銅合金鑄造性能

1、職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源庫(kù)銅合金鑄件鑄造技術(shù)課程教案銅合金的鑄造性能制作人：韓小峰陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院銅合金的鑄造性能一、銅合金的分類(lèi)銅合金可以分為鑄造銅合金和變形銅合金。同時(shí)鑄造銅合金有分為鑄造純銅和高銅合金、鑄造青銅、鑄造黃銅、鑄造銅鎳合金。鑄造青銅又包含錫請(qǐng)銅、鉛青銅、鋁青銅和鈹青銅。鑄造黃銅分為黃銅和多元黃銅。常見(jiàn)的銅合金的牌號(hào)及其化學(xué)成分（GB 11761987）如表1所示。表1 銅合金的牌號(hào)及其化學(xué)成分二、銅合金相圖在鑄造上的應(yīng)用1.查取金屬元素及合金的熔點(diǎn)制定熔煉工藝時(shí)，首先要查看零件圖右下角標(biāo)題欄內(nèi)合金的牌號(hào)，依據(jù)牌號(hào)查取化學(xué)成分。如ZCuSn3Zn8Pb6Ni1

2、其名稱(chēng)為3861錫青銅。其化學(xué)成分分別為Sn：2.04.0%，Zn：6.09.0%，Pb：4.07.0%，Ni：0.51.5%。查取CuSn相圖，可知Cu的熔點(diǎn)為1083，Sn熔點(diǎn)為231.8。查取CuZn相圖，可知Zn的熔點(diǎn)為419.5。查取CuPb相圖，可知Pb的熔點(diǎn)為327.5。查取CuNi相圖，可知Ni的熔點(diǎn)為1453。如果是二元合金，在相圖中還可以查取相應(yīng)成分的合金熔點(diǎn)。2.了解結(jié)晶溫度范圍寬窄晶溫度范圍是指液相線與固相線之間的溫度差。結(jié)晶溫度范圍的寬窄，與合金的凝固方式有關(guān)，結(jié)晶溫度范圍寬，傾向于糊狀凝固，有縮松傾向。結(jié)晶溫度范圍窄，傾向于逐層凝固，有縮孔傾向，需要設(shè)置冒口，對(duì)鑄造

3、工藝會(huì)產(chǎn)生影響。3.鑄件熱處理的基本依據(jù)合金相圖本身反應(yīng)的就是溫度、成分與組織的關(guān)系，通過(guò)相圖可以初步確定合金的鑄態(tài)組織、熱處理加熱的溫度，組織轉(zhuǎn)變規(guī)律。這對(duì)于制定鑄件熱處理工藝規(guī)范有一定的指導(dǎo)意義。 幾種常見(jiàn)的銅合金相圖如圖1-3所示圖1 Cu-Sn二元平衡相圖圖2 Cu-Al二元平衡相圖圖3 Cu-Pb二元平衡相圖三、合金鑄造性能評(píng)價(jià)合金鑄造性能包括流動(dòng)性、收縮性、吸氣性、偏析性、夾雜性。1.流動(dòng)性合金的流動(dòng)性是指液態(tài)合金自身的流動(dòng)能力，屬于合金的一種主要鑄造性能。良好的流動(dòng)性不僅易于鑄造出薄而復(fù)雜的鑄件，而且也利于鑄件在凝固時(shí)的補(bǔ)縮以及氣體和非金屬夾雜物的逸出和上浮。反之流動(dòng)性差的合金，

