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1、ZHPb59-1铅黄铜精炼等级的快速判定方法及其原理解建会江门吉事多卫浴有限公司，广东江门，529075摘要：ZHPb59-1铅黄铜因良好的铸造性能而在卫浴产品中有广泛的应用，而其精炼状况又对其铸造性能有重要的影响。本文通过对不同杂质元素含量、精炼剂含量、冷却速度及浇注方式下，铅黄铜宏观与显微组织的变化进行分析，介绍一种对ZHPb59-1铸造铅黄铜的精炼状况进行炉前快速判定的方法及其原理，进而指导铜水熔炼作业及其快速判定，改善铸造性能。关键词：铅黄铜；晶粒细化；宏观组织；微观组织；结晶带；Speedy judgment method and principle for grain refine
2、 class of ZHPb59-1Xie jian huiGiessdorf plumbing inc, JiangMen,GuangDong, 529075Abstract: studing the grain refine status of ZHPb59-1 under the influence of the contents of impurity,the content of refine agent,the cooling speed and the method of pouring.and find the relationship between the marcostr
3、ucture and the microstructure.this help us to use marcostructure of the sample speedy judgment the grains refine status without microstructure check.This method and principle raise the melting efficiency and ensure the quality of the liquid metal.Key words: lead brass; grain refine; marcostructure;
4、microstructure; crystallization belt; CuAlB精炼剂在ZHPb59-1铅黄铜熔炼过程中经常使用，一般以B的加入量为812PPM为宜。另外，ZHPb59-1铅黄铜对Sn、Fe、Ni等杂质元素量也有严格的限定，因为杂质元素如同B一样，不同含量对精炼效果有不同影响。生产中，不同的冷却速度及浇注方式，对铜水精炼效果也有一定的影响。本文引用一种利用黄铜锭的宏观组织快速判定铜水精炼状况的方法及其原理，并对相关因素对ZHPb59-1铅黄铜精炼效果的影响进行了研究。一、ZHPb59-1铅黄铜精炼等级快速判定方法1、试验用检测工具、仪器、化学药品 11、用铍铜制作试样铜锭
5、模，铜锭横截面尺寸为：60/80*30，长度200mm，铜锭模壁厚约25mm； 12、用精度1克的天平、500ml的量筒分别称量过硫酸铵及蒸馏水； 13、用分析纯的过硫酸铵，配制金相腐蚀液，用来观察铜锭试样的宏观与显微组织； 14、按实际生产流程抛制金相试样。在金相显微镜下观察。宏观组织在10X以下，显微组织为200X。2、金相试样制备 21、取样：将铜锭模预热至130左右，铜水调至要求成份并保持温度在10001030； 22、用浇铸勺，手工舀取适量铜水缓慢浇注到铜锭模，冷却至600以下出模，空冷至室温； 23、将所得铜锭样品，从横截面处切断，按以下流程抛光80砂 180砂 400砂 麻轮 布
6、轮24、将抛光的试样浸蚀，浸蚀溶液为：过硫酸铵150g蒸馏水1000ml.，浸蚀时间约2分钟。3、精炼等级判定标准 31、浸蚀试样的宏观组织，用肉眼即可快速判定。一般有如下几种状况（图1-1所示）：图1-1A 图1-1B 图1-1C 图1-1D 图1-1E图1-1、试样各类宏观组织图 32、宏观组织判定的标准，如表1-1所示：表1-1精炼等级的宏观组织判定标准等级说 明备 注0外侧为较大的八面体晶粒构成的连续均匀的边缘结晶带内部为肉眼难以判断的均匀致密的中心结晶区域图1-1 A属精练最佳的黄铜锭1外侧为较大的八面体晶粒构成的间断的均匀的边缘结晶带内部为肉眼难以辨别的均匀致密的中心结晶区域图1-
7、1 B属精练欠佳的黄铜锭重熔时晶粒有可能变得粗大2没有边缘结晶带整个断面为肉眼可以但不易辨别大小的晶粒图1-1 C，无结晶带与中心结晶区域的区分；属稍作精练的黄铜锭重熔时晶粒会变得粗大3没有边缘结晶带整个断面为肉眼较易辨别大小的晶粒图1-1 D，无结晶带与中心结晶区域的区分；属几乎未作精练的黄铜锭晶粒粗大4外侧为针状晶粒构成的连续的均匀的边缘结晶带内部中心区为肉眼很容易辨别大小的晶粒图1-1 E属未作精练的黄铜锭晶粒粗大二、影响ZHPb59-1铅黄铜精炼等级的因素1、杂质元素含量对精炼状况的影响在铜（59.5%60.5%）、锌(37.5%38.5%)等主要元素含量不变的情况下，我们发现：（1）
