铸造非铁合金

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除铁及其合金以外的金属和合金总称为非铁合金．常用的非铁金属有：铜、铝、镁、锌、锡、铅和钛等．非铁金属及其合金具有优良的导电性、导热性、耐磨性和耐蚀性，比强度高等优点，是工业上不可缺少的金属结构材料．常用的铸造非铁合金有：铸造铜合金、铸造铝合金、铸造锌合金和铸造轴承合金等．

4．3．3．1 铸造铜合金

铸造铜合金可分为青铜和黄铜．

1．铸造青铜

青铜原来指以锡为合金元素的铜基合金，呈青色，故名青铜，在历史上应用最早．近几十年来，由于锡稀缺和价格昂贵，而锡青铜的性能又不能满足多种使用要求，而出现了许多完全不含锡的青铜，如铝青铜、铅青铜、铍青铜和硅青铜等．所以现在把除黄铜和白铜以外的铜合金均乏称青铜．青铜具有良好的耐蚀性和耐磨性能，良好的润滑性和导电、导热性，同时还具有足够的强度和一定的塑性，常用来制造弹簧、轴承、轴套、齿轮和工艺品等．常用铸造青铜的牌号、化学成分和力学性能见表4-72．

表4-72 铸造青铜的牌号、化学成分和力学性能(GB1176—87)

注：力学性能是砂型铸造试样测定的数值

2．铸造黄铜

黄铜是以锌为主要合金元素的铜基合金．黄铜分普通黄铜和特殊黄铜两类．普通黄铜是铜和锌组成的二元合金，主要用于压力加工．在普通黄铜的基础上加入其他合金元素(如硅、铝、锰、铅、锡、铁和镍等)便构成了特殊黄铜．加入的其他合金元素对黄铜组织的影响，可用锌当量系数来衡量．锌当量系数(简称锌当量)是加入1%(质量分数)合金元素能代替的锌量．合金元素的锌当量系数如表4-73所示．

表4-73 合金元素的锌当量系数

锌当量为正值，表示起到增锌作用，锌当量为负值，表示未起增锌作用．如加入1%(质量分数)的硅，相当于加入10%(质量分数)的锌．

黄铜具有良好的力学性能和铸造性能，价格低，耐腐蚀，所以铜合金中黄铜品种多，产量更大，应用更广．黄铜主要用于制造耐腐蚀零件．铸造黄铜牌号、化学成分和力学性能如表4-74所示．

表4-74 铸造黄铜的牌号、化学成分和力学性能(GB1176—87)

注：力学性能是用砂型铸造试样测定的数值．

4．3．3．2 铸造铝合金

铸造铝合金是一种以铝为基的合金，是近几十年来发展最快的合金．铝合金有许多优点，如密度小、导电和导热性能好、力学性能好、耐腐蚀、铸造性能好等．铝合金广泛应用于航空航天工业、机械制造、电气工业、铁路运输及家庭日用品工业，近年来在汽车制造上用量剧增．

铸造铝合金可分为：铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金和铝锌合金四类．铸造铝合金的牌号、化学成分及力学性能如表4-75所示．

表4-75 铸造铝合金的牌号、化学成分及力学性能(GB1173—86)

注：力学性能除注明者外，均系金型铸造试样测定的数值．

铸造铝合金牌号代号中“ZL”为“铸铝”的汉语拼音字头，代表铸造铝合金．后面三位数字的第一位表示类别，其中：1表示铝硅合金；2表示铝铜合金；3表示铝镁合金；4表示铝锌合金．第二、第三位数字表示合金牌号的顺序．

4．3．3．3 铸造轴承合金

轴承合金是用于制造滑动轴承的材料，主要指铅基轴承合金，也包括低滑动摩擦系数的锡基和锌基合金．

制造轴承的合金应具有下列基本要求：

(1)减摩性好：指具有较低的摩擦阻力，在轴承合金的组织中具有均匀分布的硬质点相，工作时其摩擦系数最小．

(2)耐磨性好：指有较好的抗磨损能力，当轴承具有良好润滑，轴承合金的组织中小质点的硬度合适时，轴承合金就有较好的耐磨性．

(3)摩擦相容性好：指轴承工作时防止轴承和轴颈表面互相咬粘或防止轴承和轴颈烧伤的能力．当轴承合金易于被润滑油所浸润和轴材料匹配好时，轴承合金就有好的抗咬合性．

(4)嵌入性：指轴承合金嵌入外来异物，避免轴颈表面被划伤或磨损．所以轴承合金的基体应该是比较软的材料．

(5)摩擦顺应性：指轴承合金靠表面层的弹塑性变形补偿因滑动而使轴承表面装配配合不良的能力．软金属具有良好的摩擦顺应性．一般锡基和铅基轴承合金的硬度值以HBS20～30为佳．

(6)承载能力：指轴承合金在低摩擦系数和磨损时能承受最大压强的能力．

(7)耐蚀性：指轴承合金抵抗腐蚀的能力，它应有一定的化学稳定性．

(8)导热性．

常用铸造轴承合金的牌号及化学成分如表4-76所示．

表4-76 铸造轴承合金的牌号和化学成分