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。
對于錫青銅棒,主要是在工業生產中更常見,錫青銅棒材料強度大,耐磨性也很好,用于機械零件和產品加工,這些方面更常見。
錫青銅棒的優點
(1)銅合金具有的物理化學性能,純銅具有的導電性、導熱性和導熱性。銅和銅合金具有較強的抗大氣和水腐蝕性。銅是一種抗磁性材料。
(2)加工性能好,塑性好,冷熱成型方便,鑄銅合金鑄造性能好。
(3)具有的減摩性(如青銅和部分黃銅)、彈性和部分黃銅)、彈性和疲勞性(如鈹青銅等)。
錫青銅板各合金元素的作用:
①鋅(Zn):鋅在合金中固溶性大,具有固溶強化作用。
②鎳(Ni):提高合金的強度、韌性、抗脫鋅性和應力腐蝕開裂性。③鉛(Pb):增強潤滑性,提高耐磨性,提高切削加工性,碎屑易碎,工件表面光滑。
④鋁(Al):提高耐腐蝕性、熱穩定性和強度,但過量(超過1%-2%)時會出現脆性。
⑤錳(Mn):提高耐腐蝕性、熱穩定性和強度,但在過量(超過1%-2%)時會出現脆性。
⑥鎂(Mg):微量鎂降低銅的電導率,提高銅的耐高溫氧化性,對銅也有脫氧作用。
⑦錫(SN):抑制脫鋅,提高耐腐蝕性,特別是提高耐海水腐蝕性,因此錫黃銅被稱為海軍黃銅。
⑧銅(Cu):化學穩定性好,強度大,易熔接,耐腐蝕、可塑性、延展性、導熱性和導電性高。
⑨鐵(Fe):富鐵相顆粒存在于超固溶性鐵中,熔點高,可作為晶核細化晶粒,防止再結晶晶粒生長,從而提高合金的力學性能和工藝性能。
⑧硅(Si):提高強度和硬度,鑄造流動性和焊接性,但塑性降低,如Si和Pb,可以減少摩擦因數。
以錫為主要合金元素的青銅。含錫量一般在3~14%之間,主要用于制作彈性元件和耐磨零件。變形錫青銅的含錫量不超過 8%,有時還添加磷、鉛、鋅等元素。磷是良好的脫氧劑,還能改善流動性和耐磨性。錫青銅中加鉛可改善可切削性和耐磨性,加鋅可改善鑄造性能。這種合金具有較高的力學性能、減磨性能和耐蝕性,易切削加工,釬焊和焊接性能好,收縮系數小,無磁性??捎镁€材火焰噴涂和電弧噴涂制備青銅襯套、軸套、抗磁元件等涂層。尺寸規格有Ф1.6mm、Ф2.3mm。具有較高的強度、耐蝕性和優良的鑄造性能,長期以來廣泛應用于各工業部門中。
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