黄铜的热处理与深冷处理研究

第 3 4卷  第 4期
2 0 0 5年 8月
有色金 属 加 工
NONFE RR OUS   MET AL S   PROCE SSI NG
VOI ． 3 4   NO． 4 
Augu s t   20 05 
黄铜的热处理与深冷处理研究
王荣滨
( 南弯工具厂 ， 江西南 昌 3 3 o o o 2 ) 
摘 要 ： 对 4种有代表性的普通黄铜的性能进行了试验研究 ； 分析了常见热处理缺陷的形成原因， 提出了有
效对策； 对 H 6 2黄铜进行了深冷处理试验研究 ， 结果表明这项技术适用于精密黄铜制品的生产 ， 具 有潜在的
经济价值 。 
关键词 ： 普通黄铜 ； 深泠处理 ； 强化 ； 热处理 ； 缺陷分析； 对策
中 图分 类号 ： T G1 5 6． 91 ； T G1 6 6   文 献标 识码 ： A   文章 编 号 ： 1 6 7 1   6 7 9 5( 2 0 0 5) 0 4 ． 0 0 1 5 — 0 3 
1   前言
黄铜是铜 一锌合金， 表 面具有 明亮 的金黄 色光
泽 ， 在大气、 淡水和海水中有较高的抗腐蚀性 ， 有较好
的强度、 耐磨性、 耐热性、 导电性、 导热性 ， 有较高的塑
性 ， 冷态和热态压力加工性能良好， 可进行焊接、 钎焊
和冷切削加工 ， 可热处理强 化 。 
普通黄铜有 l 1个品种， 主要用途 ： H5 9 、 H6 2 、 H 6 3 、 
H 6 5黄铜用于制造五金 日用品、 螺 钉、 螺 帽、 销钉、 锚
钉、 垫卷、 弹簧、 筛 网、 散热器 、 各种深引伸受力件、 焊
接件、 热冲及热轧零件等； H 6 8 、 H 6 8 A、 H 7 0黄铜用于制
造复杂冷 冲件和深冲件， 如散热器外壳、 导管、 波纹
管、 弹壳、 雷管等 ； H 8 0 、 H 8 5黄铜用于制造造纸 网、 薄
壁管及房屋建筑用 品等 ； H 9 0 、 H 9 6黄铜用于制 造导
管、 冷凝管、 散热器管、 汽车水箱、 排水 管、 导电零件、 
奖章、 艺术品等。黄铜在高速发展的机械制造业中发
挥 着越来 越重要 的作 用 。 
笔者选择具有代表性的 H 5 9 、 H 6 2 、 H 6 8 、 H 9 6四种
黄铜进行分析、 试验与研究 ， 并对 H 6 2黄铜进行深冷
处理强化 试验 ， 取得 了有 实际意义 的成 果 。 
2 黄铜的化 学成 分、 组织及性能
2 ． 1 化学成 分及组织
4种有代表性的普通黄铜的化学成分见表 1 。 
表 1   4种 黄 铜的 化学 成 分 ( 质 量分 数 )   ％
黄铜是 C u—Z n合金， 其组织是( a+8 ) 双相组织。 
Z n能溶入 C u中形成 a固溶体， 在 4 5 6 ℃以上， 其溶解度
随温度下降而增加； 在 4 5 6 ℃时， z n在 a固溶体中溶解
度最大， 为 3 9 ％； 而在 4 5 6 ℃以下， z n在 a固溶体中溶解
度随温度下降而减小。含 z n量 <3 9 ％的黄铜， 通过再
结晶退火、 缓冷， 可获得单一 a固溶体组织， 即单相黄铜
( 面心立方晶格 ) ， 塑性优 良， 在热 态和冷 态下都有 很好
的成形性 ； 当锌含量在 3 9 ％～4 6 ％时， 于 4 5 6～4 5 8 ℃以
上为 a+8双相组织， 即双相黄铜， 8相是电子化合物 C u 
—
z n为基的固溶体， 体心立方晶格 ； 当温度降至 4 5 6～ 
4 5 8 ℃时发生有序化转变 ， 形成有序固溶体 1 3 ' 相。8相塑
性好， 强度与硬度较高， 而 1 3 ' 相硬而脆， 热处理时应避免
出现  相 。因此 ， 双相黄铜适 宜进行 热加工 ， 即在 a+B 
双相状态下加工 ， 而 a +I 3   状态下 不适 宜冷加工 。双相
黄铜有较高强度和 良好抗蚀性 ， 在制造业得到广泛应
用。但当锌含量大于 4 6 ％时， 黄铜组织全部为脆性 I 3 
相， 塑性很差， 无实用价值。 
2． 2 机械 性能
黄铜的机械性能与变形程度、 退火温度的关 系见
表 2 、 表 3 。 
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表 2 黄铜的机械性能与变形程度的关系
注 ： 性 能试样 板材 厚度 2mm； 退火 温度 6 0 0±5   ×1   h ， 空冷 。 
表 3 黄铜的机械性能与退火温度的关系
注 ： 性 能试样 为 2 ． 5   m m板 材 ， 变形程 度为 5 0 ％ 。 
3   黄铜的热处理缺 陷及 消除措施
