铝青铜和锡青铜的特性与应用

青铜是铜合金中综合性能最好的合金，因该类合金中最早使用的Cu-Sn合金呈青黑色而得名。现代工业把Cu-Al、Cu-Be、Cu-Pb、Cu-Si等铜合金也称为青铜，并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名称。锡青铜的铸造性能、减摩性能和力学性能好，适合于制造轴承、蜗轮、齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高，耐磨性和耐蚀性好，用于铸造高载荷的齿轮、轴套、船用螺旋桨等。铍青铜和磷青铜的弹性极限高，导电性好，适合于制造精密弹簧和电接触元件，铍青铜还用来制造煤矿、油库等使用的无火花工具。加工青铜的牌号以“青”字汉语拼音的字头“Q”加主要合金元素的名称及含量表示。铸造青铜在代号前面加“Z”，其后为“Cu”，再后为主要合金元素符号及其平均质量分数。

铜与铝形成的合金称为铝青铜。铝青铜是特殊青铜的一种，强度和耐蚀性比黄铜和锡青铜还高，是应用最广的一种铜合金，也是锡青铜的重要代用品，但铸造性能和焊接性较差。铝青铜主要相有α、β、γ₂相。铝在铜中的溶解度随温度下降而增加，在α固溶体中的最大溶解度为9.4%。合金中铝含量在7.4%（质量分数）以下者，凝固后呈α单相组织，以后冷却不起任何相变；铝含量超过7.4%（质量分数）者，高温时将有β相出现。β相是以Cu₃Al电子化合物为基的固溶体，是体心立方结构，只在共析温度以上稳定。当温度降至565℃时，β相发生共析转变，即β→（α+γ₂），只有在缓慢冷却的条件下，这一转变才能充分进行。当快冷时，β相共析转变被抑制，而发生与钢相似的马氏体转变，形成密排六方结构的亚稳定相β′。γ₂相是复杂立方结构，是以Cu₉Al₄电子化合物为基的固溶体，性能硬而脆。铝青铜合金的组织如图6-30、图6-31所示。

Cu-Sn系合金称为锡青铜。锡青铜有较高的强度、耐蚀性和良好的铸造性能。图6-24所示为Cu-Sn二元合金相图，锡青铜的显微组织与锡含量和合金状态有关。由于其结晶间隔宽，且锡在铜中的扩散很困难，合金难以达到平衡组织，枝晶偏析严重。Sn含量小于6%（质量分数）的铸态组织由树枝状α固溶体组成。α晶粒粗大，有偏析，晶轴富锡相呈黑色，白亮区富铜。Sn含量大于6%（质量分数）为α固溶体和（α+δ）共析体组成。锡青铜的组织如图6-32~图6-37所示。(www.xing528.com)

图6-24　Cu-Sn二元合金相图