高強度黄銅の材料特性と適用範囲

高強度黄銅の組成と冶金学的基礎-

高強度黄銅は、アルミニウム、鉄、マンガンを添加して強化された銅-合金です。中国の実務で最も頻繁に引用される鋳造品位は ZCuZn25Al6Fe3Mn3 で、GB/T 1176 で鋳造銅合金について定義されています。公称亜鉛約 25 %、アルミニウム 4.5 % ～ 7 %、鉄 2 % ～ 4 %、マンガン 2 % ～ 3.5 %、残りは銅 60 % ～ 65 % です。アルミニウムは強度、硬度、耐食性を高めます。鉄は結晶粒を微細化し、耐摩耗性を向上させます。マンガンは硬度を高め、構造を安定させます。

名称は化学式ではなくグレード名で記載してください。これは、化学量論的化合物ではなく、鋳造規格によって特性が保証されている合金を識別するものであり、仕様に記載されている銅と亜鉛の数値は、熱の化学分析によって確認する必要がある範囲です。

亜鉛含有量、相構造および族の限界

真鍮の構造は亜鉛の含有量によって変化します。亜鉛が約 35 % 未満では、室温構造は単一の面心立方体アルファ固溶体であるアルファ真鍮です。--亜鉛が約 35 % ～ 45 % の間では、構造はアルファ プラス ベータとなり、より硬いベータ相により強度が向上し、延性が低下する一方で熱間加工性が向上します。亜鉛が約 45 % を超えると、脆性相の割合が急速に増加し、合金は実用的な工学的価値を失います。

2 つの修正点を明確に述べる価値があります。まず、引張強さはアルファ範囲全体で亜鉛含有量とともに着実に増加しますが、伸びはそれに伴って連続的に増加しません。延性は亜鉛の約 30 % ～ 32 % でピークに達し、その後低下します。これがまさに、有用な範囲が亜鉛 45 % 付近で閉じる理由です。第二に、これらのアルミニウム-を含む黄銅の熱間加工では、中温での脆性が発生します。-延性の谷はおよそ 200 ℃から 700 ℃の間にあるため、熱間成形は約 700 ℃以上で実行する必要があり、部品を脆性帯内でゆっくりと変形させたままにしてはなりません。

機械的および物理的特性

合金は通常、鋳物として供給されるため、上記の値は、鋳造されたままの肌ではなく、鋳造工場の熱処理後の特性レベルで保証されます。-ベアリングに機械加工される鋳物は通常、仕上げ前に応力除去されるため、使用中の寸法の変動が制限されます。

鋳造品・形状・加工ルート

この合金は砂型鋳造、遠心鋳造、連続鋳造によって製造され、ブッシュ、スリーブ、プレート、バー、リング、ニア-ネット-シェイプの鋳物として出荷されます。お客様がシート、ストリップ、ロッド、チューブなどの鍛造成形品を必要とする場合、亜鉛含有量が低く、銅含有量が高い関連する高強度黄銅が代わりに使用されます。これは、鍛造加工が、高合金鋳造グレードにはない延性アルファ組織に依存するためです。{3}}

溶融: 装入品質と溶融保護によ​​り、強度と硬度が低下するアルミニウムの損失を制御します。

注湯: 鉄に富む相を均一に分散させるには、注湯量よりもゲート設計が重要です。{0}}

熱処理: 寸法を安定させるために、最終機械加工の前に応力除去サイクルが適用されます。

仕上げ: 機械加工、ボーリング、溝入れ、および必要に応じて潤滑剤ポケットの穴あけはすべて、鋳造品の応力が除去された後に実行されます。

ベアリング、ブッシュ、固体潤滑コンポーネント-

高強度黄銅の最も重要な用途は、すべり軸受とブッシュの母材としてです。{0}このマトリックスを使用した鋳造ブッシュは、高い比荷重に耐え、衝撃に耐え、限界潤滑や汚染された環境にも耐えます。

大規模なコンポーネント群はさらに一歩進んで、ベアリング表面に固体潤滑剤を埋め込んでいます。グラファイト、二硫化モリブデン、またはポリテトラフルオロエチレンの円筒形プラグを、規定のパターンに配置された放射状の穴にセットするか、ポケットにグラファイトとオイルを含むペーストを充填します。使用中、摩擦動作によりシャフト全体に薄い潤滑膜が転写され、外部からの潤滑剤の供給がほとんどまたはまったくなくてもベアリングは動作します。従来の油膜軸受と比較した主な利点は、高い負荷容量、オイルフリー操作、機械加工後の良好な寸法精度、および流体潤滑がまったく確立できない低速滑り速度での安定した摩擦挙動です。-一般的なユーザーは、射出成形機、水力タービン、クレーン、鉱山および冶金設備、圧延機スタンド、プレス機、海洋甲板機械などです。

選択および品質管理に関する注意事項

グレードを指定する場合は、鋳造規格、硬度範囲、加工公差を化学薬品範囲とともにご指定ください。硬度の範囲が広すぎると、通常、加工が不安定になったり、ブッシュが早期に摩耗したりする原因となるため、ブリネル値の最小値と最大値の両方を定義することをお勧めします。

検証は通常、同じ熱から採取したサンプルの分光化学分析、鋳物またはテストクーポンの硬度試験、および高負荷がかかったブッシュの内部欠陥の超音波または浸透検査によって行われます。穴、肉厚、潤滑剤ポケットのパターンの寸法検査により、リリースチェックが完了します。

よくある質問

Q: ZCuZn25Al6Fe3Mn3 という名称は何を意味しますか?
これは、約 25% の亜鉛とアルミニウム、鉄、マンガンを添加した高強度黄銅の中国の鋳造銅合金グレード名です。-末尾の数字はそれらの元素の公称質量パーセントであり、化学式ではありません。

Q: 熱間加工を 700℃ 以上に保つ必要があるのはなぜですか?
アルミニウム-を含む真鍮は、約 200 ℃ ～ 700 ℃ で延性の谷を示し、その帯内で成形すると亀裂が発生するため、炉と鍛造スケジュールにより、形状が完成するまでワークピースを約 700 ℃ 以上に保ちます。

Q: 亜鉛が増加すると強度と伸びの両方が増加するというのは本当ですか?
いいえ、強度はアルファ範囲全体で増加しますが、伸びは亜鉛の 30 % から 32 % 付近で最大に達し、その後低下します。そのため、亜鉛約 45 % を超える合金はめったに使用されません。

Q: 固体潤滑ベアリングとは何ですか?{0}}
これは、真鍮のマトリックスにグラファイト、二硫化モリブデン、またはポリテトラフルオロエチレンのプラグまたはポケットが埋め込まれているベアリングで、潤滑膜がシャフト上に直接形成され、外部からのオイル供給なしでベアリングを回転させることができます。

Q: このグレードに最も適したアプリケーションはどれですか?
プレス、圧延機、成形機、デッキ機械などで、重荷重がかかり、低速で回転するすべり軸受やブッシュ、ウォーム ギア、スライド プレートやウェアリングを扱うのは古典的な任務です。{0}}

Q: 納品時の品質はどのように確認すればよいですか?
熱の化学分析、鋳物またはクーポンの硬度、機械加工された穴と壁の厚さを確認します。重要なブッシュについては、超音波検査や浸透探傷検査などの内部欠陥検査を追加します。