3 ． 1 季节性破 裂
为防止季节性破裂， 应对黄铜进行再结晶退火， 
消除加 工硬化， 增 强塑性。再结 晶退火 温度一般在
5 0 0—7 0 0~ C之间选择 ， 不 同牌号合金选择不 同的再结
晶温度 ， 保温 1—2   h ， 保温后空冷 ， 也可水冷， 切忌炉
中缓冷 。 
H5 9黄铜的轧制、 挤压和锻造温度为 6 4 0—7 8 0 ℃， 
再 结 晶退 火 温 度 为 6 0 0—6 5 0 ℃ ， 再 结 晶 开 始 温 度 为
3 5 0—3 6 0 ℃。为充分消除引起季节性破裂 的内应力， 
再结晶退火后应补充低温退火 2 5 0—3 0 0 ℃ X   2   h 。 
H6 2黄铜的轧制温度为 7 5 0—8 5 0 ℃， 挤压温度为
6 5 0—8 5 0 ℃， 再结晶退火温度为 6 0 0—7 0 0℃， 再结晶开
始温度为 3 5 0—3 7 0 ~ C。为防止 因制 品内应力未充分
消除而 引起 季节 性 破裂 ， 应 补 充 低 温 退 火 3 0 0±1 0 ~ C 
X   2   h。 
H 6 8黄铜 的热压力加工 温度可在 7 5 0—8 3 0 ℃之间
选择 ， 再结 晶退火温度 为 5 2 0—5 6 0 ℃。为充分 消除
冷 、 热加工 内应 力 ， 再 结 晶退 火 后 再 进 行 一 次 2 6 0— 
2 7 5 ℃ X   2   h的补充低 温退火 ， 可避免 季节性 破裂。 
H 9 6黄铜 的热压力加工 温度可在 7 8 0—8 5 0 ℃之间
选择 ， 再结 晶退火温度为 5 4 0—6 0 0 ~ E． 开始再结 晶温
度为 2 9 0—3 0 0 ~ C。H 9 6黄铜耐蚀性高， 无腐蚀碎裂现
象 ； 为仿止季节性破裂 ， 再结晶退火后再补充低 温退
火 2 6 0—2 7 0 ℃ X   2   h ， 充分消除冷、 热加工应力。 
3． 2 黑色 氧化 皮
材料表面质量不合格( 发红或有红黄间隔条纹及
斑纹等) ， 润滑剂使用不 当( 表 4 ) ， 存放和运输过程操
作不当， 铜材表面被油、 污垢和汗水沾污 ， 以及将铜材
置于氧化性空气电炉 中加热等， 均会导致黄铜在热处
理过程 中形成黑色 氧化皮 。 
表 4 润 滑 剂对 黄 铜 退火 质 量的 影 响
润滑剂类别  退火表面缺陷
肥 皂 水
柴油
机油
液 体石 腊
有少 量水 斑迹
有少 量灰 痕迹
有 少 量氧 化黑 迹
产生黑色氧化皮， 脱落后暴露红底
试验表明， 当退火温度小于 5 0 0 ℃时， 铜材表面为
紫黄色， 保持较光亮 的金属光泽 ； 当退火温度为 5 0 0— 
6 0 0 ℃时 ， 氧化加剧 ， 铜材表面变暗 ， 失去金属光泽 ； 当
加热温度达到 6 0 0 ℃时， 表 面生成黑色 氧化皮。再结
晶过程是金属原 子扩 散过程， 随温度升高 和时间延
长 ， 原子扩散愈充分 ， 加剧铜金属氧化过程 ， 铜材表 面
形成的黑色氧化皮愈厚， 使铜制品失去尺寸精度和金
属光泽。表 5所示为在无保 护气 氛的空气电炉中退
火时退火温度对黄铜表面质量的影响。 
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表 5   空气 电炉退火温度对黄铜表面质量的影响
消除黄铜热处理表面缺陷的措施 ： 
① 严格铜材化学成分和表面质量检查， 及早淘汰
不合格铜材 ； 
② 科学管理 ， 文明生产 ， 带洁净手套操作 ； 热处理
前用航空汽油清洗铜材表面污物， 自然干燥后入炉； 
③ 采用真空电炉、 保护气氛电炉加热铜制品， 避
免用氧化性空气电炉加热 ； 
④ 制订科学合理的再结晶退火工艺， 温度不宜过
高， 保温时间不宜过长； 
⑤ 避免用液体石腊作润滑剂； 若采用机油、 柴油
作润滑剂需事先将其加热至 1 5 0～2 0 0 ℃， 保 温 1～2 
h ， 将油中的水分蒸发干净后使用 ； 最好选用真空油作
润 滑剂 ； 
⑥ 采用微机控温 ， 控温精度 ±3 o c； 及时校验控温
仪表 ， 防止仪表失灵、 跑温 。 
采用以上措施能有效消除黄铜的热处理缺陷， 确
保黄铜制品具有优良的质量及美观耐用的商品表面。 
4   H6 2黄铜 的深冷 处理
将三组 H 6 2黄铜试样 在真空炉 中加热至 6 4 0～ 
6 5 0 ℃， 保温 6 0～9 0   m i n ， 保温后空冷或水冷； 接着将其
置于 一1 9 6 ℃液氮中进行深冷处理。不同处理工艺对
H 6 2黄铜 机 械性 能 的影 响 见 表 6 。结 果 表 明 ， 经深 冷
