ZCuZn40Pb2 是黃銅家族中以 “易切削性” 為核心,兼顧輕中載減摩性能的高鋅鉛黃銅,成分設計圍繞批量加工、通用場景需求展開:銅 57%-60% 為基體核心,保障合金基礎韌性與耐蝕性,避免高鋅導致的脆性斷裂;鋅 38%-41% 降低材料成本,同時提升銅液流動性,便于批量鑄造;鉛 1.5%-2.5% 是易切削與減摩的關鍵元素,通過游離相作用優化加工與摩擦性能;雜質總含量≤0.5%,其中鐵≤0.1%(防止形成硬脆 Fe-Zn 化合物劃傷刀具或摩擦面)、硅≤0.08%(避免降低合金塑性)、硫≤0.01%(防止鉛與硫結合形成低熔點 PbS 導致熱脆),且鉛含量符合 GB 5044-2019 環保標準(鉛溶出量≤0.01mg/L)。
其核心性能適配輕中載通用場景:室溫抗拉強度≥350MPa(金屬型鑄造),砂型鑄造≥320MPa,屈服強度≥220MPa,延伸率≥15%(砂型),布氏硬度≥85HB,摩擦系數(潤滑工況,壓力 3MPa)0.18-0.22,切削速度可達 110-130m/min(硬質合金刀具),加工后表面粗糙度 Ra≤1.6μm,在中性水溶液(如自來水、工業冷卻水)中年腐蝕速率≤0.025mm,是水暖管件、電氣接線端子、小型機械緊固件、家用五金配件等批量加工部件的首選材料。
游離鉛相的易切削與減摩機制是該合金的性能靈魂。1.5%-2.5% 的鉛以獨立的游離鉛相均勻分布于銅鋅基體中(鉛相顆粒尺寸 1-2μm,體積分數 2%-2.5%),在切削過程中:鉛相如同 “內置潤滑劑”,能減少刀具前刀面與切屑、后刀面與工件表面的摩擦系數,降低切削阻力(比無鉛黃銅降低 25%-30%);同時,鉛相的存在使切屑易斷裂成短碎屑,避免形成連續長切屑纏繞刀具,大幅提升加工效率。某五金加工廠數據顯示:采用 YT15 硬質合金刀具加工 ZCuZn40Pb2 自來水閥門閥芯時,刀具壽命比 ZCuZn40Mn3Fe1 提升 60%,單件加工時間從 8 分鐘縮短至 5 分鐘,合格率達 99.5%。在摩擦工況下,游離鉛相能在摩擦面形成薄而均勻的 “鉛潤滑膜”(厚度 0.3-0.5μm),該膜剪切強度低,可穩定降低摩擦系數,避免輕中載下(如電氣端子插拔、閥門開關)的咬合磨損,咬合載荷達 700N,滿足通用部件的摩擦需求。
實際應用中,某水暖設備廠將 ZCuZn40Pb2 用于 DN25 自來水閥門閥芯(直徑 25mm,長度 35mm),閥芯需經過車削、鉆孔、銑槽等多道工序,其易切削性使批量生產效率提升 40%,加工后閥芯表面無毛刺,與閥座配合密封良好;在自來水長期浸泡下,閥芯無明顯腐蝕,開關壽命達 5 萬次以上,遠超行業標準的 3 萬次。在電氣領域,某電子企業采用該合金制作 USBType-C 接口母座彈片(厚度 0.8mm,寬度 2mm),彈片經沖壓、折彎等冷加工成型,鉛相優化了沖壓性能,避免彈片開裂,且彈片插拔 1 萬次后,接觸電阻仍≤50mΩ,滿足電氣連接穩定性要求。
加工工藝適配批量生產需求:鑄造以金屬型鑄造為主(批量件采用連續鑄造),鑄造溫度 980-1020℃,高鋅使銅液流動性提升 35%,可快速填充管件、端子等簡單型腔,鑄件致密度達 99.0% 以上,批量生產合格率超 98%;無需復雜熱處理,僅需在切削或冷加工后進行 220-260℃×1 小時低溫去應力退火,消除加工應力,避免部件使用中變形;焊接性能一般,因鉛易導致焊縫熱裂,通用部件多采用螺紋連接或鉚接,如需修復,可選用含鉛黃銅焊絲(HS222),并控制焊接電流≤80A,減少熱輸入。
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