QSn4-0.3 是錫青銅家族中 “中輕載耐磨 + 均衡塑性” 的中錫牌號(hào),成分嚴(yán)格控制為銅 95.5%-96%、錫 3.8%-4.2%、磷 0.25%-0.35%,雜質(zhì)總含量≤0.5%,其中鉛≤0.02%(防止熱加工開(kāi)裂)、鐵≤0.05%(避免形成硬脆夾雜)。4% 的中錫含量通過(guò)固溶強(qiáng)化與雙相組織提升耐磨性,0.3% 的中磷強(qiáng)化細(xì)晶與脫氧效果,在強(qiáng)度與塑性間實(shí)現(xiàn)平衡,室溫抗拉強(qiáng)度 500-540MPa,布氏硬度 130-150HB,延伸率 22%-25%,導(dǎo)電率≥45% IACS,成為儀器儀表齒輪、小型軸承、輕載襯套等中輕載耐磨部件的核心材料。
中錫雙相耐磨 + 均衡塑性機(jī)制是其性能核心。錫含量提升使合金形成 α(銅基固溶體)+ 少量 δ(Cu??Sn?)雙相結(jié)構(gòu):α 相保障冷加工塑性,可實(shí)現(xiàn) 35% 的冷態(tài)變形量;δ 相(體積分?jǐn)?shù) 7%-9%,硬度 HV280)彌散分布于基體,像 “微觀耐磨質(zhì)點(diǎn)” 提升抗磨損能力 —— 在中輕載干摩擦工況(壓力 3MPa、滑動(dòng)速度 0.2m/s)下,磨損速率 0.01mm / 千小時(shí),比低錫 QSn1.5-0.2(0.015mm / 千小時(shí))降低 33%。0.3% 的中磷比低磷 QSn1.5-0.2 強(qiáng)化效果更顯著:一方面將晶粒細(xì)化至 18-22μm,提升抗疲勞性能(110MPa 交變應(yīng)力下 10?次循環(huán)無(wú)裂紋);另一方面增強(qiáng)氧化膜穩(wěn)定性,使復(fù)合氧化膜(Cu?O-SnO?)厚度達(dá) 4-5μm,孔隙率≤0.4%,耐蝕性優(yōu)于低錫青銅。
耐蝕性適配中輕載干燥與輕度潮濕環(huán)境,在淡水環(huán)境中年腐蝕速率 0.015mm,比碳鋼(0.1mm)降低 85%;在工業(yè)大氣中(含少量粉塵),年腐蝕速率 0.02mm,無(wú)點(diǎn)蝕或晶間腐蝕。某儀器廠的 QSn4-0.3 精密齒輪(模數(shù) 1mm、齒數(shù) 20),在室內(nèi)儀表中使用 5 年,齒面磨損量?jī)H 0.008mm,傳動(dòng)精度保持 IT8 級(jí),無(wú)卡滯現(xiàn)象,比黃銅齒輪(壽命 2 年)延長(zhǎng) 1.5 倍。
加工工藝兼顧耐磨與成型,熱加工溫度控制在 800-850℃(此時(shí) α 相占比高,塑性達(dá)峰值,伸長(zhǎng)率≥28%),單道次鍛造變形量 30%,適合制作軸承毛坯等中小型部件。某軸承廠生產(chǎn)的 QSn4-0.3 軸承套(內(nèi)徑 50mm、壁厚 8mm),經(jīng) 1 火次熱鍛后圓度誤差≤0.08mm,為后續(xù)冷加工奠定基礎(chǔ)。冷加工采用 “多道次小變形” 工藝,道次變形量 18%-22%,每道次后經(jīng) 720℃×1 小時(shí)退火恢復(fù)塑性,冷拉后尺寸精度達(dá) IT7 級(jí),內(nèi)孔粗糙度 Ra1.6μm。焊接采用氬弧焊,選用 ERCuSn-B 專用焊絲(含錫 4%、磷 0.3%),焊前預(yù)熱至 200℃減少應(yīng)力,接頭強(qiáng)度達(dá)母材 85%,某輕載齒輪箱焊接齒輪在 1200r/min 轉(zhuǎn)速下運(yùn)行 2 年,焊縫無(wú)磨損。
應(yīng)用場(chǎng)景集中在中輕載耐磨領(lǐng)域,除儀器儀表齒輪、小型軸承外,還用于紡織機(jī)械小羅拉、打印機(jī)滾軸。在某精密壓力表項(xiàng)目中,QSn4-0.3 制作的傳動(dòng)齒輪使壓力表測(cè)量精度誤差從 ±0.5% 降至 ±0.2%,使用壽命從 3 年延長(zhǎng)至 5 年,充分彰顯 “中輕載耐磨 + 均衡塑性” 的核心價(jià)值。
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