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ZCuSn6Zn6Pb3(6-6-3 锡青铜)

铸造铜合金 | 标准 GB/T 1176

关键参数速览

密度
8.82 g/cm³
液相线
976 ℃
抗拉强度
≥180 MPa(砂型)
弹性模量
88.3 GPa
线收缩率
1.46~1.59 %

砂型铸造、GB/T 1176 标准最低值口径;典型值与工艺参数见下文分节。

化学成分(%)

Sn5.0~7.0
Zn5.0~7.0
Pb2.0~4.0
Cu余量

数据依据 GB/T 1176—2013 表 6-8;含量为质量分数范围,"余量"指该元素为基体。

杂质限量(≤)

杂质元素上限(%)
Fe≤0.40
Al≤0.05
Sb≤0.30
Si≤0.05
P≤0.05
杂质总和≤1.0

数据依据 GB/T 1176—2013 表 6-9。铁、硅、铝超标会生成硬脆相,锑、磷偏高会降低塑性与气密性。

铸造铜合金GB/T 1176旧牌号 ZQSn6-6-3本厂常做

力学性能

铸造方法Rm/MPaRp0.2/MPaA/%HBW
砂型 S(标准)≥180—≥8≥60
砂型 S(典型)1951041468
金属型 J(典型)210———
石墨型(典型)3571603795

"标准最低值"为 GB/T 1176—2013 规定的砂型铸件验收下限;"典型值"取自《铸造手册》第 3 卷表 6-19 的实测区间中值,仅作参考,不作为验收依据。

物理性能

性能数值
密度8.82 g/cm³
液相线温度976 ℃
比热容376 J/(kg·K)
热导率47 W/(m·K)
电阻率0.15 ×10⁻⁶ Ω·m
电导率11.5 %IACS
线胀系数17.1 ×10⁻⁶ K⁻¹(20 ℃)/18.2(300 ℃)
弹性模量 E88.3 GPa

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特性解读

6-6-3 的组织是 α 固溶体 + (α+δ) 共析体 + 弥散游离铅。α 相是锡溶于铜的面心立方固溶体,保留铜的塑性;δ 相以 Cu₃₁Sn₈ 为基,硬而脆,是耐磨性的来源;铅不固溶,以细小质点分布在枝晶间,起减摩与断屑作用,这也是它切削性好的原因。

相组成带来三个直接后果:一是硬度与耐磨性中等,比 10-1 磷锡青铜低一档,重载或高转速下容易磨损;二是塑性与冲击韧性受含铅影响偏低,不宜用于强冲击、重载或高真空密封;三是结晶温度范围宽、呈糊状凝固,体收缩虽小但补缩困难,容易产生枝晶偏析与分散缩松,厚大件要重点考虑补缩与冷铁布置。

浇注温度对性能的影响

浇注温度 / ℃Rm / MPaRp0.2 / MPaA / %HBW
11102451371390
11602681451369
11802651351364
12302371351359

数据依据《铸造手册》第 3 卷表 6-21。1160 ℃ 附近抗拉强度最高,温度继续升高晶粒粗化、强度与硬度同步下降。

摩擦磨损与耐蚀性

手册摩擦试验:有润滑时摩擦因数 0.009,无润滑时 0.16,磨痕长度 0.56 mm。磨损量随铸造方法差别很大——预热 300 ℃ 铸铁模浇注为 3.683 g,普通铸铁模 6.381 g,砂模 14.540 g(无润滑、载荷 147 N、20000 次)。

合金牌号预热 300℃ 铸铁模铸铁模砂模
ZCuSn6Zn6Pb33.6836.38114.540
ZCuSn10P10.2810.3560.371
ZCuSn10Zn20.1860.2250.296

数据依据《铸造手册》第 3 卷表 6-15,单位 g,数值越小越耐磨。同条件下 10-1 磷锡青铜的磨损量只有 6-6-3 的十分之一左右,这是选型时最该看的一组数。

耐蚀性方面:在海水中的腐蚀速度 0.67 g/(m²·d),10% 硫酸中 4.90 g/(m²·d)。锡青铜表面能形成致密的 SnO₂ 薄膜,α 与 δ 两相电极电位接近、微电池作用弱,因此在大气、淡水、海水及过热蒸汽中都比较稳定,这也是泵、阀、给排水与船舶件大量使用它的原因。

铸造工艺参数

工艺参数取值
流动性(螺旋线长度)40 cm
线收缩率1.46~1.59 %
熔炼温度1200~1250 ℃
浇注温度(壁厚 <30 mm)1140~1180 ℃
浇注温度(壁厚 ≥30 mm)1100~1140 ℃
铸造方法砂型、金属型、石墨型、离心、连续

