CuZn28Sn 是一種以鋅為主要合金元素并添加錫的多元黃銅,成分范圍為銅 69%-71%、鋅 27%-29%、錫 1%-2%,雜質(zhì)總含量≤0.5%。28% 的高鋅含量形成以 β 相為主的組織,配合 1%-2% 錫的強(qiáng)化作用,使合金抗拉強(qiáng)度達(dá) 580-630MPa,布氏硬度 160-180HB,成為機(jī)械傳動(dòng)中耐磨部件的理想材料。
錫元素的加入是其性能提升的關(guān)鍵,錫能與銅形成硬脆的 Cu?Sn 相,這些直徑 3-5μm 的顆粒均勻分布在 β 基體中,使耐磨性比普通高鋅黃銅提高 30%。某齒輪廠(chǎng)生產(chǎn)的 CuZn28Sn 斜齒輪,模數(shù) 3mm,在 1500r/min 轉(zhuǎn)速下運(yùn)行 6000 小時(shí),齒面磨損量?jī)H 0.1mm,比 CuZn28 齒輪延長(zhǎng)壽命 50%。其抗咬合性能優(yōu)異,在無(wú)潤(rùn)滑條件下,臨界滑動(dòng)速度達(dá) 1.8m/s,某紡織機(jī)械的傳動(dòng)蝸桿采用該合金后,在缺油工況下仍能短期運(yùn)行而不發(fā)生咬死現(xiàn)象。
28% 鋅形成的 β 相賦予合金良好的熱加工性,熱鍛溫度 820℃時(shí),單道次變形量可達(dá) 60%,某船舶推進(jìn)器的 CuZn28Sn 槳轂經(jīng)熱模鍛后,尺寸精度達(dá) IT10 級(jí),表面粗糙度 Ra1.6μm,無(wú)需加工即可裝配。在耐蝕性方面,該合金在淡水環(huán)境中表現(xiàn)穩(wěn)定,年腐蝕速率 0.018mm,某水泵葉輪在含沙水流中運(yùn)行 2 年,無(wú)明顯空泡腐蝕,流量衰減率≤4%。
力學(xué)性能滿(mǎn)足重載需求,屈服強(qiáng)度 320-360MPa,延伸率 15%-18%,能承受中等沖擊載荷。某破碎機(jī)的偏心軸套在 300N 沖擊下,無(wú)裂紋且變形量≤0.05mm。加工性能需匹配高溫工藝,熱擠壓溫度 800℃,可生產(chǎn)復(fù)雜截面型材,某液壓閥的閥桿經(jīng)擠壓后,直線(xiàn)度誤差≤0.5mm/m,確保閥芯配合精度。
制備工藝需控制錫的分布,工頻感應(yīng)爐熔煉時(shí)(溫度 1050℃),錫以純錫塊形式加入,攪拌 25 分鐘避免偏析。鑄造采用金屬型,冷卻速度 40℃/s,晶粒尺寸控制在 40μm 以下。熱軋后經(jīng) 450℃退火 1 小時(shí),消除應(yīng)力并穩(wěn)定 β 相組織。
應(yīng)用集中在耐磨傳動(dòng)部件:船舶的推進(jìn)器槳轂、傳動(dòng)齒輪;紡織機(jī)械的蝸桿、羅拉;礦山機(jī)械的破碎機(jī)軸套;液壓系統(tǒng)的閥芯,兼顧高強(qiáng)度與耐磨性。
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