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% 錫的強化作用,使合金抗拉強度達 580-630MPa,布氏硬度 160-180HB,成為機械傳動中耐磨部件的理想材料。
錫元素的加入是其性能提升的關鍵,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%。某齒輪廠生產(chǎn)的 CuZn28Sn 斜齒輪,模數(shù) 3mm,在 1500r/min 轉速下運行 6000 小時,齒面磨損量僅 0.1mm,比 CuZn28 齒輪延長壽命 50%。其抗咬合性能優(yōu)異,在無潤滑條件下,臨界滑動速度達 1.8m/s,某紡織機械的傳動蝸桿采用該合金后,在缺油工況下仍能短期運行而不發(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,單道次變形量可達 60%,某船舶推進器的 CuZn28Sn 槳轂經(jīng)熱模鍛后,尺寸精度達 IT10 級,表面粗糙度 Ra1.6μm,無需加工即可裝配。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行 2 年,無明顯空泡腐蝕,流量衰減率≤4%。
力學性能滿足重載需求,屈服強度 320-360MPa,延伸率 15%-18%,能承受中等沖擊載荷。某破碎機的偏心軸套在 300N 沖擊下,無裂紋且變形量≤0.05mm。加工性能需匹配高溫工藝,熱擠壓溫度 800℃,可生產(chǎn)復雜截面型材,某液壓閥的閥桿經(jīng)擠壓后,直線度誤差≤0.5mm/m,確保閥芯配合精度。
制備工藝需控制錫的分布,工頻感應爐熔煉時(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,消除應力并穩(wěn)定 β 相組織。
應用集中在耐磨傳動部件:船舶的推進器槳轂、傳動齒輪;紡織機械的蝸桿、羅拉;礦山機械的破碎機軸套;液壓系統(tǒng)的閥芯,兼顧高強度與耐磨性。
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