北京科技大学铸造合金及制备工艺4.2-铸造黄铜及制备工艺
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L=α-Cu+Cu2O
该反应如左图所 示。
Cu-O状态图
共晶体(α-Cu+Cu2O)分布在α-Cu的晶 界， Cu2O夹杂物呈脆性，使纯铜的塑性、 导电性显著降低。 如果铜液中溶解的H比较多，还会发生 下述反应： Cu2O+H2——2Cu+H2O↑ 生成的水蒸汽使凝固时的铸件膨胀， 使铸件中产生气孔、缩松等缺陷。
当温度为1200∼1230℃时，游离的 Cu2O将处于液态，氧原子能在其中扩散， 使铜液继续氧化，所以液态Cu2O膜不能阻 止铜液的氧化，而纯铜的熔炼温度都会超 过1200℃
纯铜的熔炼都需覆盖
溶解氧的影 响 若铜液中 溶解的氧含量达 到0.39wt%，在 凝固过程中，在 1066℃时会发生 共晶反应：
铸造锰黄铜的牌号 铸造锰黄铜只有3个Βιβλιοθήκη Baidu号。 ZHMn58-2：这是常见的铸造三元锰黄 铜，化学成分Cu57∼60wt%， Mn1∼2wt%，其余为Zn ；力学性能(金属型 铸造)σb≮400MPa，δ≮25%，HB≮90， 比二元黄铜有较大的提高，可制造在淡水 和静止海水中工作的阀门等，但在流动的 海水中仍有脱锌腐蚀发生； ZHMn58-2的 凝固组织为(α+β)，如下图所示。
铸造铅黄铜 在铸造二元黄铜的基础上加入适量的 Pb就形成了铸造铅黄铜。 Pb的两个作用 Pb不溶于α相，独立分布在α相周 围，起减摩作用，因此，铸造铅黄铜是 良好的轴承材料； Pb可润滑刀具和断屑，改善了黄铜 的切削加工性能。
铸造铅黄铜的牌号 ZHPb59-1 化学成分：Cu57∼61wt%， Pb0.5∼1.9wt%，其余为Zn； 力学性能：σb200∼420 MPa， δ27%，HB80∼90； 由于Pb的密度大，凝固时易发生比重 偏析，要采取工艺措施予以防止； 铸造铅黄铜的显微组织如下图所示。
浅色的α相
黑色的β基体
黄铜ZH58-2的铸态组织 白色α + 黑色基体β
ZHMn58-2-2(Pb)：在ZHMn58-2中加 入2wt%的Pb可提高耐磨性、充型能力和切 削性能，但会降低力学性能。可用于压铸 合金，浇注温度约900℃。
ZHMn55-3-1(Fe)：在锰黄铜中再加入 Fe，可显著细化晶粒，提高力学性能、耐 蚀性能和耐热性能；但Fe在黄铜中溶解度 很小，加入过多的Fe会形成FeZn10相，降 低性能，所以Fe量控制在1wt%左右；化学 成分Cu53∼58wt%，Mn3∼4wt%， Fe0.5∼1.5wt%，其余为Zn ；力学性能很 高(金属型或砂型铸造)σb450∼600MPa， σs250MPa，δ24%，HB140，比二元黄铜 有较大的提高，凝固后的铸态组织为 β+α，如下图所示。
铸造合金及制备工艺
材料科学与工程学院 材料成形与控制工程系 毛卫民
4.2.3 铸造黄铜 黄铜：以锌为主要合金元素的铜合金。 与青铜相比，黄铜的力学性能较高、铸 造性能较好、成本较低，所以黄铜的应 用更广泛。 与锡青铜和铝青铜相比，黄铜的抗腐蚀 性能较差。 下面分别叙述铸造黄铜的相图、组织、 性能及牌号。
Si会显著降低黄铜的TL，提高黄铜的 流动性，如在20wt%Zn的黄铜中加入 3.5wt%Si后，黄铜的TL从1000℃下降至 890℃；易于形成集中缩孔，铸件致密，故 铸件的耐水压性能良好，常制造淡水和蒸 汽管道中的各种阀体。
