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ZCuSn3Zn11Pb4 磷青铜百科

发布:sonhooalloy 浏览:64606次

我们来详细解析一下 ZCuSn3Zn11Pb4 这种磷青铜的特性。

首先,从其牌号可以解读出基本信息:

  • Z:代表“铸造”。

  • Cu:基体为铜。

  • Sn3:含锡量约为3%。

  • Zn11:含锌量约为11%。

  • Pb4:含铅量约为4%。

  • 磷青铜:表明它是含有少量磷(通常作为脱氧剂残留,约0.02%~0.04%)的锡青铜。

它是一种高锌、含铅的铸造锡青铜,在中国国家标准(GB/T 1176)中属于常用的铸造铜合金。其特性是多种元素共同作用的结果,优缺点都非常鲜明。


核心特性

优点:

  1. 优异的耐磨性和减摩性

  2. 铅(Pb)的作用:合金中的铅以游离的软质点均匀分布在基体中。在摩擦过程中,这些软质点可以起到润滑作用,减少摩擦系数,同时也能储存润滑油脂,从而显著提高材料的耐磨性和抗咬合能力。

  3. 锡(Sn)的作用:少量的锡溶入铜中形成固溶体,提高了基体的强度和硬度,为铅质点提供了坚固的支撑。

  4. 极佳的切削加工性能

  5. 这是该材料最突出的优点之一。游离的铅破坏了材料的连续性,使切屑容易碎断,极大地改善了切削性能。其切削加工性能等级为(通常可达90%,以易切削黄铜HPb63-3为100%作参考),非常适合制作需要复杂机加工的零件。

  6. 良好的铸造性能和流动性

  7. 锌(Zn)的加入显著降低了熔融金属的粘度,提高了合金液的流动性和充型能力。这使得它适合铸造形状复杂、薄壁的零件,铸件表面光洁,气密性较好。

  8. 较好的耐腐蚀性

  9. 继承了铜合金的基本特性,在大气、淡水、海水以及许多非氧化性酸、碱、盐溶液中具有优于钢铁的耐腐蚀性,尤其耐海水冲刷腐蚀。

  10. 成本相对较低

  11. 相比高锡青铜(如ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuSn10P1),其锡含量较低,而锌含量高(锌比锡便宜得多),因此原材料成本具有明显优势。

缺点和局限性:

  1. 力学强度较低

  2. 由于锡含量低,固溶强化效果有限,且含有大量软质铅点和锌,导致其抗拉强度、硬度和屈服强度在所有铸造青铜中属于较低水平。不适合用于高负载、高应力的关键结构件。

  3. 耐高温性能差

  4. 铅的熔点低(327°C),当工作温度较高时,铅点会软化甚至熔化,严重削弱其力学性能和耐磨性。因此一般只能在200°C以下的环境中使用。

  5. 对焊接不友好

  6. 铅的存在会导致焊接时产生热裂纹,并且锌的蒸发会产生气孔,因此该合金的焊接性很差,通常不推荐焊接。

  7. 环保与健康考虑

  8. 铅是一种有毒重金属。在制造、机械加工(产生含铅粉尘)以及最终产品应用于可能与食品、饮用水接触的场合时,需要特别谨慎。现代无铅化趋势下,其应用受到一定限制。


主要应用领域

基于其“易加工、耐磨、低成本但强度不高”的特性,它主要应用于中低速、中低载荷下的耐磨零件和一般结构件

  • 通用机械:齿轮、轴套、滑块、衬套、螺母、法兰等。

  • 船舶制造:海水泵的叶轮、活塞、低压阀体及配件。

  • 泵阀工业:低压阀门的阀体、阀盖、泵壳等。

  • 日常器具:水龙头主体、装饰铸件等。


与相似牌号的简单对比

  • vs. ZCuSn5Pb5Zn5 (5-5-5青铜)

    • ZCuSn3Zn11Pb4的强度、硬度更低,但铸造流动性、切削性和成本优势更明显。5-5-5青铜综合性能更均衡,应用更广泛。

  • vs. ZCuSn10P1 (10-1磷青铜)

    • 两者完全不同等级。ZCuSn10P1是典型的高强度、高耐磨、高弹性材料,用于重要轴承、齿轮等,但成本高,切削性较差。ZCuSn3Zn11Pb4是其低成本、易加工的替代选择,用于要求不高的场合。

  • vs. 铸造黄铜 (如ZCuZn25Al6Fe3Mn3)

    • 黄铜的强度更高,承载能力更强,但减摩性和耐腐蚀性(尤其是脱锌腐蚀)通常不如锡青铜。

总结

ZCuSn3Zn11Pb4是一种经济型、高切削性、耐磨的铸造铅锡青铜。 它的核心优势在于易于铸造成复杂形状,并且后续机加工成本极低,同时保证了足够的耐磨和耐蚀性。其最大短板是力学强度低和耐温性差。

在选材时,如果您的部件需要复杂的铸造和大量机加工,工作条件为低速、低负荷,且对成本敏感,那么ZCuSn3Zn11Pb4是一个非常合适的选择。 如果对强度、环保(无铅)或高温性能有要求,则需要考虑其他牌号的铜合金。



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