QSn4-3是一种经典的锡磷青铜合金,在中国国家标准中属于加工青铜。以下是其详细的成分、性能及应用介绍。
元素 | 锡 (Sn) | 锌 (Zn) | 磷 (P) | 铜 (Cu) | 杂质总和 |
含量 (wt.%) | 3.5 ~ 4.5 | 2.7 ~ 3.3 | 0.03 ~ 0.35 | 余量 | ≤ 1.1 |
成分解读:
锡(Sn):主要合金元素。能显著提高合金的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性(特别是抗大气和海水腐蚀)。
锌(Zn):作为辅助元素,起到脱氧和少量固溶强化作用。它可以改善合金的铸造性能和流动性,并部分替代昂贵的锡,降低成本。
磷(P):重要的脱氧剂和强化元素。能有效脱除熔体中的氧,提高合金的弹性极限、疲劳强度和耐磨性。
铜(Cu):基体元素,提供良好的导电、导热基础和塑性。
QSn4-3综合了强度、弹性、耐磨性和耐腐蚀性,是一种应用广泛的弹性材料。
A. 力学性能(以软态和硬态为例)
抗拉强度 (Rm):
软态 (O): ≥ 290 ~ 340 MPa
硬态 (H): ≥ 540 ~ 690 MPa
伸长率 (A):
软态 (O): ≥ 35% ~ 40%
硬态 (H): ≥ 2% ~ 4%
硬度 (HB):
软态 (O): 约 60 ~ 80 HB
硬态 (H): 约 160 ~ 200 HB
弹性性能:具有良好的弹性和较低的弹性后效,适合制作中等载荷的弹性元件。
B. 物理性能
密度:约 8.8 g/cm³
导电率:约为纯铜的15%~20%,属于中低导电合金。
导热系数:较低,约为纯铜的25%~30%。
热膨胀系数:约 18.0 × 10⁻⁶ /K(20-300℃)。
熔点:约 1010℃。
C. 工艺性能
加工性:极佳。具有优异的冷、热加工性能,可以进行轧制、拉伸、冲压、弯曲等成型操作。特别是冷加工硬化效果显著,可通过加工硬化大幅提高强度。
切削性:一般。与铅黄铜(如HPb59-1)相比,其切削性能较差,但比纯铜好。
焊接性:软钎焊和硬钎焊性能良好,但气体保护焊和电阻焊性能一般。
耐腐蚀性:在大气、淡水、海水以及非氧化性酸(如稀硫酸、柠檬酸)中具有优良的耐蚀性。但在氨、氯离子和氧化性酸(如硝酸)环境中耐蚀性较差。
D. 突出特性总结
高强度与良好弹性的结合:尤其适合弹簧类零件。
优异的耐磨性:是制造轴承、轴套等耐磨件的理想材料。
良好的耐腐蚀性:适用于多种腐蚀环境。
出色的冷成型能力:便于复杂形状零件的加工。
基于以上性能,QSn4-3常用于以下产品:
弹性元件:各种弹簧、簧片、膜片、波纹管。
耐磨零件:轴承、轴套、齿轮、涡轮、衬套、抗磨垫片。
化工设备:泵零件、阀门配件、过滤器。
电工器材:导电弹簧、插接件、开关零件(对导电和弹性有双重要求的场合)。
其他:造纸工业用刮刀、耐磨垫圈、艺术品及货币铸造等。
带材、板材、条材
箔材
管材、棒材
线材(弹簧线)
与QSn6.5-0.1比较:QSn4-3的锡含量更低,成本更低,弹性极限和疲劳强度略逊于高锡磷青铜QSn6.5-0.1,但仍有足够性能且加工性更好。
与黄铜比较:比普通黄铜(如H62、H65)具有更高的强度、耐磨性和耐腐蚀性,特别是抗应力腐蚀开裂能力更强,但价格更高。
使用注意:不适用于高温(>200℃)和高强度(需要极高屈服强度)的极端工况。
总而言之,QSn4-3是一种性能均衡、加工性优异、用途广泛的锡磷青铜,在需要兼顾弹性、耐磨和耐腐蚀的机械和仪表部件中占有重要地位。