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ZCuSn5Pb5Zn5 青铜百科

发布:sonhooalloy 浏览:654132次

ZCuSn5Pb5Zn5 是中国国家标准(GB/T 1176-2013)中的铸造锡青铜牌号,它通常被称为 5-5-5锡青铜85-5-5-5青铜(即Cu≈85%,Sn、Pb、Zn各≈5%)。在国际上,它对应美国的 C83600(俗称“Ounce Metal”)和英国的 LG2 等牌号。

这是一种应用极其广泛的铸造磷青铜,其特性在强度、耐磨性、耐腐蚀性和工艺性之间取得了非常好的平衡。

以下是其详细特性分析:

一、核心化学成分(名义成分)

  • :剩余部分(约85%)

  • :4.0% ~ 6.0% - 提高强度、硬度和耐腐蚀性,尤其是耐海水腐蚀。

  • :4.0% ~ 6.0% - 关键元素。改善切削加工性(使切屑易断),提供自润滑性,提高耐磨性和密封性(能填充微小孔隙)。

  • :4.0% ~ 6.0% - 作为脱氧剂,提高铸造流动性,并能在一定程度上提升强度和耐腐蚀性。

  • :通常 ≤ 0.05% - 少量残留,作为脱氧剂,有助于提高金属液的流动性,对硬度略有贡献。

二、主要特性

优点:

  1. 优异的铸造性能

  2. 流动性好:熔融金属能很好地填充复杂模具型腔,适合铸造形状复杂、薄壁的零件。

  3. 缩松倾向低:凝固收缩率相对较小,铸件致密性好。

  4. 抗热裂性:在凝固和冷却过程中抵抗开裂的能力较好。

  5. 良好的机械性能(综合性能好)

  6. 兼具一定的强度、硬度和适中的韧性。其典型抗拉强度约为 200 MPa,屈服强度约 100 MPa,延伸率约 20%。属于中等强度级别的铸造青铜。

  7. 硬度适中,具有良好的耐磨性和抗疲劳性。

  8. 出色的耐腐蚀性

  9. 对大气、淡水、海水、蒸汽以及非氧化性酸(如稀硫酸、盐酸)、盐类溶液、有机酸等介质有良好的抗腐蚀能力。

  10. 特别适用于船舶、海洋工程、化工等潮湿和腐蚀性环境。

  11. 卓越的切削加工性和自润滑性

  12. 铅的功劳:弥散分布的铅颗粒使材料在切削时非常“爽脆”,刀具磨损小,加工表面光洁度高。这使其成为最适合机加工的铸造铜合金之一。

  13. 铅还能在摩擦表面形成润滑膜,降低摩擦系数,提高耐磨性和抗咬合性(避免与配合零件“粘死”)。

  14. 优良的耐磨性和抗咬合性

  15. 与钢、铸铁等配对时,具有良好的摩擦学性能,常用于制作轴承、轴套、蜗轮等耐磨件。不易与对磨件发生冷焊。

缺点:

  1. 强度与硬度上限:其强度和硬度低于含锡量更高的青铜(如ZCuSn10P1)或铝青铜(如ZCuAl10Fe3)。不适用于承受极高载荷或冲击的场合。

  2. 铅元素的环境与健康考虑

  3. 在熔炼和加工过程中需注意铅烟防护。

  4. 不适用于接触饮用水系统的部件(有严格的铅溶出限制),通常有专门的“无铅青铜”或低铅青铜替代。

  5. 废弃铸件需按含铅材料处理。

  6. 工作温度限制:长期工作温度不宜超过 250°C。在更高温度下,强度和硬度会显著下降。

三、典型应用领域

凭借其“全能”的特性,它在众多领域得到了广泛应用:

  • 阀门与管件:泵壳、阀体、旋塞、法兰等(耐压、耐蚀、易加工密封面)。

  • 通用机械:齿轮、蜗轮、衬套、轴承、轴套、耐磨板等。

  • 船舶与海洋工程:海水泵、螺旋桨、航海仪器零件、船用阀门等。

  • 化工设备:耐腐蚀泵、搅拌器零件、管道配件等。

  • 艺术品与建筑五金:历史建筑修复、装饰铸件、高品质门把手和锁具等。

四、与其他常用青铜的简要对比

  • vs. ZCuSn10P1(10-1锡青铜):ZCuSn10P1的强度、硬度、耐磨性更高(被称为“高强度锡青铜”),但铸造性能和切削性稍差,成本也更高。ZCuSn5Pb5Zn5更经济、工艺性更好。

  • vs. ZCuAl10Fe3(铝青铜):铝青铜具有高得多的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性(尤其耐冲刷腐蚀),但铸造更困难,切削性较差。ZCuSn5Pb5Zn5在复杂铸件和需要精加工的场景更有优势。

  • vs. 黄铜:ZCuSn5Pb5Zn5的强度、耐腐蚀性(尤其耐脱锌腐蚀)和耐磨性普遍优于普通铸造黄铜。

总结

ZCuSn5Pb5Zn5(5-5-5磷青铜)是一种综合性能极其均衡的铸造铜合金。 它最大的特点是“没有明显短板”:铸造性好、耐腐蚀、易于机加工、又有足够的强度和良好的耐磨性。这使得它成为产量最大、用途最广的铸造青铜材料之一,尤其适合制造形状复杂、需承受中等载荷、要求良好耐磨耐蚀性并需进行精密机加工的零件。在选择时,主要需要考虑其强度是否满足要求,以及铅元素是否符合具体应用领域的环保和健康规定。



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