CuZn39Sn 是一種含錫的高鋅黃銅,成分范圍為銅 59%-61%、鋅 38%-40%、錫 0.8%-1.2%,雜質總含量≤0.5%。39% 的鋅形成 β 相基體,1% 左右的錫通過固溶強化和析出強化,使合金的耐磨性比普通高鋅黃銅提升 40%,抗拉強度達 600-630MPa,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核心,錫與銅形成 Cu?Sn 強化相,這些直徑 3-5μm 的顆粒均勻分布在 β 基體中,顯著提升了合金的硬度和耐磨性。某齒輪廠生產(chǎn)的 CuZn39Sn 直齒輪,模數(shù) 2.5mm,在 2000r/min 轉速下運行 8000 小時,齒面磨損量僅 0.08mm,使用壽命是 CuZn39 齒輪的 1.5 倍。其抗咬合性能優(yōu)異,在邊界潤滑條件下,臨界滑動速度達 2.2m/s,某軋機的傳動軸套采用該合金后,在短時缺油工況下仍能正常運轉而不發(fā)生咬死。
39% 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 55%,某船舶推進器的 CuZn39Sn 軸套經(jīng)熱模鍛后,尺寸精度達 IT9 級,表面粗糙度 Ra1.6μm,無需后續(xù)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 0.015mm,某水泵葉輪在含沙水流中運行 3 年,無明顯空泡腐蝕,流量衰減率≤3%。
力學性能滿足重載傳動需求,屈服強度 350-380MPa,延伸率 16%-19%,能承受中等沖擊載荷。某破碎機的偏心軸套在 400N 沖擊下,無裂紋且變形量≤0.04mm。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,某液壓閥的閥芯經(jīng)擠壓后,直線度誤差≤0.3mm/m,確保與閥套的精密配合。
制備工藝需控制錫的均勻分布,工頻感應爐熔煉時(溫度 1050℃),錫以純錫塊形式加入,攪拌 30 分鐘避免偏析。鑄造采用金屬型,冷卻速度 50℃/s,晶粒尺寸控制在 35μm 以下。熱軋后經(jīng) 460℃退火 1.5 小時,消除應力并促進強化相均勻析出。
應用集中在耐磨傳動部件:船舶的軸套、齒輪;軋機的傳動軸套、牌坊襯套;礦山機械的破碎機軸瓦;液壓系統(tǒng)的閥芯等,兼顧高強度與耐磨性。
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