铸造硅黄铜的牌号 ZHSi80-3 化学成分，Cu79~81wt%， Si2.5~4.5wt%，其余为Zn ； 力学性能，σb300∼460 MPa， δ15∼20%，HB95∼120；铸造硅黄铜的力 学性能属于中等，但明显高于铸造青铜； ZHSi80-3的铸态组织如下图所示 。
脱锌腐蚀：这是黄铜特有的腐蚀现象，即 在电解质中，黄铜中的富铜相与富锌相之 间将产生电化学腐蚀，加剧了电极电位较 低的富锌相的腐蚀，这种现象称为脱锌腐 蚀；Zn被优先腐蚀后，零件表面出现多孔 海绵状铜。 下面分别叙述铸造多元黄铜的组织、性能 及牌号。
铸造锰黄铜 在铸造二元黄铜的基础上加入适量的 Mn就形成了锰黄铜。 Mn的两个作用 加入Mn后，可在一定程度上防止二 元黄铜的脱锌腐蚀，提高黄铜在海水或 含氯介质中的抗腐蚀性能； 当Mn量为1∼3wt%时，Mn固溶于α 相中，可显著提高黄铜的强度，但不会 降低塑性。
铸造硅黄铜 在铸造二元黄铜的基础上加入适量的Si就形 成了铸造硅黄铜。 Si的三个作用 加入Si后，可在黄铜表面形成一层SiO2 膜，提高黄铜在大气、蒸汽介质中的抗腐蚀性 能，但在流动的海水中该黄铜的脱锌腐蚀仍较 严重； Si具有很强的固溶强化能力，当Si量较低 时，提高强度和硬度，塑性下降较少；当Si量 较高时，强度、硬度虽然还可增加，但塑性下 降较多，所以，Si量一般≯4wt%;
铸造二元黄铜的力 学性能 Zn对黄铜力学性 能的影响如左图所 示； 由左图可知： 当Zn＜32wt% 时，Zn可完全固溶于 α相中，所以，当Zn 量增加时，黄铜的 σb、δ均上升；
Zn对黄铜力学性能的影响
当Zn＞32wt%时，黄铜组织中开始 出现β相， σb继续上升，但δ已开始下 降； 当Zn量达到45∼47wt%时，黄铜的 组织为单一的 β相， 此时σb达到最高 值，但δ已明显降低； 如果Zn量合适，在降温过程中，从β 相中会析出α相，但α相为软质点，无沉 淀强化作用，所以黄铜不能进行热处理 沉淀强化。
二元黄铜的铸造性能 铸造二元黄铜的结晶间隔小，仅有30~ 40℃ ，所以黄铜的流动性好；黄铜的Zn含 量较高， Zn易于蒸发，所以黄铜含气少， 一般不会出现气孔缺陷。 铸造二元黄铜的体收缩较大，但黄铜的 结晶间隔小，所以易于形成集中缩孔，形 成缩松的倾向小，容易获得致密铸件。 黄铜的线收缩较大(1.5~1.8%)，因此铸 件的残余应力较大，加剧了应力腐蚀。
铸造铝黄铜的牌号 ZHAl67-2.5：这是铸造三元铝黄铜， Cu66~68wt%，Al2~3wt% ，其余为Zn ； 在砂型铸造条件下，σb≮300 MPa， δ≮12%，HB≮80；在金属型铸造条件 下，σb≮400 MPa，δ≮15%，HB≮90； 可铸造一般抗蚀零件。
ZHAl66-6-3-2 化学成分Cu64~68wt%，Al6~7wt%， Fe2~4wt%，Mn1.5~2.5wt%，其余为Zn ； 加入Fe后，α相只能溶解0.1~0.2wt%的 Fe，多余的Fe将形成FeZn，可做为α相的结晶核 心，细化晶粒，提高强度和硬度；若Fe>3wt%， 将在α晶界析出FeZn相，并易于聚集，导致铝黄 铜的强度、塑性、耐蚀性下降，所以铝黄铜中Fe 量一般为1~3%； ZHAl66-6-3-2的铸态组织如下图所示。
灰色的β基体 星状的γ相
细小的黑色 颗粒为Fe相
ZHAl66-6-3-2的铸态组织
