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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,體積收縮很小;鑄錠中易出現錫的逆偏析,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;沖擊時不發生火花,無磁性、耐寒,并有極高的耐磨性。

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。

錫磷青銅牌號的意義

為什么牌號為QSn6.5-0.1,可能很多人會為這個問題,其實這個是根據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0.1%,銅(Cu)為余量

同樣的 QSn4-0.3 和 QSn7-0.2 這兩個也是用同樣的理解去看牌號的含量,但是實際的熔煉過程中總是會有一定的誤差范圍,每個牌號都會有一定的范圍標準 根據國標:

牌號:QSn6.5-0.1 標準:GB/T 4423-1992

化學成份: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)

牌號:QSn6.5-0.4 標準:GB/T 13808-1992

化學成分:Sn:6.0-7.0,Al:0.002 ,Zn:0.3,Fe:0.02,Pb:0.02,Ni:0.2,P:0.26-0.40 ,

Cu:余量,雜質:0.1

牌號:QSn7-0.2 標準:GB/T 2059-2000

化學成份: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)

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性,縮小結晶溫度范圍,減輕逆偏析。

列入現行中國國家標準中的錫鋅青銅牌號為QSn4-3,具有良好的彈性、耐磨性和抗磁性,可在冷態和熱態下壓力加工,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。

錫青銅是鑄造收縮率最小的有色金屬合金,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。

錫青銅在電氣、電子工業中應用最廣、用量最大,占總消費量一半以上。用于各種電纜和導線,電機和變壓器的這種,開關以及印刷線路板 在機械和運輸車輛制造中,用于制造工業閥門和配件、儀表、滑動軸承、模具、熱交換器和泵等。

在化學工業中廣泛應用于制造真空器、蒸餾鍋、釀造鍋等。

在國防工業中用以制造子彈、炮彈、槍炮零件等,每生產300萬發子彈,需用銅130-140噸。

在建筑工業中,用做各種管道、管道配件、裝飾器件等。