錫青銅,是以錫為主要合金元素的青銅。除了含有3%~14%錫,此外還常常加入磷、鋅、鉛等元素。是人類應用早的合金,至今已有約4000年的使用歷史。它耐蝕、耐磨,有較好的力學性能和工藝性能,并能很好地焊接和釬焊,沖擊時不產生火花。
早在公元前3000年以前,人們就開始制造和使用銅。但是,煉銅制成的物件太軟,容易彎曲,并且很快就鈍。接著人們發現把錫摻到銅里去制成銅錫合金——青銅。青銅器件的熔煉和制作比純銅容易的多,比純銅堅硬(假如把錫的硬度值定為5,那么銅的硬度就是30,而青銅的硬度則是100~150),歷史上稱這個時期為青銅時代。
我國戰國時代的著作《周禮·冬官·辀人》總結了熔煉青銅的經驗,講述青銅鑄造各種不同物件采用銅和錫的不同比例:“金有六齊(方劑)。六分其金(銅)而錫居一,謂之鐘鼎之齊;五分其金而錫居一,謂之斧斤之齊;四分其金而錫居一,謂之戈戟之齊;三分其金而錫居一,謂之大刃之齊;五分其金而錫居二,謂之削殺矢(箭)之齊;金錫半,謂之鑒(鏡子)燧(利用鏡子聚光取火)之齊。”這表明在3000多年前,我國勞動人民已經認識到,用途不同的青銅器所要求的性能不同,用以鑄造青銅器的金屬成分比例也應有所不同。
青銅由于堅硬,易熔,能很好的鑄造成型,在空氣中穩定,因而即使在青銅時代以后的鐵器時代里,也沒有喪失它的使用價值。例如在公元前約280年,歐洲愛琴海中羅得島上羅得港口矗立的青銅太陽神,高達46米,其手指高度超過成人身高。
錫青銅除了含有3%~14%錫,此外還常常加入磷、鋅、鉛等元素。是人類應用早的合金,至今已有約4000年的使用歷史。它耐蝕、耐磨,有較好的力學性能和工藝性能,并能很好地焊接和釬焊,沖擊時不產生火花。分為加工錫青銅和鑄造錫青銅。用于壓力加工的錫青銅含錫量低于6%~7%,鑄造錫青銅的含錫量為10%~14%。常用牌號有QSn4-3,QSn4.4-2.5,QSn7-O.2,ZQSn10,ZQSn5-2-5,ZQSN6-6-3等。錫青銅是鑄造收縮率小的有色金屬合金,可用來生產形狀復雜、輪廓清晰、氣密性要求不高的鑄件。錫青銅在大氣、海水、淡水和蒸汽中十分耐蝕,廣泛用于蒸汽鍋爐和海船零件。含磷錫青銅具有良好的力學性能,可用作高精密工作母機的耐磨零件和彈性零件。含鉛錫青銅常用作耐磨零件和滑動軸承,含鋅錫青銅可作高氣密性鑄件。
錫磷青銅
磷是銅合金的良好脫氧劑,可增加合金的流動性,改善錫青銅的工藝和力學性能,但加大逆偏析程度。
錫青銅中磷的極限溶解度為0.15%,過多時將形成a+δ+Cu3P三元共晶,熔點為628℃,熱軋時易產生熱脆性,只能冷加工。因此,變形錫青銅中含磷量不應大于0.5%,熱加工時,磷應小于0.25%。
含磷錫青銅是有名的彈性材料,在加工時,控制冷加工前的晶粒大小和加工后的低溫退火很有必要。細晶粒加工材的強度、彈性模量和疲勞強度比其粗晶粒加工材為高,但塑性較低。冷加工材在200~260℃經1~2h低溫退火、產生退火硬化效應,可進一步提高制品的強度、塑性、彈性極限和彈性模量,并增加彈性的穩定性。
現已列入中國國家標準中的含磷錫青銅共4個牌號。錫(Sn)×其中
QSn6.5-0.1合金主要制作彈性元件特別是電導性好的彈簧接觸片,儀器儀表中的耐磨零件和抗磁元件等;Qsn6.5一0.4合金主要用于造紙、化工和食品等工業制造金屬網,也用于制造耐磨和彈簧零件;
QSn7-0.2合金用于在中等的載荷和滑動速度下承受摩擦的零件,如軸承、軸套、渦輪等,亦可制造彈性元件和其他機械電氣零件;
QSn4-0.3合金用于生產壓力表中的各種管材,作敏感元件,有壓力表青銅之稱。
錫鋅鉛青銅
鉛實際不固溶于銅錫合金中,它以單相、呈黑色夾雜物分布在枝晶間。鑄錠中鉛分布不易均勻,通常加入少量鎳可改善其分布,并細化組織。鉛降低錫青銅的摩擦系數,改善耐磨性和切削性,但略降低力學性能。
在銅錫鉛合金中常加入3%~5%的鋅,以再提高力學性能。
加入0.02%~0.1%鋯或0.02%~0.1%硼,特別是加入0.02%~0.2%稀土元素能細化鉛質點,使之分布均勻,以改善含鉛錫青銅的組織、鑄造和力學性能。
列入現行中國國家標準的錫鋅鉛青銅有QSn4-4-2.5和QSn4-4-4兩個牌號,具有高的耐磨性、易切削加工,主要以板、帶材形式用于汽車、拖拉機、航空和機械工業,制造軸套和軸承襯墊,有汽車青銅之稱。
銅是與人類關系非常密切的有色金屬,被廣泛地應用于電氣、輕工、機械制造、建筑工業、工業等領域,在我國有色金屬材料的消費中僅次于鋁。
錫青銅是鑄造收縮率小的有色金屬合金,用來生產形狀復雜、輪廓清晰、氣密性要求不高的鑄件。錫青銅在大氣、海水、淡水和蒸汽中十分耐蝕,廣泛用于蒸汽鍋爐和海船零件。含磷錫青銅具有良好的力學性能,可用作高精密工作母機的耐磨零件和彈性零件。含鉛錫青銅常用作耐磨零件和滑動軸承。含鋅錫青銅可作高氣密性鑄件。