[科普中国]-硅青铜

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。1

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。2

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

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其他元素对硅青铜的影响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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于仁业 - 高级工程师 - 中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司