合金元素对9-4铝青铜的影响

   QAl9-4为含铁的铝青铜,有高的强度和减摩性，良好的耐蚀性，在热态下压力加工性良好,可电焊和气焊,但纤焊性不好，可用作高锡耐磨青铜的代用品。铝青铜具有很高的强度(可与钢比)和高的冲击韧性、高的疲劳强度、耐磨、 耐蚀、耐寒、耐热性，冲击不生火花，流动性好，可得到致密的铸锭和铸件等， 铝青铜是机械制造业中最值得注意的结构材料，尤其是 Cu— Al为基的铝铁青铜、铝铁锰青铜、铝铁镍青铜等，具有很高的强度，并有良好的抗蚀性能。

二、QAl9-4化学成分含量、合金元素对其的影响

1、铁元素对ZQ A 1 9 -4 铝铁青铜的影响。

（1）F e在铝青铜中的固溶度很低（约0.4%～0.8%），当超过固溶度上限时，富铁的к相（FeAl）初晶析出来成为晶核，细化合金组织，提高力学性能。因此，铸造铝青铜9-4的组织由α＋β＋к 组成。

（2）含 4％Fe 时，呈含铁相(即Fe -Al )微粒从熔体中析出，作为α相非自发核心使合金晶粒细化，使硬度和强度大大提高。含Fe 约 4％时的C u-Al合金 ，对A l在α铁中的溶解度影响不大并提高其共析合金中的含A1 11．8％提高到12 ．5 ％，这既提高铝青铜的强度，同时对保持较高的韧性很有好处。

（3）含Fe＞5%时，含铁相增多，降低合金的耐蚀性。铝青铜的F e一般以3%～4%为宜。含M n的铝青铜，细化晶粒所需要的含Fe量随Mn的增加而减少。如含M n＜1%时，细化晶粒至少需要F e＝3.5%，但Mn达8%～10%时，Fe只有 3%便足够了，更多的铁会使耐蚀性能降低。铁对共析转化的影响不大，只是稍微减慢低温时的共析转化速度，因此略为有利于减弱徐冷脆性。

（4）Fe 还能延缓原子扩散过程，细化再结晶晶粒，抑制重结晶相变，阻碍(α+γ)共析体的形成，以减少铸件缓慢冷却时的“自发回火脆性 ” 。ZQA1 9-4 铝铁青铜在缓冷条件下，具有 α+(α+γ)+FeA13相组织。

（5）随着合金中Fe元素的增加，合金的抗拉强度大大增加。

2、铝元素对ZQ A 1 9 -4 铝铁青铜的影响。

   高铝青铜合金的吸气量很大，若在熔炼过程中除气不彻底 ，则在凝固时随温度的下降，溶解在合金中的饱和状态的氢将析出并形成气泡，实际浇注时液面呈现明显上涨 ，产品断面上均匀分布着细小的孔眼，多数呈针孔状，有少数呈多角形或断续裂纹状。 N i、 A l元素，加剧了该合金的吸气倾向，使产生氧化夹杂的可能性增加，因而对铸造工艺及熔炼工艺提出严格要求 。

（1）铝在铜中的固溶度很高，并随温度下降而增大，最大可达9.4%（565℃）。

（2）Al＜9.4%的合金，在十分缓慢冷却的条件下为α单相固溶体组织，但在铸造条件下Al＝7.5%时，便在α相周界出现β相。

（3）β相在 565℃发生共析转化而分解成硬而脆的共析体，β≒ α＋γ2。这个共析转化过程进行的比较快，当铸件壁厚较厚，因而冷却速度较慢时，更多的β相被分解，致使合金发脆。这种现象称为铝青铜的自行退火或徐冷脆性。可采用以下两种方法来防止铝青铜的自行退火，使组织主要由α＋β或β相组成：一是加快铸件的冷却速度，使γ2来不及析出；另一种方法是在合金中加入Fe、Mn、Ni等合金元素。前一种方法容易在铸件中引起应力或裂纹，因此，在生产中多采用第二种方法。这种加入了合金元素的铝青铜称为复杂铝青铜。

3、锌元素对ZQ A 1 9 -4 铝铁青铜的影响。

锌作调节温度和预脱氧之用，随着合金中Zn元素的增加,合金的抗拉强度和延伸率都大大下降。加锌可改善其铸造性能。锌在Cu-Al合金中有限溶解，扩大α相区，Zn会减少Cu-Al-Ni-Fe富铁相质点，使耐磨性下降，加工铝青铜的杂质锌的最大含量为1.0%。                

4、锰元素对ZQ A 1 9 -4 铝铁青铜的影响。

   锰在Cu-Al合金α固溶体中有一定的固溶度，可以进行固溶强化处理，从而提高合金的力学性能。锰对β相具有稳定作用，因而随着锰含量的增加，β相稳定性得到提高，降低了相变开始温度，延迟了共析转变，从而避免或减少了γ2相的出现。当铝青铜中锰含量不超过其最大溶解度( 14%)时，随着锰含量的增加，合金耐蚀性提高。向含锰的铝青铜添加铁元素，由于Fe具有细化晶粒的作用，使合金的性能得到改善，但同时Fe会减弱锰对β相的稳定作用。

5、硅元素对ZQ A 1 9 -4 铝铁青铜的影响。

硅的加入促进γ相析出，使合金具有时效强化效果。硅含量越高，强化效果越大，但合金脆性增加，难以成型。在该合金中，硅首先溶解在块状相中，使块状相强化，当硅含量较高时才部分溶于基体中，使基体硬度提高。

硅是铝青铜的杂质，但能改变合金的可切削性能。其含量不得超过0.2%，对大多数铝青铜不得大于0.1%。

6、钴元素对ZQ A 1 9 -4 铝铁青铜的影响。

随着Co元素质量分数的增加，在低速低载的摩擦条件下，合金的磨损量是先增加后减少，合金表现为典型的低应力擦伤式磨料磨损，氧化磨损和轻微的疲劳磨损。在中速中载的摩擦条件下，磨损量是先减少后增加，合金的磨损表现为高应力磨料磨损和严重的氧化磨损、疲劳磨损。

7、磷、硫对ZQ A 1 9 -4 铝铁青铜的影响。

磷、硫是铝青铜的有害杂质，降低合金的力学性能，工艺性能及其他性能。磷是良好的脱氧剂，还能改善流动性和耐磨性。 青铜中加入1%以内（通常是0.5%）的P来当做强力脱氧剂，也改善液流而使合金不仅硬度与强度超越了青铜，也改善了耐磨耗性，提高弹性强度与疲劳强度，也保有青铜良好的耐腐蚀性能，对于海水、温泉类水源、硫酸水、硫酸等耐腐蚀性很优秀。

8、锡对ZQ A 1 9 -4 铝铁青铜的影响。

  Sn化合物构成的腐蚀膜层，使抗腐蚀性增强，锡能够提高耐腐蚀性 。

9、铅对ZQ A 1 9 -4 铝铁青铜的影响。

   加铅可改善可切削性和耐磨性，