铸造铜合金资料
铸铜C95400 (2)
ZCuAl10Fe3材料名称：铸造铜合金(10-3铝青铜，砂型)
牌号：ZCuAl10Fe3
标准：GB/T 1176-1987
●特性及适用范围：
ZCuAl10Fe3铸造铜合金具有高的力学性能，耐磨性和耐蚀性能好，可以焊接，不易钎焊，大型铸件自700℃空冷可以防止变脆。
ZCuAl10Fe3铸造铜合金用于要求强度高、耐磨、耐蚀的重要铸件，如轴套、螺母、蜗轮以及250℃以下工作的管配件。
ZCuAl10Fe3铸造铝青铜●化学成份：
铜Cu ：其余
锡Sn ：≤0.3(杂质)
锌Zn：≤0.4(杂质)
铅Pb：≤0.2(杂质)
镍Ni：≤3.0(不计入杂质总和)
铝Al：8.5～11.0
铁Fe：2.0～4.0
锰Mn：≤1.0(不计入杂质总和)
硅Si ：≤0.20(杂质)
注：杂质总和≤1.0
●力学性能：
抗拉强度σb (MPa)：≥490
屈服强度σ (MPa)：≥180
伸长率δ5 (％)：≥13
硬度：≥980HB(参考值)
●热处理规范：加热温度1200～1250℃；浇注温度1100～1180℃。
●铸造方法：砂型铸造。
铸造铜合金的成分、性能与典型用途
ZCuAl10Fe3Mn2 大气、淡水和海水中耐蚀性好，可以焊 齿轮，轴承、衬套、管嘴、以及耐热管
接，不易钎焊，大型铸件自 700℃空冷
配件等
可以防止变脆
铅青铜的化学成分（GB/T1176-1987）
化学成分（%）
合金牌号
合金名称
基本元素
杂质含量，不大于
锡
锌
铅
铜 铁 铝 锑 硅 磷 硫 砷 铋 镍 锡 锌 锰 总和
具有很高的强度和硬度，良好的耐磨性 适用于制造重型机械用轴套，以及要求
能和铸造性能，合金致密性高，耐蚀好， 强度高、耐磨、耐压零件，如法兰、阀
作为耐磨件工作温度不大于 400℃，可 体、泵体等
以焊接，不易钎焊
有很高的化学性能，在大气、淡水和海 要求强度高耐腐蚀的重要铸件，如船舶
水中均有良好的耐蚀性，腐蚀疲劳强度 螺旋桨，高压阀体，泵体，以及耐压、 ZCuAl8Mn13Fe3Ni2
ZCuAl10Fe3
具有高的力学性能，耐磨性和耐蚀性能 要求强度高，、耐磨、耐蚀的重要铸件，，
好，可以焊接，不易钎焊，大型铸件自 如轴套、螺母、蜗轮以及 250℃以下工
700℃空冷可以防止变脆
作的管配件
具有高的力学性能和耐磨性，可热处
理，高温下耐蚀性和抗氧化性能好，在 要求强度高，耐磨，耐蚀的零件，如，
合金牌号 ZCuAl8Mn13Fe3
铸造方法 σb/MPa(kgf/mm2)
力学性能，不低于 σ0.2/MPa(kgf/mm2) δ5(%) 硬度 HBW
S
600(61.2)
270(27.5)
15
1570
J
650(66.3)
280(28.6)
10
铸铜、锌课件2016
多元铸造铝青铜 （P.214 -)
ZCuAl10Fe3铝青铜合金 （10-3铝青铜） 铸态组织： α（Cu) ＋(α＋ γ2 ) ＋k相（FeAl3) Fe的作用： ①形成异质核心，细化α（Cu) ； ② 阻碍三相共析转变 β → α+ γ2 ＋k ; ③ 扩大α（Cu) 相区，减少β 相及其转变产 物(α＋ γ2 )共析体，消除“缓冷脆性”； ④加入适量Fe明显提高力学性能和耐磨性 ，但Fe ﹥4%抗蚀性下降。
⑥
磷
在锡青铜中必须加0.03%～0.06%的磷来脱氧，以改善 铸造性能，过量易产生脆性相Cu3P，且降低着色效果。
⑦硅ຫໍສະໝຸດ 青铜中加入硅，便会使其机械性能及铸造性能恶化， 但能增加耐腐蚀性能，硅使表面呈暗赤色到茶色，有时呈 葡萄色，因表面覆有一层很致密的SiO2膜，使着色困难。
(2 ) 铝青铜
铝青铜是含 8%～12%Al的 铜铝合金. 结晶温度范围 很小(~30℃),属 层状凝固(流动 性好,组织致密, 但体收缩大).
