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QSn4-4-4(铅锡青铜合金)

发布:sonhooalloy 浏览:6595次

QSn4-4-4铜合金的详细解答。它是中国国标(GB/T 5231)中的一种典型含铅锡青铜,在工业中应用非常广泛。

1. 牌号与成分

  • 牌号: QSn4-4-4

    • Q: 汉语拼音“青”字首字母,代表青铜。

    • Sn: 元素符号锡。

    • 4-4-4: 依次表示名义上锡(Sn)、锌(Zn)、铅(Pb)的平均含量百分比,均为约4%。

    • 对应国际标准牌号: C54400(美国ASTM标准)

  • 化学成分(GB/T 5231-2012 典型范围)

    • 锡(Sn): 3.0% ~ 5.0% —— 提高强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

    • 锌(Zn): 3.0% ~ 5.0% —— 作为脱氧剂,改善铸造和加工性能,部分固溶强化。

    • 铅(Pb): 3.5% ~ 4.5% —— 核心元素。以游离态细小颗粒分布于基体中,起到润滑、减摩和提高切削加工性的关键作用。

    • 铜(Cu): 余量(通常约88%)。

    • 杂质: 对磷(P)、铁(Fe)、锑(Sb)等有严格限制,以保证材料性能。

2. 主要性能特点

QSn4-4-4是一种以优良的冷加工性能和切削性能为核心,兼具良好耐磨和承载能力的工程材料。

  • 优异的切削加工性

    • 含铅量高,使其切削性能指数可达80%以上(以易切削黄铜HPb63-3为100%计),非常易于进行车、铣、钻等机械加工,能获得光洁的表面。

  • 良好的冷加工成型性

    • 与高锡含量的锡青铜(如QSn6.5-0.1)相比,QSn4-4-4的冷作硬化倾向较低,更适合进行冷冲压、冷镦、弯曲等冷成型工艺。

  • 出色的耐磨性和减摩性

    • 锡和锌固溶强化了铜基体,提供了足够的强度和硬度来承受载荷。

    • 铅粒子在摩擦过程中形成润滑膜,有效降低摩擦系数,防止与配对件粘着,特别适合做滑动轴承材料。

  • 足够的力学性能(典型值)

    • 状态: 常见为软态(M,退火)和硬态(Y,冷加工)。

    • 抗拉强度(Rm): 软态约≥340 MPa;硬态可达≥540 MPa。

    • 伸长率(A): 软态约≥35%;硬态约≥8%。

    • 硬度(HBW): 软态约70-90;硬态可达110-130。

  • 较好的耐腐蚀性

    • 保持了铜合金在大气、淡水、海水中的良好耐蚀性,尤其在蒸汽、海水环境中的抗蚀性优于纯铜和黄铜。

  • 物理性能

    • 密度约8.9 g/cm³。

    • 导电导热性一般,低于纯铜和黄铜。

    • 无磁性。

  • 工艺性能

    • 铸造性: 良好,可进行砂型、金属型铸造,但存在铅偏析倾向,需注意控制铸造工艺。

    • 焊接性: 较差,因铅的存在易产生热脆和焊缝气孔,通常不推荐焊接。

3. 主要缺点与限制

  1. 铅的毒性与环保限制

  2. 铅对人体和环境有害。在饮用水系统、食品接触、电子产品(受RoHS等指令限制)等领域已被无铅铜合金(如高锰铝青铜、铋青铜、硅青铜等)取代。

  3. 强度与耐热性有限

  4. 相较于铍青铜、铝青铜等高强度铜合金,其强度和高温性能较低。

  5. 对生产工艺要求高

  6. 铸造时需防止铅的严重偏析,以保证组织均匀和性能稳定。

4. 典型应用领域

因其优异的综合性能,QSn4-4-4主要应用于制造要求耐磨、易切削、能承受中高载荷和冷成型的零件:

  • 滑动轴承和轴套: 汽车、拖拉机、机床、矿山机械中的衬套、止推垫圈。

  • 阀门和管件: 水龙头、气体阀门、管接头。

  • 齿轮、蜗轮和摩擦轮: 适用于中速、中载的传动件。

  • 电器连接器与弹簧元件: 需要良好弹性和导电性的插孔、簧片(通常为硬态)。

  • 硬币和奖章: 一些国家的硬币曾使用此类合金。

  • 通用机械零件: 如衬套、圆盘、垫片、螺母等需要大量切削加工的部件。

总结

QSn4-4-4是一种经典的含铅易切削锡青铜。它的核心优势在于:极佳的切削加工性和冷成型性,配合良好的耐磨减摩特性,使其成为大批量生产复杂耐磨零件的理想材料。 然而,随着全球环保要求日益严格,其应用正逐渐受到限制,在新型无铅环保铜合金的竞争下,其使用领域需要进行谨慎的评估和选择。



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