硅青铜

冶金工程学术语

以硅为主要合金元素的一类特殊青铜。除硅以外，还加入锰、镍、锌等元素。硅青铜机械性能好，耐蚀性、耐磨性、焊接性好，容易加工，无磁性，冲击时不产生火花，在低温下也不失去材料的原有特性，常用作液态气体和汽油储存器、弹性元件和耐磨零件等。常用牌号有QSi3-1、QSi1-3等。

硅青铜介绍

以硅为主要合金元素的青铜。工业上应用的硅青铜除含硅外，还含有少量的锰、镍、锌或其他元素。硅在铜中呈有限固溶，在852℃时最大溶解度可达5.3%，并随温度降低而减小，但时效硬化效应不强，一般不进行强化热处理。变形硅青铜含硅量为1%～4%，硅增高会出现脆性相，降低塑性。硅青铜的结晶温度范围较小，有足够的流动性，力学性能较锡青铜高，在机械制造工业中可作锡青铜的代用品。

硅青铜成分

QSi3.5-3-1.5硅青铜：QSi3.5-3-1.5为含有锌、锰、铁等元素的硅青铜，性能同QSi3-1，但耐热性较好，棒材、线材存放时自行开裂的倾向性较小。QSi3.5-3-1.5主要用作在高温工作的轴套材料。

QSi3.5-3-1.5化学成分：锑（Sb）≤0.002，铁（Fe）1.2～1.8，镍（Ni）≤0.2，硅（Si）3.0～4.0，锡（Sn）≤0.25，铅（Pb）≤0.03，铜（Cu）余量，锌（Zn）2.5～3.5，锰（Mn）0.5～0.9，磷（P）≤0.03，砷（As）≤0.002，杂质总和≤1.1%

化学性能

硅青铜棒对大气、水气、自然淡水、海水有很强的抗蚀性，由于其表面会形成一层致密而坚固的氯化物膜，但它们的流速不能超过1. 5m，否则，氧化膜会遭到破坏，失去保护力。假如温度大于60℃或水中含有CO2与氧，则侵蚀速度加快。

硅青铜棒对低浓度、温度不高的碱溶液有高的抗蚀性。但温度升高或浓度增大，会导致侵蚀速度上升，含Fe2（ SO4）3的酸性水对硅青铜棒会产生强烈侵蚀，由于Fe2（ SO4）3有阴极去极化作用。铬酸盐、氯化铁溶液和浓氯化锌溶液会强烈地侵蚀硅青铜棒。干燥的氯、澳、氟化氢、硫化氢、氯化氢、二氧化硫、氨以及四氯化碳等均不侵蚀硅青铜棒，若其中含有水气则对硅青铜棒有侵蚀作用。乙炔、氢氧化铵、氯化铵、铬酸、氯化铁、硫酸铁、汞、汞盐、硝酸、氰化钾、氢化钠、重铬酸钾、银盐、氢氯化钠、熔融硫、氰酸都会侵蚀硅青铜棒。列入中国国家标准中的变形硅青铜共2种牌号，其主要化学成分和力学性能列于表1。

表1 变形硅青铜的主要化学成分和力学性能

影响因素

在铜硅合金中加入适量的锰可改善力学性能、耐蚀性和工艺性能。常采用的是含硅3%和锰1%的硅青铜QSi3-1，高温时为单相α固溶体，冷却到450℃以下时，有少量化合物Mn2Si或MnSi析出，但强化效果极弱，通常是在退火或加工硬化状态下使用。QSi3-1拉制棒材由于相变应力，在存放过程中易出现自行破裂现象，故成品应进行低温退火，且合金硅含量宜取下限。QSi3-1硅青铜可在冷、热态下压力加工，力学、耐蚀、耐磨和焊接性能好，无磁，冲击时不发生火花，在机械、化工、石油、船舶等工业部门都被广泛应用。

镍能提高硅青铜的力学性能和耐蚀性，且兼有良好的电导性。镍与硅形成能固溶于铜的化合物Ni2Si，在共晶温度（1025℃）的最大溶解度为9.0%，并随温度降低而减小，在室温几乎为零。镍与硅的比值为4：1的铜合金在时效处理中会因Ni2Si相沉淀而强化，获得良好的综合性能。工业上常用的含硅1%和镍3%的硅青铜QSi1-3，在900～950℃淬火后塑性良好，再经350～550℃时效处理1～4h，强度可提高1倍以上。这种合金的耐磨性、高温强度较高。其电导性亦比一般高强度的铜合金为高。因此在机械工业等部门制造重要零件，也可作通讯用高强度架空线和导电极等。铅、锑、铋、砷、硫、磷等元素对合金有害，应严加控制。

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