錫青銅
所屬類別 : 其他機(jī)械工程相關(guān)
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(shí)還添加磷、鉛、鋅等元素。磷是良好的脫氧劑，還能改善流動(dòng)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(xué)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(shù)小，無磁性。可用線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(guī)格有Ф1.6mm、Ф2.3mm。具有較高的強(qiáng)度、耐蝕性和優(yōu)良的鑄造性能，長(zhǎng)期以來廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門中。

基本信息
中文名稱
錫青銅
外文名稱
Tin bronze

所含元素
磷、鉛、鋅等

簡(jiǎn)史

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(fā)現(xiàn)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(jiān)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(gè)時(shí)期為青銅時(shí)代。

我國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的著作《周禮·冬官·辀人》總結(jié)了熔煉青銅的經(jīng)驗(yàn)，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(guó)勞動(dòng)人民已經(jīng)認(rèn)識(shí)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(yīng)有所不同。

青銅由于堅(jiān)硬，易熔，能很好的鑄造成型，在空氣中穩(wěn)定，因而即使在青銅時(shí)代以后的鐵器時(shí)代里，也沒有喪失它的使用價(jià)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(dá)46米，其手指高度超過成人身高。

特性

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(yīng)用最早的合金，至今已有約4000年的使用歷史。它耐蝕、耐磨，有較好的力學(xué)性能和工藝性能，并能很好地焊接和釬焊，沖擊時(shí)不產(chǎn)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(hào)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最小的有色金屬合金，可用來生產(chǎn)形狀復(fù)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(xué)性能，可用作高精密工作母機(jī)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(dòng)軸承，含鋅錫青銅可作高氣密性鑄件。

錫青銅的凝固范圍大，枝晶偏析嚴(yán)重;凝固時(shí)不易形成集中縮孔，體積收縮很小;鑄錠中易出現(xiàn)錫的逆偏析，嚴(yán)重時(shí)鑄錠表面可見到白色斑點(diǎn)(8相析出)，甚至出現(xiàn)富錫顆粒，一般稱為錫汗(tinsweat)，改進(jìn)鑄造方法和工藝條件可減輕逆偏析程度;液態(tài)合金中，錫易生成硬脆的夾雜物SnO2，熔煉要充分脫氧，防止由于夾雜物引起的合金力學(xué)性能的降低;對(duì)過熱和氣體的敏感性很小，能很好地焊接和釬焊;沖擊時(shí)不發(fā)生火花，無磁性、耐寒，并有極高的耐磨性。

分類

工業(yè)錫青銅錫青銅是工業(yè)上使用的重要銅合金。為改善其鑄造、力學(xué)和耐磨性能，以及節(jié)約錫，在錫青銅中加入磷、鋅、鉛等合金元素。因而可把錫青銅分為錫磷青銅、錫鋅青銅和錫鋅鉛三類。

錫磷青銅

磷是銅合金的良好脫氧劑，可增加合金的流動(dòng)性，改善錫青銅的工藝和力學(xué)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(shí)將形成a+δ+Cu3P三元共晶，熔點(diǎn)為628℃，熱軋時(shí)易產(chǎn)生熱脆性，只能冷加工。因此，變形錫青銅中含磷量不應(yīng)大于0.5%，熱加工時(shí)，磷應(yīng)小于0.25%。

含磷錫青銅是有名的彈性材料，在加工時(shí)，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(xì)晶粒加工材的強(qiáng)度、彈性模量和疲勞強(qiáng)度比其粗晶粒加工材為高，但塑性較低。冷加工材在200~260℃經(jīng)1~2h低溫退火、產(chǎn)生退火硬化效應(yīng)，可進(jìn)一步提高制品的強(qiáng)度、塑性、彈性極限和彈性模量，并增加彈性的穩(wěn)定性。

現(xiàn)已列入中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的含磷錫青銅共4個(gè)牌號(hào)。錫(Sn)×其中

QSn6.5-0.1合金主要制作彈性元件特別是電導(dǎo)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(yè)制造金屬網(wǎng)，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(dòng)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(jī)械電氣零件;