在砂型铸造条件下，σb≮600 MPa， δ≮7%，HB≮160；在金属型铸造条件 下，σb≮650 MPa，δ≮7%，HB≮160； ZHAl66-6-3-2属于β型黄铜(组织中无 α相)，强度高、硬度高，抗空泡腐蚀性能 高，但塑性、疲劳强度、腐蚀疲劳强度比 (β+α)型黄铜较低，逐渐为(β+α)型黄铜所 取代。
铸造二元黄铜的牌号 铸造二元黄铜也称为普通铸造黄铜； 铸造二元黄铜只有一个牌号：ZH62，即 Zn37∼40wt%，σb≮300MPa，δ≮30 %； 铸造二元黄铜的组织如下图所示。
α固溶体 (a) (b)
α固溶体
α+β两相
小黑点为β相
普通黄铜ZH62的组织
(a)铸态组织 (b)退火组织
4.2.3.2 铸造多元黄铜 铸造二元黄铜的强度不太高，耐腐蚀性 不好，容易发生脱锌腐蚀，所以，为了 进一步提高二元黄铜的强度和耐腐蚀 性，对二元黄铜进行合金化，发展了多 元黄铜。 多元铸造黄铜也称为特殊铸造黄铜。
浅色α相
浅灰色颗粒 状Fe相
深色β基体
ZHMn55-3-1的凝 固后的铸态组织
铸造铝黄铜 在铸造二元黄铜的基础上加入适量的Al就形 成了铝黄铜； Al的两个作用 加入Al后，首先与腐蚀介质发生作用， 可在黄铜表面形成一层致密的Al2O3保护膜， 显著降低黄铜的脱锌腐蚀，提高黄铜在大气、 海水或稀硫酸介质中的抗腐蚀性能； Al对黄铜有很强的固溶强化能力，显著提 高强度，但降低塑性，所以Al量一般<7wt% 。
铜合金中O的分布 铜合金中一般都要加入相应的合金元 素，如Al、Si、Mn、Zn、P、Sn、Fe、 Pb、Ni 等，这些合金元素与氧之间的亲和 力比Cu与氧之间的亲和力大； 当加入与氧亲和力更大的合金元素 时，会发生下述反应： Cu2O+Me=MeO+2Cu 即形成相应的氧化物；
Cu-O之间的化学反应 在熔化状态下，Cu液与O2会发生如下 反应：
1 2Cu + O2 = Cu 2O 2
Cu2O能有限地溶解在纯铜液中，其 溶解度随温度的升高而增大。
超过溶解度的Cu2O的分布 当Cu2O超过某一温度下的饱和溶解度 时， Cu2O将不再溶解，而呈游离状态；因 为Cu2O的密度约为6 g/cm3，远小于铜液 的密度，所以游离态的Cu2O分布在纯铜液 的表面； 当温度≤1200℃时，Cu2O处于固态， 而Cu2O与氧化时所消耗的Cu的体积之比是 1.71，所以这层固态的膜是致密的，能有 效防止铜液的继续氧化；
块状的 α相
枝晶状 的β相
ZHSi80-3的铸态组织
ZHSi80-3-3 化学成分，Cu79~81wt%， Si2.5~4.5wt%，Pb2~4wt% ，其余为Zn ； 加入少量的Pb，可提高黄铜的耐磨 性，而力学性能下降不明显，但降低了合 金的充填能力和气密性；力学性能， σb250∼400 MPa，δ15∼20%， HB90∼100；该铸造硅黄铜可铸造轴承、轴 套零件。
当Zn为36~45wt%时，刚凝固完毕的 铸态组织为单相β，在随后的降温中，由β 相中析出α相，黄铜的最终铸态组织为(α+β) 两相。 当Zn为45~47wt%时，黄铜的铸态组 织为单相β； 当Zn量大于50wt%时，黄铜的铸态组 织β+γ；γ相首先沿β相界析出，而后在β晶 粒内析出；这种黄铜太脆而失去使用价 值。
平衡相图中还可能有β′，β′相为β相的 有序化固溶体，比β相的硬度高、脆性大； 有序化发生在456~468℃，但在一般冷却 条件下，有序化难以发生； 在250℃和极其缓慢冷却条件下，会发 生共析反应：β′→α+γ，但在一般凝固条件 下，该反应被抑制了。