处理后抗拉强度( a   ) 、 弹性极限( a   ) 、 硬度( n B ) 分别提
高 1 2 ％、 2 6 ％、 4 5 ％， 但延伸率(  ) 下降约 1 1 ％。经深
冷处理后， 黄铜的组织稳定、 尺寸稳定 ， 可减少畸变， 
有利于提高使用寿命。此外 ， 深冷处理可改善黄铜的
冷切削加工性能， 提高制品的表面光洁度。 
表 6  H 6 2黄铜深冷处理与常规处理机械性能 对比
H 6 2黄铜的退火组织为( a +B ) 双相组织。当加热
至6 4 0～6 5 0 c c   x   6 0～9 0   m i n ， 空冷至室温后 ， B相仅 占
1 7 ％， 再对其进行 一1 9 0 ℃液氮深冷处理 ， G相含量增
加至 2 4 ． 1 ％； 若退火后水冷， 接着深冷处理 ， J 3相可增
加至 4 4 ％。G相是强化相， G相增加意味着机械性能
有明显增加 。 由 C u—Z n状 态 图可 知 ， 在 6 4 0～6 5 0 ℃ 
加热时， H 6 2黄铜中 a 相含 z n量约 3 7 ％， B相 c u含量
约 5 7 ％； 若退火后缓冷 至室温 ， a相平衡浓度 z n含量
约 3 0 ％， 8 相平衡浓度 c u含量约 5 3 ％。试验表明 ， 退
火保温后空冷或水冷， 因冷却速度增大 ， 析 出过程不
充分 ， 二相浓度偏离平衡状态， 冷却速度愈大 ， a 、 B二
相过饱和浓度也愈大。深冷处理能使退火黄铜空冷
或水冷后室温组织中的 a 、 J 3 相具有更大的过饱和浓度
与不稳定性 ， 在温度 回升过程中将产生第二相析出， 
从过饱和的 a相 中析 出更多的硬度较高且弥散细小
的 G 相 ， 因此深冷处理能使只有溶解度变化而无 同素
异构转变的黄铜的显微组织发生变化而得到强化。 
5   结 语
① 黄铜在机械制造业 中得到广泛应用。对于要
求高塑性、 高韧性 的黄铜制品， 应采用再结晶退 火后
缓冷( 空冷) 的处理工艺 ； 对于要求较高强度、 硬度和
光亮表面的黄铜制 品， 应采用再结 晶退火后快冷 ( 水
冷) 的处理工艺 ； 对于精密受力件 ， 宜在再结晶退火快
冷后再进行一次深冷处理 ， 其抗拉强度( o   ) 、 屈服强度
( d 。 ) 、 硬度 ( HB) 可分别 提高 1 2 ％、 2 6 ％、 4 5 ％， 但塑性
(  ) 降低约 1 1 ％； 
② 黄铜制品热处理应采用具有精确温度控制的
真空电炉、 保 护气氛 电炉或密封装箱加热 ， 并需 要制
定合理的热处理工艺及严 格的操作规程。只有这样
才能有效地避免黄铜制品的热处理缺陷 ， 从而获得既
有美观商品表面又有高性能内在质量的耐用制品； 
( 下转 第 3 7页) 
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用： 调整废水的 p H值 ， 为后续的水处理工艺提供 良好
的酸碱度条件 ； C a  与废水中的硫酸根离子( S O  一 ) 反
应生成硫酸钙沉淀， 可去除部分 S O  一 离子和其它物
质； 硫酸钙颗粒易形成絮凝 中心 ， 促进絮凝沉淀作用 ， 
大量的沉淀下沉具有网捕卷扫作用 ； 
② 氧化着色废水成分复杂 ， 含有大量表面活性难
降解物质 ， 絮凝沉淀是经济有效 的处理方式。各种混
凝剂的处理效果 受 一定 的条 件 限制 。 以 P A M 为助 凝
剂、 C a ( O H) ，为混凝剂， 当其剂量分别 为 4   m g ／ L 、 2 0 0 
m g ／ L时 ， 铝去 除率可达 9 3 ％ ， 但 其 沉淀 脱 浊效 果受 温
度 、 p H值影 响很 大。p H越 接近 中性 ， 温 度越 高 ， 沉 淀
脱浊效果越 好 ； 
③ P A M是优 良的助凝剂 ， 可有效改善 絮凝体 的
沉降性能。 
参 考文献
[ 1 ]严煦世 ， 范瑾初 ． 给水工程( 第三版 ) [ M] ． 北京： 中国建筑 工业 出版
社 ． 1 9 9 5 ． 
[ 2 ]许保玖， 龙腾锐 、 当代给水与废水处理原理( 第二版 )[ M] ． 北京： 高
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[ 3 ]井出哲夫 ， 等 ． 水处理工程理论与应用[ M] ． 北京： 中国建筑工业 出
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[ 5 ]臧谨光． 物理化学实验[ M] ． 北京 ： 北京理工大学出版社， 1 9 9 5 、 
