铅黄铜由于具有优异的力学性能、切削性能、耐腐蚀性能以及成型性能,被广泛应用于水暖卫浴、电工电气、仪器仪表、装备制造等诸多产业。但Pb存在毒性,破坏环境和危害人体。因此,开发无铅易切削黄铜是亟待解决的重大课题。采用Si、Mg、P、Ca元素代替Pb元素,在保证材料力学性能且不降低切削性能的前提下制备出一种易切削无铅易切削黄铜。采用熔炼的方式制备合金材料,并对铸造得到的铜棒进行热挤压处理,分析不同工艺下两种黄铜的组织与性能差异,结合吉布斯自由能和铜合金相图的方法来判断合金组织中第二相的类型。通过铸造法制备的铸造态硅镁钙黄铜的基体组织主要由和相,以及大部分沿相界分布的金属间化合物组成。合金中第二相质点颗粒主要为Ca₃P₂、Mg₃P₂与Cu₃P。铸造态硅镁钙黄铜的抗拉强度在295～375 MPa之间,断后伸长率在1.5～5.5%之间,硬度在110～125 HB之间。当无铅硅镁钙黄铜的主要成分为59 wt.%Cu、0.7 wt.%Si、0.6 wt.%Mg、0.6 wt.%P、0.1 wt.%Ca、0.5 wt.%Sn、0.15 wt.%Al时,合金显示出优良的综合性能。其抗拉强度为335.85 MPa,硬度为116.19 HB。此时合金的耐蚀性能比较优异,平均脱锌层厚度为189.1μm,合金中起到耐脱锌作用的元素主要为Sn、Si、Al。硅镁钙黄铜经过挤压后,基体组织中相增多,相被挤压成细小的柳叶状,第二相颗粒经过挤压后沿拉伸方向变长,以球状或棒状分布在相界或相中,第二相种类并未发生变化。挤压态硅镁钙黄铜的抗拉强度在500～550 MPa之间,断后伸长率在22～26%之间,布氏硬度在110～124 HB之间。挤压后,组织中出现孪晶和大量位错组织,显著提高了合金的力学性能。在不同切削参数下,Ca含量为0.1 wt.%的铸造态硅镁钙黄铜的表面粗糙度值最低,表面加工质量最好,挤压态硅镁钙黄铜的表面粗糙度在8.4μm左右。铸造态硅镁钙黄铜与挤压态硅镁钙黄铜的切屑均为锯齿状切屑,依据切屑形貌判断,Ca含量为0.1wt.%的铸造态硅镁钙黄铜和Ca含量为0.25 wt.%的挤压态硅镁钙黄铜切削性能最好,二者切屑均为理想C型屑。依据Griffith断裂理论计算出硅镁钙黄铜基体中起到断屑作用的第二相颗粒临界尺寸为1.46μm,而在黄铜基体中存在大量弥散分布的化合物颗粒尺寸为4～5μm,明显改善了硅镁钙黄铜的切削性能。