二元黄铜的非平衡组织 在铸造条件下凝固，黄铜容易发生枝 晶偏析，造成α相区缩小，使(α+β)相区向 高铜方向偏移，如当Zn量为30wt%时，黄 铜的铸态组织不是单相的α，而是(α+β)两 相，只有经过700℃下退火，β才会转变为 α相，才会获得单一α相的黄铜组织； 含Zn为35wt%的黄铜铸态组织为 (α+β)；
白色α相
灰色β基体
铅黄铜ZH59-1的铸态组织 白色α + 黑色β + Pb质点
4.2.4 铸造铜合金的制备工艺 铸造铜合金的制备工艺主要涉及熔化、吸 气、精炼等内容。 4.2.4.1 铸造铜合金中的一些物理化学反应 在纯铜或铜合金的制备中，存在一些基本 的反应或作用，这些反应或作用将会影响 到纯铜或铜合金的熔炼质量，分别论述如 下。
4.2.3.1 铸造二 元黄铜 铸造二元黄 铜的相图和 组织 二元黄铜 的平衡相图 如左图所 示；
二元黄铜的平衡相图
二元黄铜的 平衡相图
二元黄铜的平衡组织 从相图看，当Zn≤60wt%时，黄铜组织中可 能出现的合金相有α、β、γ。 α相为Zn固溶在Cu中形成的固溶体，具有面 心立方结构和良好的塑性； β相为以电子化合物CuZn为基的固溶体，具 有体心立方结构，其强度和硬度比α相高； γ相为以电子化合物Cu5Zn8为基的固溶体， 具有复杂立方结构，硬度高和脆性大，工业黄铜 中不允许出现γ相；
ZHAl67-5-2-2 化学成分Cu60~70wt%， Al5~6wt%，Fe2~3wt%，Mn2~3wt%； 力学性能很高，σb600∼720 MPa， δ10∼25%，HB170∼230； 该黄铜属于(β+α)型黄铜，强度高、 硬度高、塑性高，抗空泡腐蚀性能和腐蚀 疲劳强度比ZHMN55-3-1高，可铸造船用 螺旋桨，但脱锌腐蚀较严重。
该反应如左图所 示。
Cu-O状态图
共晶体(α-Cu+Cu2O)分布在α-Cu的晶 界， Cu2O夹杂物呈脆性，使纯铜的塑性、 导电性显著降低。 如果铜液中溶解的H比较多，还会发生 下述反应： Cu2O+H2——2Cu+H2O↑ 生成的水蒸汽使凝固时的铸件膨胀， 使铸件中产生气孔、缩松等缺陷。
当温度为1200∼1230℃时，游离的 Cu2O将处于液态，氧原子能在其中扩散， 使铜液继续氧化，所以液态Cu2O膜不能阻 止铜液的氧化，而纯铜的熔炼温度都会超 过1200℃
纯铜的熔炼都需覆盖
溶解氧的影 响 若铜液中 溶解的氧含量达 到0.39wt%，在 凝固过程中，在 1066℃时会发生 共晶反应：
铸造锰黄铜的牌号 铸造锰黄铜只有3个Βιβλιοθήκη Baidu号。 ZHMn58-2：这是常见的铸造三元锰黄 铜，化学成分Cu57∼60wt%， Mn1∼2wt%，其余为Zn ；力学性能(金属型 铸造)σb≮400MPa，δ≮25%，HB≮90， 比二元黄铜有较大的提高，可制造在淡水 和静止海水中工作的阀门等，但在流动的 海水中仍有脱锌腐蚀发生； ZHMn58-2的 凝固组织为(α+β)，如下图所示。
铸造铅黄铜 在铸造二元黄铜的基础上加入适量的 Pb就形成了铸造铅黄铜。 Pb的两个作用 Pb不溶于α相，独立分布在α相周 围，起减摩作用，因此，铸造铅黄铜是 良好的轴承材料； Pb可润滑刀具和断屑，改善了黄铜 的切削加工性能。
