ZCuZn21Al5FeMn2典型应用21-5-2-2铅黄铜铸造标准

ZCuZn21Al5FeMn2（21-5-2-2铅黄铜）

ZCuZn21Al5FeMn2 铸造铜合金国家标准（GB/T 1176-2013）：

成分与合金设计逻辑
主要元素作用：
元素    功能
Cu    基体，提供导电性及塑性。
Zn    提高铸造流动性、强度，降低熔点（Zn含量>20%时属高锌黄铜）。
Al    形成致密氧化膜（Al₂O₃），增强耐蚀性；与Cu形成β相，提高强度、硬度。
Fe    细化晶粒，抑制锌的挥发，提高耐磨性。
Mn    提升高温强度、耐海水腐蚀性，抑制脱锌腐蚀。
典型成分范围（推测）：
Cu: 余量（约70-72%）

Zn: 20-22%

Al: 4.5-5.5%

Fe: 1.5-2.5%

Mn: 1.8-2.2%

杂质（Pb、Sn等）: ≤0.5%

材料特性
优点：
高强耐磨：

抗拉强度（铸态）：≥500 MPa

硬度（HB）：120-160

耐腐蚀性：

耐海水、蒸汽及弱酸环境（Al、Mn协同作用）。

抗脱锌腐蚀（Mn抑制Zn选择性溶解）。

铸造性能好：Zn改善流动性，适合复杂铸件。

高温性能：Mn、Fe增强高温稳定性（工作温度≤300℃）。

缺点：
加工性差：高Al、Fe含量导致切削困难（需硬质合金刀具）。

脆性风险：过量β相（Cu-Zn-Al）可能引发脆性，需控制冷却速度。

成本较高：Al、Mn的加入增加熔炼复杂度。

典型应用
船舶与海洋工程：

螺旋桨、海水泵壳体、船用阀门。

耐腐蚀结构件：

化工管道法兰、热交换器铸件。

耐磨部件：

轴承衬套、齿轮、矿山机械耐磨衬板。

高温部件：

蒸汽系统配件、内燃机增压器叶片。

铸造工艺要点
熔炼：
设备：中频感应炉（需覆盖木炭或玻璃熔剂防止Zn挥发）。

加料顺序：

先熔Cu，加入Fe、Mn（防止氧化）。

升温后加入Zn（控制温度≤1000℃以减少Zn挥发）。

最后加入Al（减少氧化烧损）。

脱氧：采用磷铜合金（0.05-0.1% P）。

浇注：
温度：950-1050℃（根据壁厚调整，薄件取上限）。

模具：砂型铸造（复杂件）或金属型铸造（高表面质量要求件）。

补缩：设置冒口或冷铁控制缩松。

热处理（可选）：
均匀化退火：600-650℃×2-4h，消除偏析。

时效处理：250-300℃×3-6h，提高硬度和尺寸稳定性。