[科普中國]-硅青銅

以硅為主要合金元素的一類特殊青銅。除硅以外，還加入錳、鎳、鋅 等元素。硅青銅機(jī)械性能好，耐蝕性、耐磨性、焊 接性好，容易加工，無磁性，沖擊時(shí)不產(chǎn)生火花， 在低溫下也不失去材料的原有特性，常用作液態(tài)氣 體和汽油儲(chǔ)存器、彈性元件和耐磨零件等。常用牌 號(hào)有QSi3-1、QSi1-3等。1

介紹以硅為主要合金元素的青銅。工業(yè)上應(yīng)用的硅青銅除含硅外，還含有少量的錳、鎳、鋅或其他元素。硅在銅中呈有限固溶，在852℃時(shí)最大溶解度可達(dá)5.3%，并隨溫度降低而減小，但時(shí)效硬化效應(yīng)不強(qiáng)，一般不進(jìn)行強(qiáng)化熱處理。變形硅青銅含硅量為1%～4%，硅增高會(huì)出現(xiàn)脆性相，降低塑性。硅青銅的結(jié)晶溫度范圍較小，有足夠的流動(dòng)性，力學(xué)性能較錫青銅高，在機(jī)械制造工業(yè)中可作錫青銅的代用品。2

成分QSi3.5-3-1.5硅青銅：QSi3.5-3-1.5為含有鋅、錳、鐵等元素的硅青銅，性能同QSi3-1，但耐熱性較好，棒材、線材存放時(shí)自行開裂的傾向性較小。QSi3.5-3-1.5主要用作在高溫工作的軸套材料。

QSi3.5-3-1.5化學(xué)成分：銻（Sb）≤0.002，鐵（Fe）1.2～1.8，鎳（Ni）≤0.2，硅（Si）3.0～4.0，錫（Sn）≤0.25，鉛（Pb）≤0.03，銅（Cu）余量，鋅（Zn）2.5～3.5，錳（Mn）0.5～0.9，磷（P）≤0.03，砷（As）≤0.002，雜質(zhì)總和≤1.1%

化學(xué)性能硅青銅棒對(duì)大氣、水氣、自然淡水、海水有很強(qiáng)的抗蝕性，由于其表面會(huì)形成一層致密而堅(jiān)固的氯化物膜，但它們的流速不能超過1. 5m，否則，氧化膜會(huì)遭到破壞，失去保護(hù)力。假如溫度大于60℃或水中含有CO2與氧，則侵蝕速度加快。

硅青銅棒對(duì)低濃度、溫度不高的堿溶液有高的抗蝕性。但溫度升高或濃度增大，會(huì)導(dǎo)致侵蝕速度上升，含F(xiàn)e2（ SO4）3的酸性水對(duì)硅青銅棒會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈侵蝕，由于Fe2（ SO4）3有陰極去極化作用。鉻酸鹽、氯化鐵溶液和濃氯化鋅溶液會(huì)強(qiáng)烈地侵蝕硅青銅棒。干燥的氯、澳、氟化氫、硫化氫、氯化氫、二氧化硫、氨以及四氯化碳等均不侵蝕硅青銅棒，若其中含有水氣則對(duì)硅青銅棒有侵蝕作用。乙炔、氫氧化銨、氯化銨、鉻酸、氯化鐵、硫酸鐵、汞、汞鹽、硝酸、氰化鉀、氫化鈉、重鉻酸鉀、銀鹽、氫氯化鈉、熔融硫、氰酸都會(huì)侵蝕硅青銅棒。列入中國國家標(biāo)準(zhǔn)中的變形硅青銅共2種牌號(hào)，其主要化學(xué)成分和力學(xué)性能列于表1。

表1 變形硅青銅的主要化學(xué)成分和力學(xué)性能

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其他元素對(duì)硅青銅的影響在銅硅合金中加入適量的錳可改善力學(xué)性能、耐蝕性和工藝性能。常采用的是含硅3%和錳1%的硅青銅QSi3-1，高溫時(shí)為單相α固溶體，冷卻到450℃以下時(shí)，有少量化合物Mn2Si或MnSi析出，但強(qiáng)化效果極弱，通常是在退火或加工硬化狀態(tài)下使用。QSi3-1拉制棒材由于相變應(yīng)力，在存放過程中易出現(xiàn)自行破裂現(xiàn)象，故成品應(yīng)進(jìn)行低溫退火，且合金硅含量宜取下限。QSi3-1硅青銅可在冷、熱態(tài)下壓力加工，力學(xué)、耐蝕、耐磨和焊接性能好，無磁，沖擊時(shí)不發(fā)生火花，在機(jī)械、化工、石油、船舶等工業(yè)部門都被廣泛應(yīng)用。

鎳能提高硅青銅的力學(xué)性能和耐蝕性，且兼有良好的電導(dǎo)性。鎳與硅形成能固溶于銅的化合物Ni2Si，在共晶溫度（1025℃）的最大溶解度為9.0%，并隨溫度降低而減小，在室溫幾乎為零。鎳與硅的比值為4：1的銅合金在時(shí)效處理中會(huì)因Ni2Si相沉淀而強(qiáng)化，獲得良好的綜合性能。工業(yè)上常用的含硅1%和鎳3%的硅青銅QSi1-3，在900～950℃淬火后塑性良好，再經(jīng)350～550℃時(shí)效處理1～4h，強(qiáng)度可提高1倍以上。這種合金的耐磨性、高溫強(qiáng)度較高。其電導(dǎo)性亦比一般高強(qiáng)度的銅合金為高。因此在機(jī)械工業(yè)等部門制造重要零件，也可作通訊用高強(qiáng)度架空線和導(dǎo)電極等。鉛、銻、鉍、砷、硫、磷等元素對(duì)合金有害，應(yīng)嚴(yán)加控制。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

于仁業(yè) - 高級(jí)工程師 - 中航工業(yè)哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司