錫青銅 10-1 とは
スズ青銅 10-1 は鋳造銅合金で、その名称は 2 つの制御合金添加物として読み取れます: 公称 10 % のスズと 1 % のリン。中国の国家標準システムでは、グレードは ZCuSn10P1 と表記され、先頭の Z は鋳造合金を示し、CuSn は銅錫ベースを示し、末尾の数字は公称添加量を記録します。リンの添加は意図的な脱酸剤および硬化剤であり、鋳造組織を微細化し、耐摩耗性を高めます。そのため、このグレードは汎用青銅ではなくベアリングおよびブッシュ材料として扱われます。
この合金は、高硬度、優れた耐摩耗性、鋼の相手面に対する焼き付きの傾向が低い、良好な鋳造性能、良好な機械加工性、および大気中および淡水中での優れた耐食性を特徴としています。これらの特性は、熱処理を必要とせず、鋳放しの状態で直接得られます。
指定と基準
| アイテム | 指定 |
|---|---|
| 材料ファミリー | 鋳造銅合金、連続鋳造または砂型鋳造錫青銅 |
| 中国グレード | ZCuSn10P1 |
| 中国の国家規格 | GB/T 1176-2013 |
| 対応するアメリカングレード | C90700 |
| 貿易で使用される速記法 | 10-1 錫ブロンズ、錫ブロンズ 10-1 |
C90700 は、この組成タイプの鋳造錫青銅に最も近いアメリカの呼称です。図面にいずれかの指定が引用されている場合、管理文書には名前ではなく組成制限と機械的特性の最小値が記載されているため、合金を注文する前に、以下の表を購入仕様と照合する必要があります。
化学組成
| 要素 | コンテンツ （％） |
|---|---|
| 銅(Cu) | バランス |
| 錫(Sn) | 9.0–11.5 |
| リン(P) | 0.5–1.0 |
| 亜鉛(Zn) | 最大0.05 |
| 鉛(Pb) | 最大0.25 |
| ニッケル(Ni) | 最大0.10 |
| 鉄(Fe) | 最大0.1 |
| アルミニウム(Al) | 最大0.01 |
| マンガン(Mn) | 最大0.05 |
| シリコン（Si） | 最大0.02 |
| アンチモン(Sb) | 最大0.05 |
| 硫黄(S) | 最大0.05 |
| 総不純物 | 最大0.75 |
錫の範囲は意図的に広くされています。これは、錫が主な固溶体強化剤であり、使用中に負荷を支える硬質で錫に富んだ相の量を制御するためです。リンはそのウィンドウ内に留まらなければなりません。最小値を下回ると鋳造品の脱酸が不十分になり、それを超えると合金は硬くなりすぎて、シャフトに適合する必要のあるブッシュには脆くなります。
機械的性質
| 財産 | 最小値 |
|---|---|
| 抗張力 | 360MPa |
| 降伏強さ | 170MPa |
| 伸長 | 6 % |
| ブリネル硬さ | 88HB |
これらの最小値は、ベアリング荷重に耐えるのに十分な強度を持ちながら、亀裂を生じることなくハウジングにプレスまたは焼き嵌めできる十分な延性を保持する材料を表します。 88 HB を超える硬度は、潤滑されたシャフトの摩耗寿命に最も直接的に影響する特性です。
サービスパフォーマンス
耐摩耗性:硬い錫のベアリング相が荷重をサポートする一方で、より柔らかいマトリックスがシャフトに当たり、両方の部材の摩耗率が低くなります。
抗発作行動:-この合金は鋼への局所的な溶接に耐えるため、一時的な潤滑の喪失によってジャーナルに傷が付く可能性は低くなります。
キャスト性能：良好な流動性と狭い凍結範囲により、砂、永久鋳型、および連続鋳造ルートで健全で緻密な鋳物を製造できます。
機械加工性:合金が短い切りくずに砕けるため、ベアリングの穴、油溝、公差はめを正確に仕上げることができます。
耐食性:大気中や淡水中での使用に適しており、ポンプ、バルブ、船舶機械部品などに適しています。
代表的な用途と使用限界
この合金は、高負荷および高滑り速度下で動作する耐摩耗部品、特に次の用途に指定されています。
コネクティングロッドとロッドエンドブッシュ
ポンプ、コンプレッサー、ギアボックス用のスリーブ ベアリングとラップ ブッシング
スラストワッシャーとベアリングシェル
低速および中速ドライブのギアとウォームホイール
バルブガイド、トラニオンベアリング、スライドブロック
これらのコンポーネントの認識されている動作ウィンドウは、20 MPa 未満の接触圧力と最大約 8 m/s の滑り速度の組み合わせです。そのエンベロープ内で合金は安定した潤滑膜を形成し、長い耐用期間を実現します。それを超えると、潤滑剤が摩擦熱を除去できるよりも早く摩擦熱が上昇し、軸受膜が破壊されます。これが、材料自体に起因する早期故障の通常の原因です。
よくある質問
Q: 錫青銅 10-1 の 10-1 は何を意味しますか?
数字は名目上の合金添加量です: 約 10 % の錫と 1 % のリン。この組成の標準グレード指定は ZCuSn10P1 です。
Q: この合金をカバーする規格はどれですか?
GB/T 1176-2013 は中国システムの鋳造銅合金をカバーしており、ZCuSn10P1 をリストしています。同じ組成タイプの最も近いアメリカの鋳造錫青銅の名称は C90700 です。
Q: 最低限の機械的特性は何ですか?
引張強さ 360 MPa、降伏強さ 170 MPa、伸び 6 %、硬度 88 HB。
Q: この材質のベアリングはどのような荷重と速度に耐えることができますか?
これは、高荷重および高い滑り速度、通常は最大約 20 MPa の接触圧力、最大約 8 m/s の滑り速度の下での耐摩耗性部品を対象としています。
Q: 合金には熱処理が必要ですか?
いいえ。特性は鋳造構造に由来するため、部品は鋳造のままの状態で使用され、加工の安定性が必要な場合はオプションで応力を緩和します。
Q: 水中や大気中ではどのように機能しますか?
耐食性は大気中および淡水中で優れているため、これらの媒体を扱うポンプやバルブのコンポーネントによく使用されます。
