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铅黄铜由于具有良好的力学性能、成型性能、易切削性能和耐蚀性能,被广泛应用于卫浴、电工电气、装备制造等行业。然而,铅(Pb)对环境和人体健康均有较大危害,近年来世界各国相继出台限制Pb使用的制度,对人体无毒害作用的无铅环保黄铜的研发已成为必然趋势。本文通过调整Al、Si元素含量,使黄铜的锌当量逐渐增加,制备了α+β相、β相和β+γ相三种典型组织的环保无铅硅黄铜铸锭,并使用低压铸造的方法制成水龙头产品,后对其分别进行了不同工艺参数的热处理,并结合金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、电化学工作站和透射电子显微镜等分析方法,系统研究了热处理工艺对三种典型无铅硅黄铜组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响规律。主要结论如下:(1)铸态无铅硅黄铜合金在250℃及以上温度回火后,α+β相合金的α相会发生显著长大,β相和β+γ相合金的组织变化不大,但晶界相发生局部长大。将合金在600℃固溶+200℃及以上温度回火,各合金内均有细条状相沿晶界析出,同时有点状相沿晶内析出。随着回火温度升高,上述晶界和晶内析出的α相或γ相均发生不同程度长大。(2)随着合金锌当量的增加,各无铅硅黄铜合金的强度逐渐增加。锌当量大于45%时,无铅硅黄铜的抗拉强度均大于535 MPa,比铅黄铜合金高100 MPa以上。无铅硅黄铜合金的延伸率最高为14.3%,低于铅黄铜合金。经600℃固溶+200℃回火后,各无铅硅黄铜合金强度和塑性均得到提高。其中,α+β相合金在600℃固溶+250℃回火时综合力学性能最好,β相和β+γ相合金在600℃固溶+200℃回火时综合力学性能最好。(3)铸态无铅硅黄铜耐脱锌腐蚀性能最好的是锌当量为43.3%的α+β相合金和锌当量为49.3%的β+γ相合金,其平均脱锌层厚度分别为96.7和45.6μm,均优于铅黄铜合金。经600℃固溶+250℃回火后,各无铅硅黄铜合金的耐脱锌腐蚀性能得到较大改善。Al、Si元素在脱锌腐蚀的过程中聚集到合金表面并与氧结合生成Al2O3和SiO2薄膜,填补了Cu2O薄膜的缺陷,提高了无铅硅黄铜的耐脱锌腐蚀能力。在α+β和β+γ相黄铜合金的脱锌腐蚀过程中,由于各相的电位不同,将会发生β相或γ相的阳极腐蚀,从而改变合金的耐脱锌腐蚀性能。(4)无铅硅黄铜合金的耐盐雾腐蚀性能高于HPb59-1合金,但低于抗脱锌黄铜。经600℃固溶+250℃回火处理后,无铅硅黄铜合金的耐盐雾腐蚀性能得到改善。无铅硅黄铜合金的盐雾腐蚀产物主要为Zn O、CuCl和Al2O3和SiO2,SiO2氧化膜的形成提高了合金的耐盐雾腐蚀性能。(5)经热处理后,锌当量为43.3%的α+β相合金具有最佳的组织、力学性能和耐蚀性能组合,最优的热处理工艺为600℃固溶+250℃回火。相应地,合金抗拉强度为454.2 MPa,延伸率为17.6%,平均脱锌层厚度为118.7μm。