锡青铜呈糊状凝固，枝晶发达，很快就在铸 件内形成晶体骨架，开始了线收缩，此时凝固层 较薄，高温强度又低，因此铸件容易发生热裂。
反偏析是锡青铜铸件中常见的缺陷，铸 件表面会渗出灰白色颗粒状的富锡分泌物， 俗称“冒锡汗”。“锡汗”中富集δ相，造 成铸件内外成分不均匀，降低合金力学性 能，而且使组织更加疏松，引起渗漏，同 时，表面富集坚硬的δ相，恶化切削加工性 能，加工后的表面会出现灰白色斑点，影 响表面质量。反偏析层一般有5mm左右， 严重时可深入表皮下25～30mm。凝固速度 越慢，反偏析越严重。
出现反偏析的原因是锡青铜的结晶温度 范围宽，枝晶发达，低熔点的富锡δ相被包 围在α枝晶间隙中，此时氢的溶解度因温度 下降而急剧降低，呈气泡形成析出，产生 背压，把富锡熔体推向枝晶间隙中心。而 在凝固后期，铸件从内到外仍存在着大量 的显微通道，在氢气泡形成的背压和固态 收缩力内外夹攻下，迫使富锡溶体沿α枝晶 间的显微通道向铸件表面渗出，表面。堆 积在铸件
铸造铜合金的牌号和化学成分
合金牌号 ZCuSn3Zn8Pb6Ni1 ZCuSn3Zn11Pb4 ZCuSn5Pb5Zn5 ZCuSn10Pb1 ZCuSn10Pb5 ZCuSn10Zn2 ZCuPb10Sn10 ZCuPb15Sn8 ZCuPb17Sn4Zn4 ZCuPb20Sn5 ZCuPb30 ZCuAl8Mn13Fe3 ZCuAl8Mn13Fe3Ni2 ZCuAl9Mn2 ZCuAl9Fe4Ni4Mn2 ZCuAl10Fe3 ZCuAl10Fe3Mn2 ZCuZn38 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 ZCuZn26Al4Fe3Mn3 ZCuZn31Al2 ZCuZn35Al2Mn2Fe1 ZCuZn38Mn2Pb2 ZCuZn40Mn2 ZCuZn40Mn3Fe1 ZCuZn33Pb2 ZCuZn40Pb2 ZCuZn16Si4 合金名称 3-8-6-1锡青铜 3-11-4锡青铜 5-5-5锡青铜 10-1锡青铜 10-5锡青铜 10-2锡青铜 10-10铅青铜 15-8铅青铜 17-4-4铅青铜 20-5铅青铜 30铅青铜 8-13-3铝青铜 8-13-3-2铝青铜 9-2铝青铜 9-4-4-2铝青铜 10-3铝青铜 10-3-2铝青铜 38黄铜 25-6-3-3铝黄铜 26-4-3-3铝黄铜 31-2铝黄铜 35-2-2-1铝黄铜 38-2-2锰黄铜 40-2锰黄铜 40-3-1锰黄铜 33-2铅黄铜 40-2铅黄铜 16-4硅黄铜 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 1.0～3.0 0.5～2.5 0.2～0.8 2.5～4.5 0.5～1.5 1.5～2.5 4.5～7.0 2.5～5.0 2.0～3.0 0.5～2.5 0.5～2.0 0.1～3.0 1.5～2.5 1.0～2.0 3.0～4.0 2.0～4.0 1.5～4.0 1.5～4.0 1.5～4.0 锡 2.0～4.0 2.0～4.0 4.0～6.0 9.0～11.5 9.0～11.0 9.0～11.0 9.0～11.0 7.0～9.0 3.5～5.0 4.0～6.0 2.0～6.0 1.0～3.0 8.0～11.0 13.0～17.0 14.0～20.0 18.0～23.0 27.0～33.0 7.0～9.0 7.0～8.5 8.0～10.0 8.5～10.0 8.5～11.0 9.0～11.0 4.0～5.0 2.0～4.0 2.0～4.0 