数据依据《铸造手册》第 3 卷表 6-29。流动性以螺旋线试样长度表示,40 cm 属中等水平,薄壁复杂件需提高浇注温度或加设排气。

焊接与切削加工

焊接方式手册评级
氩弧焊 / 气保焊中(含铅,焊合受阻)
焊条电弧焊中
氧乙炔气焊差,不推荐
银钎料钎焊良
锡钎焊优

数据依据《铸造手册》第 3 卷表 6-30(优 / 良 / 中 / 差)。

工序参考参数
粗加工(高速钢)25~45 m/min,进给 0.38~1.00 mm/r
精加工(高速钢)90~210 m/min,进给 0.20~0.38 mm/r
粗加工(硬质合金)150~300 m/min,进给 0.20~0.38 mm/r
切削加工率80~90 %

数据依据《铸造手册》第 3 卷表 6-31,切削加工率 80~90% 表示切削性优良。

典型应用场景

轴瓦

中低速、中低载荷滑动轴承,靠游离铅做减摩相,跑合性好

衬套

批量加工的铜套、导套,切削性好、尺寸稳定

蜗轮

低速轻载蜗轮,锡锌青铜的耐磨组织可承受滑动摩擦

齿轮

一般机械的低速齿轮,噪声低、耐蚀

泵体 / 阀体

气密性较好,适合铸造成形后少量加工

给排水 / 船舶件

耐大气、淡水、海水腐蚀,是传统锡青铜的应用领域

常见问题

663 锡青铜是哪个牌号?

663 是行业里的口语叫法,指 ZCuSn6Zn6Pb3,旧牌号写作 ZQSn6-6-3,三个数字分别对应锡约 6%、锌约 6%、铅约 3%。GB/T 1176 现行标准里的完整牌号是 ZCuSn6Zn6Pb3,俄标对应 БрО6Ц6С3。

ZCuSn6Zn6Pb3 和 ZCuSn10P1 怎么选?

6-6-3 含锡较低,靠锌提高流动性与气密性、靠铅做减摩相,切削性好、成本低,适合中低载荷、批量加工的轴套与一般滑动件。10-1 含磷、硬度高,抗咬合与耐磨性明显更强——手册的无润滑磨损试验里,10-1 磨损量 0.281~0.371 g,6-6-3 是 3.68~14.54 g,差一个数量级。有重载、高转速或频繁启停时优先 10-1。

这个牌号能做铜套吗?

可以,是本厂常做的铸造锡青铜之一。铜套一般按图纸或旧件测绘,离心铸造或砂型铸造后精加工,内外径配合公差与油槽形式按工况定;把图纸、内径和转速载荷发过来即可报价。

6-6-3 和 5-5-5(ZCuSn5Pb5Zn5)有什么区别?

两者都是锡锌铅青铜,5-5-5 的锡、锌、铅各约 5%,6-6-3 的锡锌提高到各 6%、铅降到 3%。6-6-3 强度和硬度略高、铅少一些,减摩与自润滑性略逊于 5-5-5;5-5-5 的铸造流动性更好(螺旋线 40 cm 同水平,但糊状凝固倾向稍缓),常用于更复杂的薄壁泵阀件。

砂型和金属型做出来差多少?

差别很大。同一牌号砂型典型值 Rm≈195 MPa、伸长率 14%、HBW 68;金属型 Rm≈210;石墨型冷却更快,可到 Rm≈357 MPa、HBW 95,但伸长率仍有 37%。所以图纸上只写牌号不够,铸造方法要一起定。

浇注温度对性能有影响吗?

有。手册数据:1110 ℃ 浇注 Rm 245 MPa、HBW 90;1160 ℃ 时 Rm 最高 268 MPa、HBW 69;到 1230 ℃ 降到 Rm 237 MPa、HBW 59。温度过低易浇不足,过高则晶粒粗大、氧化夹杂增多。本厂砂型一般控制在 1140~1180 ℃(壁厚小于 30 mm),厚大件降到 1100~1140 ℃。

含铅会不会有合规问题?

本牌号铅含量 2.0~4.0%,属于含铅锡青铜。用于饮用水、食品接触或出口欧盟 RoHS 相关项目时,铅限值需由采购方明确;这类工况可改用 ZCuSn10Zn2、ZCuSn8Zn4 等低铅或无铅牌号,耐磨与铸造性能会有取舍,我们可以一起对。

能焊补吗?

钎焊性良好,银钎料评级为良、锡钎焊为优;氧乙炔气焊评级差,不推荐用于铸件焊补。含铅量高的锡青铜不适于气体保护电弧焊与焊条电弧焊,因为铅在熔池中悬浮会阻碍焊合。铸件缺陷建议返炉或局部镶套处理。

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选材提示

牌号只是起点。同样是 ZCuSn6Zn6Pb3,砂型与石墨型的抗拉强度能差近一倍,浇注温度从 1160 ℃ 偏到 1230 ℃ 硬度就掉一档。如果你手上是旧件,或工况(转速、载荷、温度、润滑方式)比较特殊,建议把参数发给我们一起对一下——有时候换一个更合适的牌号,比加大尺寸更有效。

数据来源:GB/T 1176—2013;《铸造手册》第 3 卷《铸造非铁合金》(第 4 版)第 6 章表 6-8、6-9、6-11、6-14、6-15、6-16、6-19、6-21、6-29、6-30、6-31。

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