铸造青铜的质量控制方法

按化学成分，铸造青铜主要有铸造锡青铜和铸造无锡青铜，铸造无锡青铜有铸造铝青铜、铸造铅青铜、铸造铍青铜、铸造硅青铜、铸造锰青铜和铸造铬青铜等。其中以铸造铝青铜和铸造铅青铜应用较多。

1.铸造锡青铜的质量控制

铸造锡青铜是一种锡的质量分数为3％～11％的合金，为了改善性能，常常加入一些Zn、Pb、Ni和P等合金元素。

（1）铸造锡青铜的化学成分（见表13-19）

表13-19 铸造锡青铜的化学成分

（2）铸造锡青铜的性能特点 铸造锡青铜最主要的特点是耐蚀、耐磨、弹性好和铸件的体积收缩率很小。

Cu-Sn合金的结晶温度间隔大，流动性差，加之锡原子在钢中扩散慢，故容易形成树枝状偏析和分散的显微缩孔，因而铸件致密性差，在高水压下容易渗漏，不适于铸造密度和气密性要求高的零件。但锡青铜有一个很突出的优点即线收缩率很小，热裂倾向小，能铸造形状复杂、由薄壁突然过渡到厚壁的零件；而且尺寸精确，纹络清晰，可用于艺术品的铸造。

铸造锡青铜表面生成由Cu2O及CuCO₃、Cu（OH）2构成的致密薄膜，在大气、海水、碱性溶液和其他无机盐类溶液中有极高的耐蚀性。因此，那些暴露在海水、海风和其他盐类中的船舶和矿山机械零件，广泛采用铸造锡青铜制造不过，铸造锡青铜在酸性溶液中会被剧烈腐蚀。

（3）铸造锡青铜的铸造质量控制 铸造锡青铜的结晶温度范围宽，呈糊状凝固，补缩困难，容易产生枝晶偏析和分散的微观缩孔。该合金具有较小的体积收缩率，只要放置较小的冒口即可铸出壁厚不均而形状复杂的铸件。但是由于容易产生缩松，故不易得到组织致密的铸件。工艺设计时，应适当增加浇注压头，提高组织致密性。

铸造锡青铜在一般铸造条件下，容易产生逆偏析，使铸件成分不均匀，内部形成许多小孔洞，降低铸件的力学性能和气密性。

铸造锡青铜的吸气倾向大，特别是锡磷青铜，常常在浇冒口等最后凝固部位发生铜液“上涨”现象。在设计铸型时，应充分考虑铸型的排气。

2.铸造铝青铜的质量控制

铸造铝青铜是20世纪开发出来的一种材料成本相对较低，强度和耐蚀性良好的新型铜合金，尤其是铸造镍铝青铜和铸造高锰铝青铜，同时具有强度高和耐蚀性好的优点，是生产大型零件的重要材料。

（1）铸造铝青铜的化学成分（见表13-20）(www.xing528.com)

表13-20 铸造铝青铜的化学成分

（续）

（2）铸造铝青铜的性能特点

1）铸造铝青铜在各种大气气氛中均有良好的耐蚀性，在中度含SO₂的空气污染环境中具有较好的耐蚀性。

2）铸造铝青铜对于淡水、酸性矿井水和海水均具有良好的耐蚀性。

3）铸造铝青铜对于无机酸（如盐酸、硫酸和氢氟酸）具有较好的耐蚀性对碱性溶液虽然没有对酸性溶液的耐蚀性，但仍具有一定耐蚀性。

4）铸造铝青铜具有很高的强度性能，其抗拉强度达到550～720MPa，断后伸长率为5％～20％，硬度为85～170HBW。

（3）铸造铝青铜的显微组织特点 常用的铸造铝青铜是在二元铝青铜的基础上，添加了一定数量的锰、铁、镍、锌和锡等元素而形成的多元铝青铜，组织比较复杂。

镍提高铸造铝青铜的共析转变温度，还能形成κ相，强化合金并改善耐蚀性。铁能使组织细化，当镍铁质量比等于0.9～1.1时，合金的性能最佳，κ相细小，强度和耐蚀性均比较高；如果镍高铁低，发生NiAl相凝聚现象呈层状析出，降低强度；如果镍低铁高，FeAl相呈树枝状析出，降低合金的耐蚀性。为防止析出有害的γ相，需添加质量分数大于4％的镍和4％的铁。另外，铝的质量分数超过11％时，合金也会产生γ相，所以铝的质量分数不宜超过11％。

（4）铸造铝青铜的铸造质量控制 铸造铝青铜的结晶温度范围小，约30℃属于层状凝固；流动性好，体积收缩大，容易形成集中缩孔，只要加强对铸件厚壁的补缩就能够获得组织致密的铸件。

合金中铝含量较高，极易氧化形成A1₂O₃悬浮性的夹渣，浇注过程中也易形成二次氧化渣，很难从溶液中去除。因此，在熔炼过程中应强化溶液的精炼浇注系统采用封闭式结构，减少氧化和排渣。