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CuSn12高锡青铜合金百科

发布:sonhooalloy 浏览:56750次

CuSn12(或称锡青铜12)是一种典型的高锡青铜合金,其化学成分大致为 铜(Cu)88%锡(Sn)12%。它是青铜家族中非常重要的一类工程材料,以其独特的性能组合而著称。

以下是CuSn12合金的主要特性:

核心特性概述

  • 高强度与高硬度:尤其在高锡含量下,其强度和硬度在铜合金中名列前茅。

  • 卓越的耐磨性:是其最突出的优点,特别适用于摩擦工况。

  • 良好的耐腐蚀性:对大气、海水以及许多化学介质(特别是非氧化性酸)的腐蚀有良好抵抗能力。

  • 较差的冷加工性:由于高锡带来的脆性,通常以铸态使用。

  • 优良的铸造性能与切削性能


详细特性分析

1. 机械性能

  • 高强度与高硬度:锡作为主要的固溶强化元素,显著提高了铜的强度和硬度。CuSn12在铸态或经过适当热处理后,具有很高的承载能力。

  • 低摩擦系数 & 卓越的耐磨性:这是它被称为“耐磨青铜”或“轴承青铜”的根本原因。它特别适合在重载、低速条件下工作,与淬硬钢轴配对时表现优异,具有良好的跑合性和抗咬合性。

  • 疲劳强度较好:适用于承受交变载荷的部件。

  • 弹性模量较高:约110-120 GPa。

2. 物理与化学性能

  • 耐腐蚀性:在大气、淡水、海水以及蒸汽中的耐腐蚀性很好,优于大多数钢和黄铜。对稀的非氧化性酸(如硫酸、盐酸)也有一定抵抗力,但不耐氨水和氧化性酸(如硝酸)。

  • 导电导热性:远低于纯铜,但仍有一定的导热性,有助于在摩擦过程中散热。

  • 无磁性

  • 收缩率较低:铸造时不易产生缩孔。

3. 工艺性能

  • 铸造性能优异:流动性好,偏析倾向小,能获得结构致密、形状复杂的铸件。这是CuSn12最主要的加工形态

  • 切削加工性能良好:虽硬但易于切削。

  • 冷加工性能差:高锡含量导致材料室温下很脆,难以进行轧制、拉伸等冷塑性变形。通常不作为变形合金(如板、带、棒)使用

  • 焊接和钎焊性能尚可,但比纯铜差。


典型应用领域

基于其耐磨、耐蚀和高强度的特性,CuSn12主要应用于:

  • 重型轴承、轴套、衬套:特别是在低速、高负载或难以润滑的恶劣工况下(如矿山机械、船舶螺旋桨轴承、水轮机导向轴套)。

  • 耐磨零件:齿轮、蜗轮、涡轮、阀门部件、导向板、机床导轨等。

  • 耐蚀结构件:泵壳、叶轮、管道配件、海上平台装备等接触海水或腐蚀性介质的部件。

  • 艺术铸件与历史文物修复:因其良好的铸造性能和历史渊源。


重要注意事项与对比

  • 与低锡青铜的对比:低锡青铜(如CuSn5、CuSn8)的韧性、冷加工性更好,但硬度、强度和耐磨性不如CuSn12。

  • 与磷青铜的对比:磷青铜(如CuSn8P)因添加磷,具有更高的弹性极限、疲劳强度和更好的耐磨性,常用于弹簧和精密轴承。CuSn12的承载能力和耐磨性更突出。

  • 脆性问题:设计和使用时需注意其脆性,避免承受剧烈的冲击载荷。

  • 成本:锡是昂贵金属,因此CuSn12成本较高。

  • 对应牌号

    • 中国:ZCuSn12(铸造),旧牌号为ZQSn12。

    • 欧洲:CC481K(铸)、CW451K(加工)。

    • 美国:C90700(铸)。

    • 德国:G-CuSn12(铸)。

总结

CuSn12是一种以铸造工艺成型、以牺牲韧性和冷加工性为代价,换取极高强度、硬度和卓越耐磨耐蚀性能的高锡青铜。 它是解决重载、低速摩擦和特定腐蚀环境工程问题的经典材料选择,尤其在重型机械和船舶工业中有着不可替代的地位。在材料选型时,需根据具体的载荷、速度、腐蚀环境和成本进行综合考量。



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