1.0～2.0 2.0～4.0 2.5～4.0 12.0～14.5 11.5～14.0 Ni1.8～2.5 1.5～2.5 0.8～2.5 Ni4.0～5.0 4.0～6.0 锌 6.0～9.0 9.0～13.0 4.0～6.0 铅 4.0～7.0 3.0～6.0 4.0～6.0 P0.5～1.0 主要成分(质量分数)(%) 铝 铁 锰 硅 Ni0.5～1.5 铜 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 其余 ZQAl12-8-3-2 ZQAl9-2 ZQAl9-4-4-2 ZQAl9-4 ZQAl10-3-1.5 与GB1176-74 牌号对照 ZQSn3-7-5-1 ZQSn3-12-5 ZQSn5-5-5 ZQSn10-1 ZQSn10-5 ZQSn10-2 ZQPb10-10 ZQPb12-8 ZQPb17-4-4 ZQPb25-5 ZQPb30
铜合金铸件铸造工艺设计手册
铜合金铸件铸造工艺设计手册
一、浇注系统设计
1.铜合金阻流面积的计算公式
F阻=
√G 0.161K√h
说明：本式只适用于干型、侧注，其他浇注类型要乘以转换系数，见表1。
式中： G－铸件浇注重量（kg）
K－速度系数由表2选定
h－压力头高度由浇口杯表面至内浇道中心线距离（cm），见表3 表1转换系数
表3 h值的选定
顶注式中注式底注式
在设计开放式浇注系统时，压力头还要加上h1,按表4决定。
1
2.铜合金浇道各部分截面面积比例
铜合金浇道各部分截面面积比例见表5。
表5铜合金浇道各部分截面面积比例
3.各种浇道的具体结构尺寸。
3.1横浇道、直浇道尺寸见表6
表6横浇道、直浇道尺寸
h=0.8a
h=(1～1.2)a
注：a.断面积单位cm,其余mm.
b. 要求撇渣效果大时采用h大的横浇道。
3.2内浇道尺寸见表7
表7内浇道断面尺寸
注：断面积单位cm,其余单位mm。
一、冒口尺寸的确定
热节圆法计算冒口尺寸，见表8
表8热节圆法计算冒口尺寸圆柱型铸件
长方形铸件
易割冒口
轮和套类
H为切割冒口用的留量
二、锡青铜铸件的机械加工余量
锡青铜铸件的机械加工余量（手工造型）见表9。
表9锡青铜铸件的机械加工余量（手工造型）（单位：mm）。
铸造铜合金的主要特性和应用举例
ZCuSn10P1
10-1锡青铜
硬度高，耐磨性极好，不易产生咬死现象，有较好的铸造性能和切削加工性能，在大气和淡水中有良好的耐蚀性
可用于高负荷（20MPa以下）和高滑动速度（8m/s）下工作的耐蚀零件，如连杆、衬套、轴瓦、齿轮、蜗轮等
5
ZCuSn10Pb5
10-5锡青铜
耐腐蚀，特别对稀硫酸、盐酸和脂肪酸
续前表
序号
合金牌号
合金名称
主要特性
应用举例
13
ZCuAl8Mn13Fe3Ni2
8-13-3-2铝青铜
有很高的力学性能，在大气、淡水和海水中均有良好的耐蚀性，腐蚀疲劳强度高，铸造性能好，合金组织致密，气密性好，可以焊接，不易钎焊
要求强度耐腐蚀的重要铸件，如船舶螺旋浆、高压阀体、泵体，以及耐压、耐磨零件，如蜗轮、齿轮、法兰、衬套等
铸造铜合金的主要特性和应用举例（参考件）
（摘自GB 1176-87）
序号
合金牌号
合金名称
主要特性
应用举例
1
ZCuSn3Zn8Pb6Ni1
3-8-6-1锡青铜
耐磨性较好，易加工，铸造性能好，气密性较好，耐腐蚀，可在流动海水下工作
在各种液体燃料以及海水、淡水和蒸汽（<225℃）中工作的零件,压力不大于2.5MPa的阀门和管配件
14
ZCuAl9Mn2
9-2铝青铜