8、、当Sn0.15%,Fe0.1%,Ni0.1% 时，相同条件下，精炼等级较易达到到0、1级；（2）、当0.15%Sn0.25%,0.1%Fe0.15%,0.1%Ni0.15% 时，相同条件下，精炼等级较易达到到1、2级；（3）、当0.25%Sn0.30%,0.15%Fe0.25%,0.15%Ni0.2% 时，相同条件下，精炼等级一般只能到2、3级，或4级。2、精炼剂含量对精炼状况的影响分别调整精炼剂含量为：0ppm、46ppm、68ppm、810ppm、1012ppm，精炼等级分别为：4、3、2、1、0。在012ppm范围内，B含量越高，精炼效果越好；但不宜高于12ppm，这是因为高于12pp
9、m后，高熔点杂质元素易优先结晶，形成高熔点杂质，影响铸件的抛光性能。3、冷却速度对精炼状况的影响 生产中，试样铜锭模预热温度100130。调整预热温度分别为50、300。发现所得0级结晶带宽度分别为5mm、15mm,而正常结晶带一般为810 mm。这说明，同样精炼工艺条件下，冷却速度越快，边缘结晶带越窄。4、浇注方式对精炼状况的影响 一般情况下，试样宏观组织由两部分组成，即“边缘结晶带”与“中心等轴晶区”，而且界限明显。但在生产中，我们注意到浇注铜水的方式对结晶带有一定的影响。一般平稳、缓慢，保持液流稳定，不紊流的浇注，在精炼工艺合格的情况下，会得到0级结晶带；反之，可能会形成结晶带混乱。这些
10、因素，在判定精炼等级时，要注意区别。三、宏观组织与微观组织的关系31、宏观组织对应的微观组织 4级精炼等级：对应的宏观、微观组织，如图3-1、图3-2所示。边缘没有结晶带；中心区对应的微观组织如图3-3所示。 图3-1、4级黄铜宏观组织 图3-2、4级黄铜边缘微观组织 图3-3、4级黄铜中心微观组织 从图3-1可见，4级宏观组织，边缘为粗大的柱状晶，而中心为粗大等轴晶区。从图3-2边缘显微组织可见，色亮黄的柱状组织为含有大量细小等轴晶的相（弥散极少量细小等轴的相，灰黑小点，可能为铅）；亮黄色柱状组织间的暗红色柱状组织为相且其上有呈魏氏组织形貌1分布的相。因此，宏观组织边缘呈现黄、红相间的柱状组
11、织。从图3-3可见，中心区亮黄色部分为粗大等轴的相（包含少量等轴极细小的相或铅质点）弥散于相基体上（而基体相含呈魏氏组织形貌分布的相），宏观可见黄、红相间的等轴颗粒组织。其晶粒一般大于120微米。 3级精炼等级：没有结晶带，整个断面对应的显微组织，如图3-4所示。从图3-4可见，断面为较粗大等轴相（含少量等轴相或铅质点）弥散于相基体上（其中含呈魏氏组织形貌分布的相）。宏观可见黄、红颗粒相间的组织。其晶粒一般大于100120微米。2级精炼等级：没有结晶带，整个断面对应的显微组织，如图3-5所示。 从图3-5可见，断面为较细等轴晶弥散于相基体上，宏观可见黄、红颗粒相间的细小组织。其晶粒一般大于70
12、100微米。 0、1级精炼等级：边缘结晶带如图3-6、图3-7所示；中心结晶区如图3-8。 图3-4、3级黄铜微观组织 图3-5、2级黄铜微观组织 图3-6、0级边缘结晶带微观组织 图3-7、1级边缘结晶带微观组织 图3-8、0、1级中心区微观组织 图3-9、边缘结晶带中混有中心等轴晶团 从图3-6、图3-7可见，0、1级边缘结晶带，宏观组织呈等轴块状的亮黄色团，其显微组织为块状的相（其块间含少量相或铅质点，如图3-6所示），且弥散于呈暗红色的相基体上（这种相含呈魏氏组织形貌分布的相）。并且，随着晶粒细化效果的增强，相团中的相愈多，直至相互连结成片，而相愈少，孤立成点，如图3-7中所示的黄色块
13、，几乎基本完全是相。与此同时，随着细化效果的增强，边缘的相基体中，相的魏氏组织形貌，愈弱化，愈无明显的位向，且更细化。0、1级精炼等级所对应的中心结晶区，显微组织如图3-8所示。为细小的相、相等轴晶。其中，0级晶粒一般为45微米以下；而1级精炼等级的晶粒一般为4570微米。32、铜水精炼的原理及其影响因素 从04级，各级精炼等级的宏观，特别是微观组织的分析可见，精炼的过程，实际上是：（1）、将试样铜锭的边缘结晶带中的柱状相（含少量的相）不断等轴化（且其中的少量相不断减少并由枝间分布转化为等轴晶且点状化）、球状化的过程；同时也是将相基体（含呈魏氏组织形貌分布的相）的晶粒不断细化、等轴化（且不断弱
14、化其中的相魏氏组织形貌，使其位向明显消失，枝条不断细化）的过程；（2）、将试样铜锭的中心结晶区中的、相不断等轴化、不断细化的过程。 精炼过程的原理，可以理解为：精炼剂的加入，增加了形核中心，在适合的冷却条件下，等轴的相初晶优先结晶于边缘结晶带中，随着温度的下降，发生脱溶反应，相析出，但由于精炼剂的含量的不均匀性，精炼剂富集处形成的细小的等轴晶的相区中析出的相，由于晶界及杂其杂质的阻碍，其更易呈细小等轴晶长大，易集结成团，宏观组织呈黄色块状；精炼剂稀少处形成较大的等轴晶的相区中，则以魏氏组织形貌析出相，但随着精炼含量的增多，其中的相有呈块状分布的趋势或位向不断弱化，条块不断细化，这一部分区域，宏观组织呈暗红色，构成了边缘结晶带宏观组织的基底。 而中心结晶区，符合一般金属与合金的结晶原理，易形成粗大等轴晶，只是由于精炼剂的加入，才有了细化的可能，而且精炼剂越多，、的晶粒越细化。同时细化晶粒的过程，也使更多分布于晶界的铅，得以弥散分布于、相的基体上，改善铅黄铜热加工性能。（3）、根据精炼细化晶粒，改善组织的原理，不难理解杂质元素含量、冷却速度、精炼剂含量对精炼等级的影响。如杂质元素含量越高，精炼等级越差。这主要是因为铁、镍等高熔点的杂质元素优先利用精炼剂提供的晶核，优先结晶而使铜缺少必要的结晶晶核所致。低熔点的锡一般富集于晶界或相界，若将锌从相中脱溶形成
