錫青銅,是以錫為主要合金元素的青銅。除了含有3%~14%錫,此外還常常加入磷、鋅、鉛等元素。是人類應(yīng)用早的合金,至今已有約4000年的使用歷史。它耐蝕、耐磨,有較好的力學(xué)性能和工藝性能,并能很好地焊接和釬焊,沖擊時不產(chǎn)生火花。
早在公元前3000年以前,人們就開始制造和使用銅。但是,煉銅制成的物件太軟,容易彎曲,并且很快就鈍。接著人們發(fā)現(xiàn)把錫摻到銅里去制成銅錫合金——青銅。青銅器件的熔煉和制作比純銅容易的多,比純銅堅硬(假如把錫的硬度值定為5,那么銅的硬度就是30,而青銅的硬度則是100~150),歷史上稱這個時期為青銅時代。
我國戰(zhàn)國時代的著作《周禮·冬官·辀人》總結(jié)了熔煉青銅的經(jīng)驗,講述青銅鑄造各種不同物件采用銅和錫的不同比例:“金有六齊(方劑)。六分其金(銅)而錫居一,謂之鐘鼎之齊;五分其金而錫居一,謂之斧斤之齊;四分其金而錫居一,謂之戈戟之齊;三分其金而錫居一,謂之大刃之齊;五分其金而錫居二,謂之削殺矢(箭)之齊;金錫半,謂之鑒(鏡子)燧(利用鏡子聚光取火)之齊?!边@表明在3000多年前,我國勞動人民已經(jīng)認(rèn)識到,用途不同的青銅器所要求的性能不同,用以鑄造青銅器的金屬成分比例也應(yīng)有所不同。
青銅由于堅硬,易熔,能很好的鑄造成型,在空氣中穩(wěn)定,因而即使在青銅時代以后的鐵器時代里,也沒有喪失它的使用價值。例如在公元前約280年,歐洲愛琴海中羅得島上羅得港口矗立的青銅太陽神,高達(dá)46米,其手指高度超過成人身高。
錫鋅青銅
鋅大量溶解于銅錫合金中,在變形錫青銅中鋅的加入量一般不大于4%。鋅能改善合金的流動性,縮小結(jié)晶溫度范圍,減輕逆偏析。
列入現(xiàn)行中國國家標(biāo)準(zhǔn)中的錫鋅青銅牌號為QSn4-3,具有良好的彈性、耐磨性和抗磁性,可在冷態(tài)和熱態(tài)下壓力加工,易于焊接和釬焊,切削性較好,在大氣和淡水、海水中抗蝕性良好,用于各種彈性元件以及管配件、化工器械、耐磨零件和抗磁零件等。
錫鋅鉛青銅
鉛實際不固溶于銅錫合金中,它以單相、呈黑色夾雜物分布在枝晶間。鑄錠中鉛分布不易均勻,通常加入少量鎳可改善其分布,并細(xì)化組織。鉛降低錫青銅的摩擦系數(shù),改善耐磨性和切削性,但略降低力學(xué)性能。
在銅錫鉛合金中常加入3%~5%的鋅,以再提高力學(xué)性能。
加入0.02%~0.1%鋯或0.02%~0.1%硼,特別是加入0.02%~0.2%稀土元素能細(xì)化鉛質(zhì)點,使之分布均勻,以改善含鉛錫青銅的組織、鑄造和力學(xué)性能。
列入現(xiàn)行中國國家標(biāo)準(zhǔn)的錫鋅鉛青銅有QSn4-4-2.5和QSn4-4-4兩個牌號,具有高的耐磨性、易切削加工,主要以板、帶材形式用于汽車、拖拉機(jī)、航空和機(jī)械工業(yè),制造軸套和軸承襯墊,有汽車青銅之稱。
錫青銅是人類冶煉歷史悠久的金屬合金,早可追溯到距今五千多年以前,早的錫青銅一般是用作制造生活器具、祭祀用品和兵器用途,后來人們發(fā)現(xiàn)它具有耐蝕、耐磨,有較好的力學(xué)性能和工藝性能,并能很好地焊接和釬焊,沖擊時不產(chǎn)生火花,所以逐漸也將其用作機(jī)械零部件。
對于錫青銅棒,主要是在工業(yè)生產(chǎn)中更常見,錫青銅棒材料強(qiáng)度大,耐磨性也很好,用于機(jī)械零件和產(chǎn)品加工,這些方面更常見。