有高的力学性能，在大气、淡水和海水中耐蚀性好，铸造性能好，组织致密，气密性高，耐磨性好，可以焊接，不易钎焊
耐蚀、耐磨零Leabharlann 、形状简单的大型铸件，如衬套、齿轮、蜗轮，以及在250℃以下工作的管配件和要求气密性高的铸件，如增压器内气封
15
ZCuAl9Fe4Ni4Mn2
铜合金铸造特点综述
课题名称铜合金铸造特点课次授课日期授课班级授课地点教学目的与要求学习目标：1.了解常见铜合金的分类及特点2.熟悉常见铸造铜合金铸造成分、组织及铸造性能能力目标：能够根据铸造方法及铜合金特点，合理选择正确的铸造方法或者铸造铜合金素质目标：1.团队合作2.容忍、沟通与协调3.培养良好的职业修养重点难点及解决方法重点：1.常见铜合金的分类及性能2.铸造铜合金分类、组成、铸造性能难点：1.常见铸造方法特点2.铸造铜合金特性教学设计（方法、教具、手段、内容）方法：讲授教具：无手段：多媒体内容：1.常见铜合金分类2.铜合金铸造特点课外作业锡青铜铸件为什么有时会出现“缓冷脆性”？如何防止？课内容授课时间铜合金铸造特点一、铸造铜合金分类二、铸造铜合金牌号三、铸造铜合金性能10min 15min 25min授课内容备注铜合金铸造特点一、铸造铜合金分类二、铸造铜合金牌号三、铸造铜合金特性1. 铸造青铜分类：锡青铜：锡青铜是历史上最悠久的铸造合金，主要用于艺术铸造合金。
无锡青铜：是近代发展起来的新型青铜，它采用铝等元素代替价格昂贵的锡，同时使锡青铜的一些性能得到进一步改善。
优点：青铜的最大优点是具有很好的耐磨性，并且在蒸汽、海水及碱溶液中具有很高的抗腐蚀性能；其次，青铜的熔点较低，铸造性能较好，并具有较好的机械性能。
（1）铸造锡青铜力学性能：当锡含量小于5％～7％，处于a单相区时，随着Sn 含量的增加，强度和伸长率都增加；当合金锡含量超过5％～7％，伸长率下降，而强度继续上升；当锡含量达到18％左右时，强度和硬度最高，塑性降至最低点。
工艺性能：锡青铜熔炼工艺较简单，主要元素锡不易氧化和蒸发，在各类青铜中锡青铜的氧化倾向小，不用底注式的浇铸系统，不需要设置复杂的挡渣系统，一般采用雨淋式浇口，对于形状不复杂的中、小件可用简单的压边浇口。
锡青铜的线收缩率约为1.2％～1.6％，是铜合金中最小的，所以铸造内应力小、冷裂倾向小，适于形状复杂铸件或艺术品铸造。
ZCuZn38铸造铜合金成分性能
zcuzn3838铸造铜合金有优良的铸造性能和较高的力学性能和耐磨性可切削性能好可以焊接耐蚀性较好有应力腐蚀开裂倾向
ZCuZn38铸造铜合金成分性能Байду номын сангаас
ZCuZn38铸造铜合金
材料名称：铸造铜合金(38黄铜，砂型)
牌号：ZCuZn38
标准：GB/T 1176-1987
ZCuZn38特性及适用范围：ZCuZn38(38)铸造铜合金有优良的铸造性能和较高的力学性能和耐磨性，可切削性能好,可以焊接，耐蚀性较好，有应力腐蚀开裂倾向。
ZCuZn38化学成份：铜 Cu ：60.0～63.0锡 Sn ：≤1.0(不计入杂质总和)锌 Zn：其余磷 P：≤0.01(杂质)铝 Al：≤0.5(杂质)铁 Fe：≤0.8(杂质)锑 Sb ：≤0.1(杂质)铋 Bi：≤0.002(杂质)注：杂质总和≤1.5
ZCuZn38力学性能：抗拉强度 σb (MPa)：≥295伸长率 δ5 (％)：≥30硬度 ：≥590HB
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具有高的力学性能，耐磨性和耐蚀性能好，可以焊接，不易钎焊，大型铸件自700℃空冷可以防止变脆
