高循环引起的应力,它可以在很长一段时间内将微观甚至宏观断裂引入材料。该值对于了解材料是否会承受一致的应力至关重要,例如温度或负载的频繁变化,如果有足够的循环,这可能会削弱合金的完整性。青铜和黄铜的疲劳强度在表 1 中给出,因为每种金属都有许多合金。青铜通常比黄铜具有更高的抗疲劳性,这可以通过比较其疲劳强度范围的下限来看出。这种品质使青铜在使用时承受持续应力的船舶零件和弹簧更有用。
黄铜的平均熔点低于青铜(917 ℃对 1010 °C),但它们都很容易铸造。如果使用这些金属中的任何一种来铸造形状,请考虑所需的机械性能;一个更有弹性的项目很可能会从青铜中受益,而一个更具装饰性的项目可以使用黄铜来达到很好的效果。
铜合金制品
硬度是衡量材料对局部表面应力的反应以及它对划痕、凹陷等的反应的量度。布氏硬度标尺是众多可用的硬度标尺之一,它使用自己的硬度压头机对材料对标准化力的响应进行分级。作为参考,典型玻璃在布氏硬度标度上得分为 1500,铅得分为 5;以这些为基准,表 1 清楚地表明青铜平均比黄铜硬。较硬的材料通常更脆,青铜遵循这一规则,比黄铜更容易断裂。如果可加工性是必需的,那么黄铜是迄今为止比青铜更好的选择。但是,如果担心强度和耐磨性,青铜可能是更好的选择。
可加工性是金属的比较分数,用于显示它们对加工应力(如车削、铣削、冲压和其他程序)的反应。了解金属的可加工性分数很重要,因为它决定了可以进行哪些类型的加工(如果有的话)。金属的可加工性百分比是与参考金属相比的,参考金属的额定值为 100%(易于加工)。更难加工的金属的等级低于 100%,青铜和黄铜都是这种情况。有一些专门为机械加工而开发的合金(例如黄铜合金 C360),但大多数铜合金的延展性太强,无法加工。这两种金属都具有出色的铸造特性,因此在加工这些金属之前请考虑铸造程序。如果必须进行加工,请确保您选择的合金是为加工而制造的,否则可能会使您的铣床粘上胶水。
青铜和黄铜都有多种形状、尺寸和成分。请向嘉兴固润询问有关可用产品以及哪种类型的青铜或黄铜最适合您的应用的最新信息。
总结
本文简要比较了青铜和黄铜金属之间的性能、强度和应用。有关其他产品的信息,请查阅我们的其他指南或访问托马斯供应商发现平台,以查找潜在的供应来源或查看特定产品的详细信息。
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