C83600锡青铜(也称为85-5-5-5青铜)是一种应用极为广泛的铸造铜合金。下面为您详细解析其特性。
核心概况
C83600是美国UNS编号,对应中国的牌号是ZCuSn5Pb5Zn5(旧称5-5-5青铜),是一种含铅的锡青铜。它以其优异的铸造性、良好的机械性能、耐磨性和耐腐蚀性而著称,是工业上最常用的青铜材料之一。
详细特性分析
1.化学成分(典型值)
铜(Cu): 约 85% (基体)
锡(Sn): 约 5% (主要合金元素,提供强度、硬度和耐磨性)
铅(Pb): 约 5% (改善切削加工性和自润滑性,但降低力学性能)
锌(Zn): 约 5% (改善铸造流动性,部分替代昂贵的锡)
其他微量元素。
2.物理与机械性能
密度: 约 8.8 g/cm³。
抗拉强度: 中等,约 220 - 310 MPa(铸态)。
屈服强度: 约 110 - 150 MPa。
延伸率: 较好,约 10% - 20%,表明材料具有一定的韧性,能承受冲击。
硬度: 布氏硬度(HB)约 65 - 85。
弹性模量: 约 100 GPa。
3.核心特性与优点
优异的铸造性: 流动性非常好,收缩率低,能够铸造出形状复杂、轮廓清晰的薄壁铸件。气孔和疏松倾向小。
良好的耐磨性和减摩性: 锡元素形成的硬质相提高了耐磨性,而铅在磨损过程中可作为固体润滑剂,降低摩擦系数,使其非常适合做轴承、轴套、滑块等摩擦部件。
出色的切削加工性: 铅的加入使切屑易碎,刀具磨损小,表面光洁度高,切削加工评级可达80%(以易切削黄铜C36000为100%参考)。
耐腐蚀性: 对大气、淡水、海水以及非氧化性酸(如盐酸、硫酸的稀溶液)有良好的耐蚀性。耐海水腐蚀性能尤其突出。
一定的强度和韧性: 强度和韧性的结合使其能承受中等载荷和冲击。
压力致密性: 能够很好地承受压铸工艺,成品致密。
4.缺点与局限性
含铅: 不符合RoHS等环保指令,在饮用水系统、食品接触等有严格铅含量限制的领域应用受限。
力学性能上限不高: 不适合用于高载荷、高应力的关键结构件。相比不含铅的高锡青铜(如C90500),其强度和耐磨性稍逊。
耐高温性一般: 长期使用温度建议不超过250°C。
典型应用领域
正是由于其铸造、耐磨、易加工的完美平衡,C83600被广泛用于:
阀门与管件: 通用阀门、泵体、旋塞、法兰、管接头等。这是其最大的应用市场。
轴承与轴套: 中低速、中等载荷下的滑动轴承、衬套、止推垫圈。
齿轮与蜗轮: 不重要的传动齿轮、蜗轮,特别是需要润滑的场合。
一般机械零件: 支架、壳体、装饰件、耐磨板等。
艺术品与建筑五金: 利用其良好的铸造性制作雕塑、装饰件、门把手等。
与其他常见青铜的简要对比
vs C90300 / ZCuSn10Zn2(10-2青铜): C90300含锡更高(10%),不含铅,因此强度、硬度、耐磨性更高,但铸造性和切削性不如C83600,且成本更高。用于更重载的齿轮、轴承。
vs C93200 / ZCuSn8Pb4(8-4青铜): C93200是C83600的直接升级版,含锡更高(8%),铅稍低(4%)。强度和承载能力更好,是更重载轴承的首选,同时保持了良好的铸造和切削性。
vs C86300(锰青铜): C86300是高强度耐磨青铜,强度、硬度远超C83600,用于极重载、高冲击场合,如大型齿轮、矿山机械轴套,但铸造性和耐蚀性稍差。
总结
C83600(85-5-5-5)锡青铜是一种“全能型”的铸造青铜合金。 它在铸造性能、机械性能、耐磨减摩性能和切削加工性能之间取得了极佳的平衡,且成本相对可控。虽然因含铅而受到一些环保限制,强度也不是最高,但其综合性能和可靠性使其在通用机械、阀门制造、中载轴承等领域数十年来一直是无可争议的“标准”和“首选”材料。
选材关键: 当您的设计需要复杂铸件、良好的耐磨性和易于加工,且工作条件(载荷、速度、环境)处于中等水平时,C83600通常是一个安全且经济的选择。
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