铸造铅黄铜的牌号 ZHPb59-1 化学成分：Cu57∼61wt%， Pb0.5∼1.9wt%，其余为Zn； 力学性能：σb200∼420 MPa， δ27%，HB80∼90； 由于Pb的密度大，凝固时易发生比重 偏析，要采取工艺措施予以防止； 铸造铅黄铜的显微组织如下图所示。
浅色的α相
黑色的β基体
黄铜ZH58-2的铸态组织 白色α + 黑色基体β
ZHMn58-2-2(Pb)：在ZHMn58-2中加 入2wt%的Pb可提高耐磨性、充型能力和切 削性能，但会降低力学性能。可用于压铸 合金，浇注温度约900℃。
ZHMn55-3-1(Fe)：在锰黄铜中再加入 Fe，可显著细化晶粒，提高力学性能、耐 蚀性能和耐热性能；但Fe在黄铜中溶解度 很小，加入过多的Fe会形成FeZn10相，降 低性能，所以Fe量控制在1wt%左右；化学 成分Cu53∼58wt%，Mn3∼4wt%， Fe0.5∼1.5wt%，其余为Zn ；力学性能很 高(金属型或砂型铸造)σb450∼600MPa， σs250MPa，δ24%，HB140，比二元黄铜 有较大的提高，凝固后的铸态组织为 β+α，如下图所示。
铸造合金及制备工艺
材料科学与工程学院 材料成形与控制工程系 毛卫民
4.2.3 铸造黄铜 黄铜：以锌为主要合金元素的铜合金。 与青铜相比，黄铜的力学性能较高、铸 造性能较好、成本较低，所以黄铜的应 用更广泛。 与锡青铜和铝青铜相比，黄铜的抗腐蚀 性能较差。 下面分别叙述铸造黄铜的相图、组织、 性能及牌号。
Si会显著降低黄铜的TL，提高黄铜的 流动性，如在20wt%Zn的黄铜中加入 3.5wt%Si后，黄铜的TL从1000℃下降至 890℃；易于形成集中缩孔，铸件致密，故 铸件的耐水压性能良好，常制造淡水和蒸 汽管道中的各种阀体。
铸造硅黄铜的牌号 ZHSi80-3 化学成分，Cu79~81wt%， Si2.5~4.5wt%，其余为Zn ； 力学性能，σb300∼460 MPa， δ15∼20%，HB95∼120；铸造硅黄铜的力 学性能属于中等，但明显高于铸造青铜； ZHSi80-3的铸态组织如下图所示 。
脱锌腐蚀：这是黄铜特有的腐蚀现象，即 在电解质中，黄铜中的富铜相与富锌相之 间将产生电化学腐蚀，加剧了电极电位较 低的富锌相的腐蚀，这种现象称为脱锌腐 蚀；Zn被优先腐蚀后，零件表面出现多孔 海绵状铜。 下面分别叙述铸造多元黄铜的组织、性能 及牌号。
铸造锰黄铜 在铸造二元黄铜的基础上加入适量的 Mn就形成了锰黄铜。 Mn的两个作用 加入Mn后，可在一定程度上防止二 元黄铜的脱锌腐蚀，提高黄铜在海水或 含氯介质中的抗腐蚀性能； 当Mn量为1∼3wt%时，Mn固溶于α 相中，可显著提高黄铜的强度，但不会 降低塑性。
铸造硅黄铜 在铸造二元黄铜的基础上加入适量的Si就形 成了铸造硅黄铜。 Si的三个作用 加入Si后，可在黄铜表面形成一层SiO2 膜，提高黄铜在大气、蒸汽介质中的抗腐蚀性 能，但在流动的海水中该黄铜的脱锌腐蚀仍较 严重； Si具有很强的固溶强化能力，当Si量较低 时，提高强度和硬度，塑性下降较少；当Si量 较高时，强度、硬度虽然还可增加，但塑性下 降较多，所以，Si量一般≯4wt%;
铸造二元黄铜的力 学性能 Zn对黄铜力学性 能的影响如左图所 示； 由左图可知： 当Zn＜32wt% 时，Zn可完全固溶于 α相中，所以，当Zn 量增加时，黄铜的 σb、δ均上升；
Zn对黄铜力学性能的影响
