CuZn39Sn 是一种含锡的高锌黄铜,成分范围为铜 59%-61%、锌 38%-40%、锡 0.8%-1.2%,杂质总含量≤0.5%。39% 的锌形成 β 相基体,1% 左右的锡通过固溶强化和析出强化,使合金的耐磨性比普通高锌黄铜提升 40%,抗拉强度达 600-630MPa,成为机械传动中耐磨部件的理想材料。
锡元素的加入是其性能核心,锡与铜形成 Cu₃Sn 强化相,这些直径 3-5μm 的颗粒均匀分布在 β 基体中,显著提升了合金的硬度和耐磨性。某齿轮厂生产的 CuZn39Sn 直齿轮,模数 2.5mm,在 2000r/min 转速下运行 8000 小时,齿面磨损量仅 0.08mm,使用寿命是 CuZn39 齿轮的 1.5 倍。其抗咬合性能优异,在边界润滑条件下,临界滑动速度达 2.2m/s,某轧机的传动轴套采用该合金后,在短时缺油工况下仍能正常运转而不发生咬死。
39% 锌形成的 β 相赋予合金良好的热加工性,热锻温度 820℃时,单道次变形量可达 55%,某船舶推进器的 CuZn39Sn 轴套经热模锻后,尺寸精度达 IT9 级,表面粗糙度 Ra1.6μm,无需后续加工即可装配。在耐蚀性方面,该合金在淡水环境中表现稳定,年腐蚀速率 0.015mm,某水泵叶轮在含沙水流中运行 3 年,无明显空泡腐蚀,流量衰减率≤3%。
力学性能满足重载传动需求,屈服强度 350-380MPa,延伸率 16%-19%,能承受中等冲击载荷。某破碎机的偏心轴套在 400N 冲击下,无裂纹且变形量≤0.04mm。加工性能需匹配高温工艺,热挤压温度 800℃,可生产复杂截面型材,某液压阀的阀芯经挤压后,直线度误差≤0.3mm/m,确保与阀套的精密配合。
制备工艺需控制锡的均匀分布,工频感应炉熔炼时(温度 1050℃),锡以纯锡块形式加入,搅拌 30 分钟避免偏析。铸造采用金属型,冷却速度 50℃/s,晶粒尺寸控制在 35μm 以下。热轧后经 460℃退火 1.5 小时,消除应力并促进强化相均匀析出。
应用集中在耐磨传动部件:船舶的轴套、齿轮;轧机的传动轴套、牌坊衬套;矿山机械的破碎机轴瓦;液压系统的阀芯等,兼顾高强度与耐磨性。
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