ZCuZn33Pb2是中国国家标准中的一种铸造铅黄铜。以下是其详细特性分析:
Z:代表“铸造”。
Cu:基体元素为铜。
Zn33:锌含量约为 33%。
Pb2:铅含量约为 2%。
因此,它是一种以铜锌合金为基,通过添加铅来改善某些性能的铸造合金。
铜:余量
锌:约 30.0 - 36.0%
铅:约 1.5 - 2.5%
杂质:含有少量锡、铁、铝、锰、硅等,但总量严格控制。
优异的切削加工性:
这是其最突出的优点。合金中添加的铅在组织中以游离的细小颗粒状存在,起到了润滑和断屑的作用。
使得该材料在车、铣、钻等机加工过程中,切削阻力小,刀具寿命长,加工表面光洁度好,非常适合大批量生产精密零件。
良好的铸造性能:
流动性好,填充铸型的能力强,适合制造形状复杂、壁厚不均的铸件。
收缩率相对较低,能获得尺寸精度较高的铸件。
热裂倾向较小。
良好的耐磨性与自润滑性:
铅颗粒在摩擦过程中可形成润滑膜,减少了与配对材料的粘着和磨损,特别适用于低速、低负荷的滑动摩擦工况。
一定的耐腐蚀性:
在大气、淡水、海水中有较好的耐蚀性,优于普通碳钢。但对酸性介质、氨水等的耐蚀性较差。
机械强度较低:
属于中低强度材料。铅的加入会割裂合金基体,导致抗拉强度、硬度和塑性(延伸率)均不高。
典型力学性能(砂型铸造):
抗拉强度:约 ≥250 MPa
屈服强度:约 ≥100 MPa
延伸率:约 ≥12%
布氏硬度:HBW 约 ≥70
不适用于高温和重载场合:
铅的熔点低(327℃),在较高温度下会软化,导致合金整体强度和耐磨性急剧下降。
承载能力有限,不适合用作高应力结构件。
潜在的环境与健康问题:
铅是一种有毒重金属。在生产(熔炼、机加工产生含铅粉尘)、使用(接触食品、饮用水)和废弃处理环节需要特别注意,符合环保法规。
由于其卓越的切削性和良好的铸造性能,ZCuZn33Pb2广泛用于制造对强度要求不高、但需要复杂形状和精密尺寸的耐磨、耐蚀零部件,特别是需要进行大量机加工的零件:
阀门和水暖部件:水龙头阀体、管接头、水表壳体等。
齿轮和蜗轮:低速、轻负荷传动用的齿轮、蜗轮。
轴承和轴套:低速、低负荷的滑动轴承、衬套。
汽车、拖拉机零件:化油器部件、仪表零件等。
一般机械零件:复杂的五金件、装饰件、锁具零件等。
铸造:可采用砂型、金属型或离心铸造。熔炼时需注意铅的挥发和氧化,需做好通风和覆盖保护。
热处理:通常不进行强化热处理,因为热处理对铅黄铜的强化效果不明显。一般只进行退火以消除铸造应力。
机加工:是其优势工序,可采用较高的切削速度和进给量。
焊接:焊接性很差。铅的存在易导致热裂纹和产生有毒烟气,一般不推荐焊接。
ZCuZn33Pb2是一种以牺牲部分机械强度为代价,换取极佳切削加工性和良好铸造性能的铸造铅黄铜。
选择它时,应优先考虑以下场景:
零件形状复杂,需要铸造成形。
后续机加工量大,要求高生产效率和好的表面质量。
工作条件为低速、轻负荷的摩擦或一般耐蚀环境。
对材料成本较为敏感(相比高锡青铜等更便宜)。
在现代制造业中,出于环保考虑,其在饮用水接触领域的应用已逐渐被无铅铜合金(如硅黄铜、铋黄铜)所替代,但在其他不直接涉及健康风险的工业领域,它仍是一种经济实用的重要材料。