以锡为主要合金元素的青铜。含锡量一般在3~14%之间,主要用于制作弹性元件和耐磨零件。变形锡青铜的含锡量不超过 8%,有时还添加磷、铅、锌等元素。磷是良好的脱氧剂,还能改善流动性和耐磨性。锡青铜中加铅可改善可切削性和耐磨性,加锌可改善铸造性能。这种合金具有较高的力学性能、减磨性能和耐蚀性,易切削加工,钎焊和焊接性能好,收缩系数小,无磁性。可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备青铜衬套、轴套、抗磁元件等涂层。
锡青铜除了含有3%~14%锡,此外还常常加入磷、锌、铅等元素。是人类应用最早的合金,至今已有约4000年的使用历史。它耐蚀、耐磨,有较好的力学性能和工艺性能,并能很好地焊接和钎焊,冲击时不产生火花。分为加工锡青铜和铸造锡青铜。用于压力加工的锡青铜含锡量低于6%~7%,铸造锡青铜的含锡量为10%~14%。锡青铜是铸造收缩率最小的有色金属合金,可用来生产形状复杂、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。
锡青铜的凝固范围大,枝晶偏析严重;凝固时不易形成集中缩孔,体积收缩很小;铸锭中易出现锡的逆偏析,严重时铸锭表面可见到白色斑点(8相析出),甚至出现富锡颗粒,一般称为锡汗(tinsweat),改进铸造方法和工艺条件可减轻逆偏析程度;液态合金中,锡易生成硬脆的夹杂物SnO2,熔炼要充分脱氧,防止由于夹杂物引起的合金力学性能的降低;对过热和气体的敏感性很小,能很好地焊接和钎焊;冲击时不发生火花,无磁性、耐寒,并有极高的耐磨性。
锡青铜的凝固范围大,枝晶偏析严重;凝固时不易形成集中缩孔,体积收缩很小;铸锭中易出现锡的逆偏析,严重时铸锭表面可见到白色斑点(8相析出),甚至出现富锡颗粒,一般称为锡汗(tinsweat),改进铸造方法和工艺条件可减轻逆偏析程度;液态合金中,锡易生成硬脆的夹杂物SnO2,熔炼要充分脱氧,防止由于夹杂物引起的合金力学性能的降低;对过热和气体的敏感性很小,能很好地焊接和钎焊;冲击时不发生火花,无磁性、耐寒,并有极高的耐磨性。
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。
锡青铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,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。
铸造锡青铜的化学成分 |
|
| 铸造锡青铜的化学成分 合金牌号 | 合金名称 | 化学成分(%) | 锡 | 锌 | 铅 | 磷 | 镍 | 铜 | ZCuSn3Zn8Pb6Ni1 | 3—8—6—1锡青铜 | 2.0~4.0 | 6.0~9.0 | 4.0~7.0 | | 0.5~1.5 | 其余 | ZCuSn3Zn11Pb4 | 3—11—4锡青铜 | 2.0~4.0 | 9.0~13.0 | 3.0~6.0 | | | 其余 | ZCuSn5Pb5Zn5 | 3—5—5锡青铜 | 4.0~6.0 | 4.0~6.0 | 4.0~6.0 | | | 其余 | ZCuSn10Pb1 | 10—1锡青铜 | 9.0~11.5 | | | 0.5~1.0 | | 其余 | ZCuSn10Pb5 | 10—5锡青铜 | 9.0~11.0 | | 4.0~6.0 | | | 其余 | ZCuSn10Zn2 | 10—2锡青铜 | 9.0~11.0 | 1.0~3.0 | | | | 其余 |
|
| 铸造锡青铜的主要特性和应用举例 |
|
合金牌号 | 主要特性 | 应用举例 | ZCuSn3Zn8Pb6Ni1 | 耐磨性较好,易加工,铸造性能好,气密性较好、耐腐蚀,可在流动海水下工作 | 在各种液体燃料以及海水、淡水和蒸汽(≤225℃)中工作的零件,压力不大于2.5MPa的阀门和管配件 | ZCuSn3Zn11Pb4 | 铸造性能好,易加工,耐腐蚀 | 海水、淡水、蒸汽中,压力不大于2.5MPa的管配件 | ZCuSn5Pb5Zn5 | 耐磨性和耐蚀性好,易加工,铸造性能和气密性较好 | 在较高负荷,中等滑动速度下工作的耐磨耐腐蚀零件,如轴瓦、衬套、缸套、活塞离合器、泵件压盖以及蜗轮等 | ZCuSn10Pb1 | 硬度高,耐磨性极好,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 | ZCuSn10Zn2 | 耐蚀性、耐磨性和切削加工性能好,铸造性能好,铸件致密性较高,气密性较好 | 在中等及较高负荷和小滑动速度下工作的重要管配件,以及阀、旋塞、泵体、齿轮、叶轮和蜗轮等 |
|