QSn4-0.3合金用于生產(chǎn)壓力表中的各種管材，作敏感元件，有壓力表青銅之稱。

錫磷青銅牌號(hào)的意義

為什么牌號(hào)為QSn6.5-0.1，可能很多人會(huì)為這個(gè)問題，其實(shí)這個(gè)是根據(jù)錫磷青銅的含量不同來命名的，比如

QSn6.5-0.1的理論意義:含錫(Sn)6.5%，含鋅(Zn)+其他雜質(zhì)0.1%，銅(Cu)為余量

同樣的 QSn4-0.3 和 QSn7-0.2 這兩個(gè)也是用同樣的理解去看牌號(hào)的含量，但是實(shí)際的熔煉過程中總是會(huì)有一定的誤差范圍，每個(gè)牌號(hào)都會(huì)有一定的范圍標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)國(guó)標(biāo):

牌號(hào):QSn6.5-0.1 標(biāo)準(zhǔn):GB/T 4423-1992

化學(xué)成份:銅 Cu :余量，錫 Sn :6.0~7.0，鉛 Pb:≤0.02 ，磷 P:0.10~0.25 ，鋁 Al:≤0.002，

鐵 Fe:≤0.05 ，硅 Si :≤0.002，銻 Sb :≤0.002，鉍 Bi:≤0.002 注:≤0.1(雜質(zhì))

牌號(hào):QSn6.5-0.4 標(biāo)準(zhǔn):GB/T 13808-1992

化學(xué)成分:Sn:6.0-7.0，Al:0.002 ，Zn:0.3，F(xiàn)e:0.02，Pb:0.02，Ni:0.2，P:0.26-0.40 ，

Cu:余量，雜質(zhì):0.1

牌號(hào):QSn7-0.2 標(biāo)準(zhǔn):GB/T 2059-2000

化學(xué)成份:銅 Cu :余量，錫 Sn :6.0~8.0，鉛 Pb:≤0.02，磷 P:0.10~0.25，

鋁 Al:≤0.01，鐵 Fe:≤0.05，硅 Si :≤0.02，銻 Sb :≤0.002，鉍 Bi:≤0.002，注:≤0.15(雜質(zhì))

錫鋅青銅

鋅大量溶解于銅錫合金中，在變形錫青銅中鋅的加入量一般不大于4%。鋅能改善合金的流動(dòng)性，縮小結(jié)晶溫度范圍，減輕逆偏析。

列入現(xiàn)行中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的錫鋅青銅牌號(hào)為QSn4-3，具有良好的彈性、耐磨性和抗磁性，可在冷態(tài)和熱態(tài)下壓力加工，易于焊接和釬焊，切削性較好，在大氣和淡水、海水中抗蝕性良好，用于各種彈性元件以及管配件、化工器械、耐磨零件和抗磁零件等。

錫鋅鉛青銅

鉛實(shí)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(xì)化組織。鉛降低錫青銅的摩擦系數(shù)，改善耐磨性和切削性，但略降低力學(xué)性能。

在銅錫鉛合金中常加入3%~5%的鋅，以再提高力學(xué)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(xì)化鉛質(zhì)點(diǎn)，使之分布均勻，以改善含鉛錫青銅的組織、鑄造和力學(xué)性能。

列入現(xiàn)行中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的錫鋅鉛青銅有QSn4-4-2.5和QSn4-4-4兩個(gè)牌號(hào)，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(jī)、航空和機(jī)械工業(yè)，制造軸套和軸承襯墊，有汽車青銅之稱。

應(yīng)用

銅是與人類關(guān)系非常密切的有色金屬，被廣泛地應(yīng)用于電氣、輕工、機(jī)械制造、建筑工業(yè)、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域，在我國(guó)有色金屬材料的消費(fèi)中僅次于鋁。

錫青銅是鑄造收縮率最小的有色金屬合金，用來生產(chǎn)形狀復(fù)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(xué)性能，可用作高精密工作母機(jī)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(dòng)軸承。含鋅錫青銅可作高氣密性鑄件。

錫青銅在電氣、電子工業(yè)中應(yīng)用最廣、用量最大，占總消費(fèi)量一半以上。用于各種電纜和導(dǎo)線，電機(jī)和變壓器的這種，開關(guān)以及印刷線路板 在機(jī)械和運(yùn)輸車輛制造中，用于制造工業(yè)閥門和配件、儀表、滑動(dòng)軸承、模具、熱交換器和泵等。

在化學(xué)工業(yè)中廣泛應(yīng)用于制造真空器、蒸餾鍋、釀造鍋等。

在國(guó)防工業(yè)中用以制造子彈、炮彈、槍炮零件等，每生產(chǎn)300萬發(fā)子彈，需用銅130-140噸。

在建筑工業(yè)中，用做各種管道、管道配件、裝飾器件等。