合金元素和雜質對錫青銅會有哪些影響呢? 錫青銅:以錫為主要合金元素的青銅。含錫量一般在3~14%之間,主要用于制作彈性元件和耐磨零件。變形錫青銅的含錫量不超過8%,有時還添加磷、鉛、鋅等元素。磷是良好的脫氧劑,還能改善流動性和耐磨性。錫青銅中加鉛可改善可切削性和耐磨性,加鋅可改善鑄造性能。這種合金具有較高的力學性能、減磨性能和耐蝕性,易切削加工,釬焊和焊接性能好,收縮系數(shù)小,無磁性??捎镁€材火焰噴涂和電弧噴涂制備青銅襯套、軸套、抗磁元件等涂層。尺寸規(guī)格有Ф1.6mm、Ф2.3mm。具有較高的強度、耐蝕性和優(yōu)良的鑄造性能,長期以來廣泛應用于各工業(yè)部門中。
合金元素和雜質對錫青銅會有哪些影響呢?
1、磷
可改善錫青銅的工藝性能和力學性能。錫磷青銅廣泛用作彈性材料。
磷在錫青銅的α固溶體中的溶解度并不大,并隨含錫量的增加和溫度的降低而減小。含磷大于0.5%的錫磷青銅,凝固時,在637℃發(fā)生包晶反應,所以這種青銅熱加工溫度不宜超過637℃,否則會產生脆熱。因此,加工錫磷青銅中的含錫量不應大于0.5%。
當磷含量超過0.3%時,合金組織中會出現(xiàn)銅和銅的磷化物所組成的共晶體。磷化物有高的硬度、耐磨性和良好的研磨性,與δ相在一起,創(chuàng)造了軸承合金所需的條件,所以在鑄造耐磨錫青銅時,磷含量可高達1.2%。
磷是銅合金的良好脫氧劑,能增加錫青銅的流動性,但加大反偏析程度。磷提高錫青銅的強度、硬度、彈性極限、彈性模量和疲勞強度。細晶粒的錫磷青銅加工材具有比粗晶粒加工材更高的強度、彈性模量和疲勞強度,但塑性略低。在200~260℃經1~2h退火,可進一步提高加工制品的強度、塑性、彈性極限和彈性模量,并增加錫磷青銅的彈性穩(wěn)定性。
2、鋅
鋅是錫青銅的一個常用的添加元素。鋅能大量溶解于銅—錫合金的α固溶體中。含鋅的加工錫青銅均具有單相α固溶體組織。
鋅對錫青銅的組織和力學性能無明顯影響,但能改善合金的流動性,減小結晶溫度范圍,減輕錫青銅的反偏析。在加工錫磷青銅中,含鋅量少于2%,不會產生有害影響。
3、鉛
鉛實際上不固溶于錫青銅,它以單獨相存在,呈黑色夾雜物分布在枝晶之間,其分布不易均勻,加鎳可以改善鉛的分布,并能細化組織。
鉛降低錫青銅的摩擦系數(shù),顯著改善合金耐磨性和切削加工型,當降低力學性能。在銅—錫—鉛合金中加入3%~5%鋅可進一步提高力學性能。
4、鎳
在含錫量小于8%的合金的固溶體中,可溶解一定數(shù)量的鎳,若增加含鎳量,會使合金中出現(xiàn)新的脆性相、降低塑性,使塑性加工性能變壞。某些含鎳的錫青銅可用固溶處理及隨后時效的方法,提高合金的強度和硬度。
錫青銅中添加鎳可減小結晶溫度間隔,提高鑄件的致密性,減少偏析、改善加工性能,提高力學性能和耐磨性。在錫青銅中加入0.25%以下的鎳,能細化晶粒,略提高力學性能。
5、錳
錳降低錫在α相固溶體中的溶解度,含適量錳的錫青銅可借固溶處理和時效來提高強度和硬度。在熔化時,錳易產生氧化物,降低合金的流動性,使鑄造性能變壞。
6、鐵
少量的鐵可細化錫青銅的晶粒,顯著延緩再結晶,提高強度和硬度。但鐵含量超過0.05%時,會出現(xiàn)過多的含鐵相,顯著降低耐蝕性,并使工藝性能變壞,故加工錫青銅允許含鐵量為0.02%~0.05%。
7、鈦
鈦與錫形成固溶于銅的TiSn化合物,其數(shù)量隨鈦含量的增加而增多。鈦提高錫青銅加工材退火后的硬度和軟化溫度,亦能使合金產生明顯的硬化效果。
8、鈹
鈹與錫形成金屬間化合物,并使銅—錫—鈹合金具有明顯的沉淀硬化現(xiàn)象。
9、鋯、鈮、硼
微量鋯、鈮、硼可改善錫青銅的力學性能和冷、熱態(tài)塑性加工性能。
10、鋁、鎂、硅
少量的鋁、鎂、硅能溶入銅—鋅合金的α固溶體,提高合金的力學性能。但它們在熔鑄時易氧化生成難熔氧化物,而降低錫青銅的流動性和強度。