要求强度高，、耐磨、耐蚀的重要铸件，，如轴套、螺母、蜗轮以及250℃以下工作的管配件
ZCuAl10Fe3Mn2
具有高的力学性能和耐磨性，可热处理，高温下耐蚀性和抗氧化性能好，在大气、淡水和海水中耐蚀性好，可以焊接，不易钎焊，大型铸件自700℃空冷可以防止变脆
140
6
785
Li、La
270
140
7
785
铸造锡青铜的主要特性和应用举例（GB/T1176-1987）
合金牌号
主要特性
应用举例
ZCuSn3Zn8Pb6Ni1
耐磨性较好，易加工，铸造性能好，气密性较好、耐腐蚀，可在流动海水下工作
在各种液体燃料以及海水、淡水和蒸汽（≤225℃）中工作的零件，压力不大于的阀门和管配件
ZCuSn10Pb5
10—5锡青铜
~
~
其余
ZCuSn10Zn2
10—2锡青铜
~
~
其余
铸造锡青铜的杂质限量（GB/T1176-1987）
合金牌号
杂质限量，不大于（%）
铁
铝
锑
硅
磷
硫
镍
锡
锌
铅
锰
总和
ZCuSn3Zn8Pb6Ni1
ZCuSn3Zn11Pb4
ZCuSn5Pb5Zn5
ZCuSn10Pb1
ZCuSn10Pb5
要求强度高，耐磨，耐蚀的零件，如，齿轮，轴承、衬套、管嘴、以及耐热管配件等
铅青铜的化学成分（GB/T1176-1987）
合金牌号
合金名称
化学成分（%）
基本元素
杂质含量，不大于
锡
锌
铅
铜
铁
铝
锑
硅
磷
硫
砷
铋
镍
锡
锌
锰
总和
ZCuPb10Sn10
10-10铅青铜
~
—
~
其余
—
—
—
ZCuPb15Sn8
15-8铅青铜
~
ZCuPb15Sn8
在缺乏润滑剂和用水质润滑剂条件下，滑动性和自润滑性能好，易切削，铸造性能差，对稀硫酸耐蚀性能好
表面压力高，又有侧压力的轴承，可用来制造冷轧机的铜冷却管，耐冲击负荷达50MPa的零件，内燃机的双金属轴瓦，主要用于最大负荷达70MPa的活塞销套，耐酸配件
ZCuPb17Sn4Zn4
耐磨性和自润滑性能好，易切削，铸造性能差
硬度HBW
ZCuPb10Sn10
S
180
80
7
635
J
220
140
5
685
Li、La
220
110
6
685
ZCuPb15Sn8
S
170
80
5
590
J
220
100
6
635
Li、La
220
100
8
635
ZCuPb17Sn4Zn4
S
150
5
540
J
175
7
590
ZCuPb20Sn5
S
150
60
5
440
J
150
ZCuAl10Fe3
ZCuAl10Fe3Mn2
铸造铝青铜的力学性能（GB/T1176-1987）
合金牌号
铸造方法
力学性能，不低于
σb/MPa(kgf/mm2)
σMPa(kgf/mm2)
δ5(%)
硬度HBW
ZCuAl8Mn13Fe3
S
600
270
15
1570
J
650
280
10
1665
ZCuAl8Mn13Fe3Ni2
S
645
280
20
1570
J
670
310
18
1665
ZCuAl9Mn2
S
390
20
835
J
440
20
930
ZCuAl9Fe4Ni4Mn2
S
630
250
16
1570
ZCuAl10Fe3
S
490
180
13
980
J
540
200
15
1080
Li、La
540
200
15
1080
ZCuAl10Fe3Mn2
S
490
15
1080
J
540
20
1175
铸造铝青铜的主要特性和应用举例（GB/T1176-1987）
合金牌号
主要特性
应用举例
ZCuAl8Mn13Fe3
具有很高的强度和硬度，良好的耐磨性能和铸造性能，合金致密性高，耐蚀好，作为耐磨件工作温度不大于400℃，可以焊接，不易钎焊
