传统铅黄铜作为易切削黄铜应用于机械制造、电子电器、卫浴等诸多行业。然而,铅黄铜产品在长期使用过程中易析出Pb,Pb元素对人体健康和环境会产生很大危害。因此,研发新型无铅易切削黄铜替代铅黄铜是材料制备行业非常关注的共性问题。锌当量对新型无铅易切削硅黄铜的研制具有十分重要的意义,不同锌当量对铜合金的加工性能、力学性能及耐腐蚀性能均存在较大影响。在Cu-Zn合金中添加一定含量的Si、Al元素调控锌当量,制备的硅黄铜综合力学性能及耐腐蚀性能优于传统铅黄铜,切削加工性能可达到铅黄铜的80%~90%,是一种能够很好替代铅黄铜的材料。本文通过调控硅黄铜的锌当量制备了不同α+β、β+γ相含量的硅黄铜及单相β硅黄铜、镁硅黄铜,分析所制备硅黄铜的相组成、相含量对其断屑性能及加工表面质量的影响,并将实验结果与铅黄铜进行对比。此外,分析了表面微织构硬质合金刀具对硅黄铜切削性能的影响。本文主要结论如下:(1)随着锌当量的增加,α+β型硅黄铜中α相含量逐渐减少,β相含量逐渐增加,α相形态由大的块状逐渐变为小颗粒状及针状;β+γ型硅黄铜合金中的β相含量逐渐减少,γ相含量逐渐增加,γ相形态由细小星花状变为大颗粒状。α+β型硅黄铜的断屑性能要明显优于β+γ型硅黄铜;其中锌当量为46.9%的α+β型硅黄铜断屑性能最佳,所得切屑为细小“C”形屑,其断屑性能可达HPb59-1的80%~90%;另外,随着锌当量增加,切屑厚度逐渐减小,切屑自由面端锯齿化程度逐渐增加,切屑背面存在纤维化组织且纤维化程度减小,切屑内部均存在较明显的剪切滑移带,切屑的断面位于绝热剪切带。(2)对于锌当量为46.9%的α+β型硅黄铜,随着切削速度增加,切屑锯齿化程度和锯齿化频率均逐渐增大;随着进给速度增加,切屑锯齿化程度及切屑厚度增大、锯齿化频率减小;随着切削深度增加,锯齿化程度、锯齿化频率及切屑厚度均逐渐增大。(3)在相同的切削参数条件下,随着锌当量增加,硅黄铜合金加工表面粗糙度及加工硬化程度逐渐增加,其中α+β型硅黄铜表面粗糙度低于铅黄铜。对于锌当量为46.9%的α+β型硅黄铜,随着切削速度增加,合金加工表面粗糙度及加工硬化程度逐渐减小,加工表面存在残余压应力且压应力逐渐增大;随着进给速度和切削深度增加,硅黄铜加工表面的粗糙度、加工硬化程度及残余压应力均逐渐增大。(4)切削硅黄铜的主要刀具磨损形式为粘结磨损。在相同的切削参数条件下,随着硅黄铜锌当量增加,刀具磨损程度逐渐增大、刀-屑接触面长度逐渐减小,在切削刃的断屑性能及抗粘结性能增大,对于不同类型的微织构刀具,在相同条件下所得的切屑卷曲率:横向织构>Z形织构>纵向织构>圆形织构;刀具粘结程度:Z形织构>圆形织构>纵向织构>横向织构。在微织构刀具工程化应用试验中,纵向织构刀具加工所得零件表面粗糙度和磨损程度均更小,可达到提高切削性能的效果。