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(yīng)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(xué)性能和工藝性能,并能很好地焊接和釬焊,沖擊時不產(chǎn)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(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(zhàn)國時代的著作《周禮·冬官·辀人》總結(jié)了熔煉青銅的經(jīng)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?!边@表明在3000多年前,我國勞動人民已經(jīng)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(yīng)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(wěn)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。
錫青銅的凝固范圍大,枝晶偏析嚴重;凝固時不易形成集中縮孔,體積收縮很?。昏T錠中易出現(xiàn)錫的逆偏析,嚴重時鑄錠表面可見到白色斑點(8相析出),甚至出現(xiàn)富錫顆粒,一般稱為錫汗(tinsweat),改進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;對過熱和氣體的敏感性很小,能很好地焊接和釬焊;沖擊時不發(fā)生火花,無磁性、耐寒,并有的耐磨性。
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。
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、機械制造、建筑工業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)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(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。
錫青銅在電氣、電子工業(yè)中應(yīng)用廣、用量大,占總消費量一半以上。用于各種電纜和導(dǎo)線,電機和變壓器的這種,開關(guān)以及印刷線路板 在機械和運輸車輛制造中,用于制造工業(yè)閥門和配件、儀表、滑動軸承、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。
錫青銅是鑄造收縮率小的有色金屬合金,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的耐磨零件和彈性零件。
錫青銅10-1(ZCuSn10Pb1):硬度高,耐磨性,不易產(chǎn)生咬死現(xiàn)象,有較好的鑄造性能和切削加工性能,在大氣和淡水中有良好的耐蝕性??捎糜诟哓摵桑?0Mpa以下)和高滑動速度(8m/s)下工作的耐磨零件,如連桿、襯套、軸瓦、齒輪、蝸輪等。
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(yīng)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(wěn)定性和強度,但過量(超過1%-2%)時會出現(xiàn)脆性。
⑤錳(Mn):提高耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性和強度,但在過量(超過1%-2%)時會出現(xiàn)脆性。
⑥鎂(Mg):微量鎂降低銅的電導(dǎo)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(xué)穩(wěn)定性好,強度大,易熔接,耐腐蝕、可塑性、延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)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(jié)晶晶粒生長,從而提高合金的力學(xué)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(shù)。