锡磷青铜
磷是铜合金的良好脱氧剂,可增加合金的流动性,改善锡青铜的工艺和力学性能,但加大逆偏析程度。
锡青铜中磷的极限溶解度为0.15%,过多时将形成a+δ+Cu3P三元共晶,熔点为628℃,热轧时易产生热脆性,只能冷加工。因此,变形锡青铜中含磷量不应大于0.5%,热加工时,磷应小于0.25%。
含磷锡青铜是有名的弹性材料,在加工时,控制冷加工前的晶粒大小和加工后的低温退火很有必要。细晶粒加工材的强度、弹性模量和疲劳强度比其粗晶粒加工材为高,但塑性较低。冷加工材在200~260℃经1~2h低温退火、产生退火硬化效应,可进一步提高制品的强度、塑性、弹性极限和弹性模量,并增加弹性的稳定性。
现已列入中国国家标准中的含磷锡青铜共4个牌号。锡(Sn)×其中
QSn6.5-0.1合金主要制作弹性元件特别是电导性好的弹簧接触片,仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等;Qsn6.5一0.4合金主要用于造纸、化工和食品等工业制造金属网,也用于制造耐磨和弹簧零件;
QSn7-0.2合金用于在中等的载荷和滑动速度下承受摩擦的零件,如轴承、轴套、涡轮等,亦可制造弹性元件和其他机械电气零件;
QSn4-0.3合金用于生产压力表中的各种管材,作敏感元件,有压力表青铜之称。
锡锌青铜
锌大量溶解于铜锡合金中,在变形锡青铜中锌的加入量一般不大于4%。锌能改善合金的流动性,缩小结晶温度范围,减轻逆偏析。
列入现行中国国家标准中的锡锌青铜牌号为QSn4-3,具有良好的弹性、耐磨性和抗磁性,可在冷态和热态下压力加工,易于焊接和钎焊,切削性较好,在大气和淡水、海水中抗蚀性良好,用于各种弹性元件以及管配件、化工器械、耐磨零件和抗磁零件等。
锡锌铅青铜
铅实际不固溶于铜锡合金中,它以单相、呈黑色夹杂物分布在枝晶间。铸锭中铅分布不易均匀,通常加入少量镍可改善其分布,并细化组织。铅降低锡青铜的摩擦系数,改善耐磨性和切削性,但略降低力学性能。
在铜锡铅合金中常加入3%~5%的锌,以再提高力学性能。
加入0.02%~0.1%锆或0.02%~0.1%硼,特别是加入0.02%~0.2%稀土元素能细化铅质点,使之分布均匀,以改善含铅锡青铜的组织、铸造和力学性能。
列入现行中国国家标准的锡锌铅青铜有QSn4-4-2.5和QSn4-4-4两个牌号,具有高的耐磨性、易切削加工,主要以板、带材形式用于汽车、拖拉机、航空和机械工业,制造轴套和轴承衬垫,有汽车青铜之称。
铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、工业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
锡青铜是铸造收缩率小的有色金属合金,用来生产形状复杂、轮廓清晰、气密性要求不高的铸件。锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中十分耐蚀,广泛用于蒸汽锅炉和海船零件。含磷锡青铜具有良好的力学性能,可用作高精密工作母机的耐磨零件和弹性零件。含铅锡青铜常用作耐磨零件和滑动轴承。含锌锡青铜可作高气密性铸件。
锡青铜在电气、电子工业中应用广、用量大,占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线,电机和变压器的这种,开关以及印刷线路板 在机械和运输车辆制造中,用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。
锡青铜10-1(ZCuSn10Pb1):硬度高,耐磨性,不易产生咬死现象,有较好的铸造性能和切削加工性能,在大气和淡水中有良好的耐蚀性。可用于高负荷(20Mpa以下)和高滑动速度(8m/s)下工作的耐磨零件,如连杆、衬套、轴瓦、齿轮、蜗轮等。
ZCuSn10Pb5:耐腐蚀,特别对稀硫酸、盐酸和脂肪酸。结构材料,耐蚀、耐酸的配件以及破碎机衬套、轴瓦。
ZCuPb10Sn10:润滑性能,耐磨性能和耐蚀性能好,适合用作双金属铸造材料。车辆用轴承,负荷峰值达100Mpa的内燃机双金属轴瓦,以及活塞销套,磨擦片等。
ZCuPb15Sn8:在缺乏润滑剂和用水质润滑剂条件下,滑动性和自润滑性能好,易切削,铸造性能差,对稀硫酸耐蚀性能好。表面压力高,又有侧压力的轴承,可用来制造冷轧机的铜冷却管,耐冲击负荷达50Mpa的零件,内燃机的双金属轴瓦,主要用于大负荷达70Mpa的活塞销套,耐酸配件。
对于锡青铜棒,主要是在工业生产中更常见,锡青铜棒材料强度大,耐磨性也很好,用于机械零件和产品加工,这些方面更常见。
锡青铜板各合金元素的作用:
①锌(Zn):锌在合金中固溶性大,具有固溶强化作用。
②镍(Ni):提高合金的强度、韧性、抗脱锌性和应力腐蚀开裂性。③铅(Pb):增强润滑性,提高耐磨性,提高切削加工性,碎屑易碎,工件表面光滑。
④铝(Al):提高耐腐蚀性、热稳定性和强度,但过量(超过1%-2%)时会出现脆性。
⑤锰(Mn):提高耐腐蚀性、热稳定性和强度,但在过量(超过1%-2%)时会出现脆性。
⑥镁(Mg):微量镁降低铜的电导率,提高铜的耐高温氧化性,对铜也有脱氧作用。
⑦锡(SN):抑制脱锌,提高耐腐蚀性,特别是提高耐海水腐蚀性,因此锡黄铜被称为海军黄铜。
⑧铜(Cu):化学稳定性好,强度大,易熔接,耐腐蚀、可塑性、延展性、导热性和导电性高。
⑨铁(Fe):富铁相颗粒存在于超固溶性铁中,熔点高,可作为晶核细化晶粒,防止再结晶晶粒生长,从而提高合金的力学性能和工艺性能。
⑧硅(Si):提高强度和硬度,铸造流动性和焊接性,但塑性降低,如Si和Pb,可以减少摩擦因数。