当Zn＞32wt%时，黄铜组织中开始 出现β相， σb继续上升，但δ已开始下 降； 当Zn量达到45∼47wt%时，黄铜的 组织为单一的 β相， 此时σb达到最高 值，但δ已明显降低； 如果Zn量合适，在降温过程中，从β 相中会析出α相，但α相为软质点，无沉 淀强化作用，所以黄铜不能进行热处理 沉淀强化。
二元黄铜的铸造性能 铸造二元黄铜的结晶间隔小，仅有30~ 40℃ ，所以黄铜的流动性好；黄铜的Zn含 量较高， Zn易于蒸发，所以黄铜含气少， 一般不会出现气孔缺陷。 铸造二元黄铜的体收缩较大，但黄铜的 结晶间隔小，所以易于形成集中缩孔，形 成缩松的倾向小，容易获得致密铸件。 黄铜的线收缩较大(1.5~1.8%)，因此铸 件的残余应力较大，加剧了应力腐蚀。
铸造铝黄铜的牌号 ZHAl67-2.5：这是铸造三元铝黄铜， Cu66~68wt%，Al2~3wt% ，其余为Zn ； 在砂型铸造条件下，σb≮300 MPa， δ≮12%，HB≮80；在金属型铸造条件 下，σb≮400 MPa，δ≮15%，HB≮90； 可铸造一般抗蚀零件。
ZHAl66-6-3-2 化学成分Cu64~68wt%，Al6~7wt%， Fe2~4wt%，Mn1.5~2.5wt%，其余为Zn ； 加入Fe后，α相只能溶解0.1~0.2wt%的 Fe，多余的Fe将形成FeZn，可做为α相的结晶核 心，细化晶粒，提高强度和硬度；若Fe>3wt%， 将在α晶界析出FeZn相，并易于聚集，导致铝黄 铜的强度、塑性、耐蚀性下降，所以铝黄铜中Fe 量一般为1~3%； ZHAl66-6-3-2的铸态组织如下图所示。
灰色的β基体 星状的γ相
细小的黑色 颗粒为Fe相
ZHAl66-6-3-2的铸态组织
在砂型铸造条件下，σb≮600 MPa， δ≮7%，HB≮160；在金属型铸造条件 下，σb≮650 MPa，δ≮7%，HB≮160； ZHAl66-6-3-2属于β型黄铜(组织中无 α相)，强度高、硬度高，抗空泡腐蚀性能 高，但塑性、疲劳强度、腐蚀疲劳强度比 (β+α)型黄铜较低，逐渐为(β+α)型黄铜所 取代。
铸造二元黄铜的牌号 铸造二元黄铜也称为普通铸造黄铜； 铸造二元黄铜只有一个牌号：ZH62，即 Zn37∼40wt%，σb≮300MPa，δ≮30 %； 铸造二元黄铜的组织如下图所示。
α固溶体 (a) (b)
α固溶体
α+β两相
小黑点为β相
普通黄铜ZH62的组织
(a)铸态组织 (b)退火组织
4.2.3.2 铸造多元黄铜 铸造二元黄铜的强度不太高，耐腐蚀性 不好，容易发生脱锌腐蚀，所以，为了 进一步提高二元黄铜的强度和耐腐蚀 性，对二元黄铜进行合金化，发展了多 元黄铜。 多元铸造黄铜也称为特殊铸造黄铜。
浅色α相
浅灰色颗粒 状Fe相
深色β基体
ZHMn55-3-1的凝 固后的铸态组织
铸造铝黄铜 在铸造二元黄铜的基础上加入适量的Al就形 成了铝黄铜； Al的两个作用 加入Al后，首先与腐蚀介质发生作用， 可在黄铜表面形成一层致密的Al2O3保护膜， 显著降低黄铜的脱锌腐蚀，提高黄铜在大气、 海水或稀硫酸介质中的抗腐蚀性能； Al对黄铜有很强的固溶强化能力，显著提 高强度，但降低塑性，所以Al量一般<7wt% 。
铜合金中O的分布 铜合金中一般都要加入相应的合金元 素，如Al、Si、Mn、Zn、P、Sn、Fe、 Pb、Ni 等，这些合金元素与氧之间的亲和 力比Cu与氧之间的亲和力大； 当加入与氧亲和力更大的合金元素 时，会发生下述反应： Cu2O+Me=MeO+2Cu 即形成相应的氧化物；
Cu-O之间的化学反应 在熔化状态下，Cu液与O2会发生如下 反应：