E xp e r i me n t al   St u d y   on   Co a guI a n t i on   Pr oc e s s   o f   W a s t e wa t er   f r om
Al u mi n um  Pr o f i l e   Col or   An odi z i n g   Li n e 
ZI - U~ G  Yi n g — yo n g 
( Ch i n a   No n f e r r o u s   Me t a l s   P r o c e s s i n g   Te c h n o l o g y   C o． ，L t d． ，L u o y a n g ，He n a n，4 71 0 3 9，Ch i n a ) 
Ab s t r a c t ：T h e   r e s u l t s   o f   e x p e r i me n t a l   r e s e a r c h   s h o w  t h a t ，t h e   c o a g u l a t i o n   t r e a t me n t ，t h a t   i s ，t a k i n g   Ca( OH) 2   a n d   PAM  a s   c o ag u l a n t 
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l i n e．Af t er   b ei n g   t r eat ed，t he   was t e wat er   i s   cl ear   and   t r ans par en t ．Ba se d   o N  t he   exp e r i men t al   s t ud y，a  r e commen de d   opt i mum  pr oc es s
i s   g i ve n． 
Keywor ds：al u mi num  pr o f i l e；c o l or   an o d i z i ng；was t ewa t er ；coa gu l at i o n  t r eat m en t ；i nf l uen ce   f ac t or 
( 上接 第 1 7页) 
③ 对于高 、 精、 尖黄铜制品 ， 再结晶退火后 空冷  因此 ， 这项技术的应用将具有显著的经济效益。 
( 或水冷) 加深冷处理， 可改变( a+B ) 双相黄铜 的显微  参考文献
组织， 即使硬度较高 的 B相含量增加 ， 产生弥散强化  [ 1 ] 候增寿． 金属学原理[ M ] ． 上海： 上海科技出版社， 1 9 9 0 、 
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织尺寸、 避免畸变， 同时还能改善其冷切削加工性能。 
S t u d y   on   He a t   Tr e a t me n t   a n d   Su b z e r o   Ha r de n i n g   o f   Br a s s 
W ANG  Ro ng — bi n 
( Na n wa n   T o o l   F a c t o r y ，Na n c h a n g ，J i a n g x i ，3 3 0 0 0 2，C h i n a ) 
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ab ou t   by  t he  h eat  t r ea t m ent  ar e an al y ze d  and  t h e c o unt er me a sur e s  ar e pr op ose d ， t he  sub zer o har d eni ng  of  H6 2  br as s  i s  s t u di e d 
e xp e r i ment al l y，wh i ch   r esu l t s   sh ow  t ha t   t hi s   t e c hn ol o gy  c a n  be  u se d  f or   pr o d u ci ng   t he  pr e c i se  br as s pr o d u c t s   an d has   g ood  pot e nt i al 
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