4、易使鑄件上出現(xiàn)澆不足、冷隔、氣孔、夾渣和縮孔等缺陷影響流動(dòng)性的因素包括內(nèi)因和外因。內(nèi)因包括合金的種類(lèi)、成分、結(jié)晶溫度范圍和結(jié)晶特征、液態(tài)合金的粘度、結(jié)晶潛熱和導(dǎo)熱系數(shù)等物理參數(shù)對(duì)流動(dòng)性也有影響。一般粘度越大，結(jié)晶潛熱越小和導(dǎo)熱系數(shù)越小，其流動(dòng)性越差。外因包括：鑄造條件如造型材料、涂料層等，鑄件結(jié)構(gòu)如鑄件壁厚、鑄件大小以及復(fù)雜程度等。澆注溫度及過(guò)熱程度等。2.流動(dòng)性合金收縮是鑄件中產(chǎn)生縮孔、縮松、應(yīng)力、變形、和冷裂、熱烈等缺陷的根本原因。因此為了獲得尺寸精確、內(nèi)部致密的健全鑄件，必須了解其收縮特性。3收縮性合金收縮是鑄件中產(chǎn)生縮孔、縮松、應(yīng)力、變形、和冷裂、熱烈等缺陷的根本原因。因此為了獲得尺寸

5、精確、內(nèi)部致密的健全鑄件，必須了解其收縮特性。4.吸氣性吸氣性是指金屬吸入氣體的能力。金屬液中的氣體，會(huì)造成鑄件內(nèi)部的氣孔缺陷。金屬液中的氣體有析出性氣體、侵入性氣體和反應(yīng)性氣體，相應(yīng)的，鑄件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生析出性氣孔、侵入性氣孔和反應(yīng)性氣孔。銅合金熔煉過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生許多氣孔，同常通過(guò)精煉予以去除。5.夾雜性熔煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多夾雜物，夾雜物包括氧化物、氮化物、硫化物等，主要來(lái)自于爐料、氧化、溶劑、爐襯等。銅合金熔煉過(guò)程中，必須通過(guò)精煉方法將夾雜物予以去除。 四、黃銅與青銅的鑄造性能1.鑄造錫青銅的鑄造性能（1）結(jié)晶溫度范圍寬。錫青銅的結(jié)晶溫度范圍較寬（200以上），呈糊狀凝固，枝晶結(jié)晶，具有較大的

6、縮松傾向，鑄態(tài)組織比較疏松。流動(dòng)性較差，需要開(kāi)設(shè)較大的澆口。（2）反偏析嚴(yán)重。反偏析是鑄造錫青銅鑄件常見(jiàn)的缺陷，鑄件表面會(huì)出現(xiàn)白色顆粒狀的富錫分泌物，俗稱(chēng)“冒錫汗”。防止反偏析的方法有放置冷鐵，加強(qiáng)激冷，提高冷卻速度。加入鋅元素，減小結(jié)晶溫度范圍。加強(qiáng)精煉除氣，減少含氣量。（3）錫青銅熔煉工藝較簡(jiǎn)單。主要元素錫不易氧化和蒸發(fā)，在各類(lèi)青銅中錫青銅的氧化傾向小。不用底注式的澆鑄系統(tǒng)，不需要設(shè)置復(fù)雜的擋渣系統(tǒng)，一般采用雨淋式澆口，對(duì)于形狀不復(fù)雜的中、小件可用簡(jiǎn)單的壓邊澆口。（4）收縮性較小。錫青銅的線收縮率約為1.21.6，是銅合金中最小的，所以鑄造內(nèi)應(yīng)力小、冷裂傾向小，適于形狀復(fù)雜鑄件或藝術(shù)品鑄造。（5）錫青銅中的雜質(zhì)元素危害較大。錫青銅中的Al、Si、Mg會(huì)形成難熔氧化物，彌散分布，降低流動(dòng)性，難以去除。2.鑄造鉛青銅的鑄造性能（1）結(jié)晶溫度范圍寬，而且鉛與液相比重差大，容易出現(xiàn)比重偏析。熔煉時(shí)應(yīng)加強(qiáng)攪拌，或加入錫、鋅等元素，減輕比重偏析傾向。澆注時(shí)宜采用低溫快澆，快速凝固的方法。（2）鉛容易氧化，產(chǎn)生粘性高的氧化夾雜，熔煉時(shí)應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)。3.鑄造黃銅的鑄造性能（1） 鑄造黃銅的