1 2Cu + O2 = Cu 2O 2
Cu2O能有限地溶解在纯铜液中，其 溶解度随温度的升高而增大。
超过溶解度的Cu2O的分布 当Cu2O超过某一温度下的饱和溶解度 时， Cu2O将不再溶解，而呈游离状态；因 为Cu2O的密度约为6 g/cm3，远小于铜液 的密度，所以游离态的Cu2O分布在纯铜液 的表面； 当温度≤1200℃时，Cu2O处于固态， 而Cu2O与氧化时所消耗的Cu的体积之比是 1.71，所以这层固态的膜是致密的，能有 效防止铜液的继续氧化；
块状的 α相
枝晶状 的β相
ZHSi80-3的铸态组织
ZHSi80-3-3 化学成分，Cu79~81wt%， Si2.5~4.5wt%，Pb2~4wt% ，其余为Zn ； 加入少量的Pb，可提高黄铜的耐磨 性，而力学性能下降不明显，但降低了合 金的充填能力和气密性；力学性能， σb250∼400 MPa，δ15∼20%， HB90∼100；该铸造硅黄铜可铸造轴承、轴 套零件。
当Zn为36~45wt%时，刚凝固完毕的 铸态组织为单相β，在随后的降温中，由β 相中析出α相，黄铜的最终铸态组织为(α+β) 两相。 当Zn为45~47wt%时，黄铜的铸态组 织为单相β； 当Zn量大于50wt%时，黄铜的铸态组 织β+γ；γ相首先沿β相界析出，而后在β晶 粒内析出；这种黄铜太脆而失去使用价 值。
平衡相图中还可能有β′，β′相为β相的 有序化固溶体，比β相的硬度高、脆性大； 有序化发生在456~468℃，但在一般冷却 条件下，有序化难以发生； 在250℃和极其缓慢冷却条件下，会发 生共析反应：β′→α+γ，但在一般凝固条件 下，该反应被抑制了。
二元黄铜的非平衡组织 在铸造条件下凝固，黄铜容易发生枝 晶偏析，造成α相区缩小，使(α+β)相区向 高铜方向偏移，如当Zn量为30wt%时，黄 铜的铸态组织不是单相的α，而是(α+β)两 相，只有经过700℃下退火，β才会转变为 α相，才会获得单一α相的黄铜组织； 含Zn为35wt%的黄铜铸态组织为 (α+β)；
白色α相
灰色β基体
铅黄铜ZH59-1的铸态组织 白色α + 黑色β + Pb质点
4.2.4 铸造铜合金的制备工艺 铸造铜合金的制备工艺主要涉及熔化、吸 气、精炼等内容。 4.2.4.1 铸造铜合金中的一些物理化学反应 在纯铜或铜合金的制备中，存在一些基本 的反应或作用，这些反应或作用将会影响 到纯铜或铜合金的熔炼质量，分别论述如 下。
4.2.3.1 铸造二 元黄铜 铸造二元黄 铜的相图和 组织 二元黄铜 的平衡相图 如左图所 示；
二元黄铜的平衡相图
二元黄铜的 平衡相图
二元黄铜的平衡组织 从相图看，当Zn≤60wt%时，黄铜组织中可 能出现的合金相有α、β、γ。 α相为Zn固溶在Cu中形成的固溶体，具有面 心立方结构和良好的塑性； β相为以电子化合物CuZn为基的固溶体，具 有体心立方结构，其强度和硬度比α相高； γ相为以电子化合物Cu5Zn8为基的固溶体， 具有复杂立方结构，硬度高和脆性大，工业黄铜 中不允许出现γ相；
ZHAl67-5-2-2 化学成分Cu60~70wt%， Al5~6wt%，Fe2~3wt%，Mn2~3wt%； 力学性能很高，σb600∼720 MPa， δ10∼25%，HB170∼230； 该黄铜属于(β+α)型黄铜，强度高、 硬度高、塑性高，抗空泡腐蚀性能和腐蚀 疲劳强度比ZHMN55-3-1高，可铸造船用 螺旋桨，但脱锌腐蚀较严重。