适用于制造重型机械用轴套，以及要求强度高、耐磨、耐压零件，如法兰、阀体、泵体等
一般耐磨件，高滑动速度的轴承等
ZCuPb20Sn5
在较高的滑动性能，在缺乏润滑介质和以水为介质时有特别好的自润滑性能适用于双金属铸造材料，耐硫酸腐蚀，易切削，铸造性能差
高滑动速度的轴承，及破碎机、水泵、冷轧机轴承，负荷达70MPa的活塞销套
ZCuPb30
有良好的自润滑性，易切削，铸造性能差，易产生比重偏析
40-2铅黄铜
其余
~
~
~
ZCuZn16Si4
16-9硅黄铜
其余
~
~
铸造黄铜的杂质限量（GB/T1176-1987）
合金牌号
杂质限量不大于（%）
铁
铝
锑
硅
磷
硫
砷
碳
铋
镍
锡
锌
铅
锰
总和
ZCuZn38
ZCuZn25Al6Fe3Mn3
ZCuZn26Al4Fe3Mn3
ZCuZn31Al2
ZCuZn35Al2Mn2Fe1
~
~
~
其余
ZCuAl10Fe3
10—3铝青铜
~
~
其余
ZCuAl10Fe3Mn2
10—3—2铝青铜
~
~
~
其余
铸造铝青铜的杂质限量（GB/T1176-1987）
合金牌号
杂质限量，不大于（%）
锑
硅
磷
砷
碳
镍
锡
锌
铅
锰
总和
ZCuAl8Mn13Fe3
ZCuAl8Mn13Fe3Ni2
ZCuAl9Mn2
ZCuAl9Fe4Ni4Mn2
—
~
—
—
—
ZCuPb17Sn4Zn4
17-4-4铅青铜
~
~
~
—
—
—
—
—
—
—
ZCuPb20Sn5
20-5铅青铜
~
—
~
—
—
—
ZCuPb30
30铅青铜
—
—
~
—
—
—
铸造铅青铜的力学性能（GB/T1176-1987）
合金牌号
铸造方法
力学性能，不低于
σb/MPa(kgf/mm2)
σMPa(kgf/mm2)
δ5(%)
70
6
540
La
180
80
7
540
ZCuPb30
J
—
—
—
245
铸造铅青铜的主要特性和应用举例（GB/T1176-1987）
合金牌号
主要特性
应用举例
ZCuPb10Sn10
润滑性能、耐磨性能和耐蚀性能好，适合用作双金属铸造材料
表面压力高，又存在侧压力的滑动轴承，如轧辗、车辆用轴承、负荷峰值60MPa的受冲击的零件，以及最高峰值达100MPa的内燃机双金属轴瓦，以及活塞销套、摩擦片等
ZCuSn10Zn2
铸造锡青铜的力学性能（GB/T1176-1987）
合金牌号
铸造方法
力学性能，不低于
σb/MPa(kgf/mm2)
σMPa(kgf/mm2)
δ5(%)
硬度HBW
ZCuSn3Zn8Pb6Ni1
S
175
8
590
J
215
10
685
ZCuSn3Zn11Pb4
S
175
8
590
J
215
10
590
可用于高负荷（20MPa以下）和高滑动速度（8m/s）下工作的耐磨零件，如连杆、衬套、轴瓦、齿轮、蜗轮等
ZCuSn10Pb5
耐腐蚀，特别对稀硫酸、盐酸和脂肪酸
结构材料，耐蚀、耐酸的配件以及破碎机衬套、轴瓦
ZCuSn10Zn2
耐蚀性、耐磨性和切削加工性能好，铸造性能好，铸件致密性较高，气密性较好
在中等及较高负荷和小滑动速度下工作的重要管配件，以及阀、旋塞、泵体、齿轮、叶轮和蜗轮等
要求高滑动速度的双金属轴瓦，减磨零件等
铸造黄铜的化学成分（GB/T1176-1987）
合金牌号
合金名称
化学成分（%）
锡
锌
铅
磷
镍
铝
铁
锰
硅
铜
ZCuZn38
38黄铜
其余
~
ZCuZn25Al6Fe3Mn3
25-6-3-3铝黄铜
其余
~
~
~
~
ZCuZn26Al4Fe3Mn3