鋅基合金 zinc alloy 新型軸承合金
鋅基合金
鋅基合金的組織主要（yào）由含Al和Cu的富鋅固溶體和含Zn的富Al固溶體所組成，它們的溶解度（dù）隨溫度的下降而降低。但由於壓鑄件的凝固速度極快，因（yīn）此（cǐ）到室溫時，固溶體（tǐ）的溶解（jiě）度是大（dà）大地（dì）飽（bǎo）和了。經過一定時間之後，這種過飽和現象會逐漸解除，而使鑄件（jiàn）地形狀和尺寸（cùn）略起變化。
鋅基合金
zinc alloy
【概述】
鋅基合金—新（xīn）型軸承合金
鋅基合金是新型重力鑄造鋅基合金係列（ZA8、ZA12、ZA27）的代稱，其在1997年被列入國家推薦標準《鑄造鋅基合金》後（標準代號（hào）：GB/T1175-1997），以ZnAl27Cu2Mg即ZA27-2為代表並衍（yǎn）生的高鋁（lǚ）鋅基合金，作為（wéi）新型軸承合金已廣泛取代部分巴氏合金和青銅，用來製造各類軸瓦、軸（zhóu）套、滑板、滑塊、蝸（wō）輪及傳動螺母等減摩耐磨件。
以鋅為基加入（rù）其他元素組成（chéng）的合金。常加的合金（jīn）元素有鋁、銅（tóng）、鎂、鎘、鉛、鈦等。鋅基合金熔點低，流動性好，易熔焊（hàn），釺焊和（hé）塑性（xìng）加工，在大氣中耐腐蝕，殘（cán）廢料便於回收和重熔；但蠕變強度（dù）低，易發生自然時效引起尺寸變化。熔（róng）融法製備（bèi），壓鑄（zhù）或壓（yā）力加工成材。按製造工藝可分為鑄造鋅基合金和變形鋅基合金。
與巴氏合金相比
除了擁有顯著的（de）性價比優勢外，還具（jù）有更高的強韌性、更低的比重和更寬的應用範圍等特點。
與青銅（tóng）相比
1．強度、硬度和許用壓力與（yǔ）鋁青銅相（xiàng）當，廣泛超過錫、鉛（qiān）等青銅，許用速度相（xiàng）近。完全能夠（gòu）滿足軸瓦等獨立減摩耐磨零（líng）件使用條件的（de）需求。
2．對（duì）潤滑油的親和力較強，自潤滑性更好，加上其冶金特性（熔點低，不易與鋼（gāng）軸（zhóu）發生冶（yě）金結合（hé）），因此使用中抗粘著性強，減摩耐磨特性更加突出。
3．摩擦係數低（dī），磨損小，因而使用壽命更長。同等使用條（tiáo）件下，一般在銅瓦（wǎ）的1倍以上，從而降（jiàng）低了配件的采購成本。
4．熱導率大（ZZnAl27Cu2Mg λ=125；ZCuAl10Fe3 λ=59），散熱快，磨麵溫升慢且低，對配對（duì）摩擦有更好的保護作用。
5．材料密度低（ZZnAl27Cu2Mg ρ=5g/cm3），產品質量輕（同型號、同規格質量輕1/3），安（ān）裝、維護更加容易、方便。
6．具有較高阻尼特性，減振抗噪。
一、國標規定的ZA27-2化學成分及物理特性：
合金牌號 合金代號 合（hé）金元素 主要雜質含量（不大於）
ZZnAl27Cu2Mg ZA27-2 Al Cu Mg Zn Fe Pb Cd Sn 其他
25.0-28.0 2.0-2.5 0.01-0.020 其餘0.075 0.006 0.006 0.003
Mn0.01
Cr0.01
Ni0.01
合（hé）金（jīn）牌號 合金代號 鑄造方法及狀態 抗（kàng）拉強度（dù）
MPa 延伸率% 布氏（shì）硬度（dù）
HBS
ZZnAl27Cu2Mg ZA27-2 SF
ST3
JF 400
310
420 3
8
1 110
90
110
注：T3工藝為320℃·3h爐冷。
二、高鋁鋅基合（hé）金製品的化學成分及物理特性：
合金牌號 合金（jīn）代號 合金元素（sù） 主要雜質含量
（不大於）
Al Cu Mg Zn Fe Pb Cd Sn 其他
ZZnAl27Cu1Mg ZA27-1B 25.0-28.0 1.0-2.0 0.01-0.02 其餘0.055 0.006 0.006 0.003 Mn0.01
Cr0.01
Ni0.01
ZZnAl27Cu2Mg ZA27-2B1
ZA27-2B2
25.0-30.0 2.0-3.0 0.01-0.02 其（qí）餘（yú）0.075 0.006 0.006 0.003 Mn0.01
Cr0.01
Ni0.01
合金牌（pái）號 合（hé）金（jīn）代號 鑄（zhù）造方法（fǎ）及狀態 抗（kàng）拉強度
MPa 延（yán）伸（shēn）率% 布氏硬度
HBS
ZZnAl27Cu1Mg ZA27-1B SF 380 10 100
JT2 350 14 90
JF 400 6 110
ZZnAl27Cu2Mg ZA27-2B1 SF 400 10 100
JT1 360 14 90
JF 420 6 110
ZA27-2B2 SF 420 10 105
JT1 380 12 90
JF 440 6 120
注：T1工藝（yì）指穩定化熱處理工藝，T2工（gōng）藝指時（shí）效熱處理工藝。
節約（yuē）成本 優勢明顯
鋅基合金不僅具有優越（yuè）的機械性能，更（gèng）具有極高的性價比。以鋅代銅，不僅能有效保證提高您的產品性能，同時可使您同（tóng）種規格的產品節省成本40%左右：
以Φ5×74m回轉窯托輪軸（zhóu）瓦為例，每（měi）套12件，可節約166700元.
高鋁鋅基合金在回轉窯上的應用（yòng）
使用（yòng）條件
適用於低速（sù）≤7.1m/s、重載≤300Kg/cm2、常溫≤150℃條件下，要求[pv] ≤30。
生產能力
可（kě）為10000t/d以下回轉窯提供全係列（liè）托輪軸（zhóu）瓦（wǎ）、軸套產品，具有年產3000台套的（de）生產能力。
高鋁鋅基合金在回轉窯上的應用
軸瓦（wǎ）的刮研與潤滑建議
1.刮（guā）研建（jiàn）議：
a.應保證（zhèng）軸（zhóu）瓦與球麵瓦接觸良好，軸瓦背與球麵瓦在配合刮研時，接觸點為25×25mm2上不少於3點，並用塗色法進行檢查。
b.應（yīng）保證軸瓦（wǎ）與軸頸接觸均勻、連續。刮研接觸角以30～40度為宜，接（jiē）觸點為1～2點/cm2。
1
0
PUBLIC POWER
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c.軸瓦與軸頸的側隙應刮削平順，檢測規範可（kě）參見設計部門提供的安裝方案。實際中應根據（jù）瓦口間隙的大（dà）小和儲油槽的深（shēn）淺、平順刮削至接觸帶，起始處不小於1mm，末端應在0.15～0.20之間。
d.軸瓦刮研端麵為10×10mm2上不少於1點。
2.潤滑建議
a.通常情（qíng）況下，夏季宜采用VG680動力粘度的潤滑油，冬季宜采用VG460動力粘度（dù）的潤滑油。同時，使用中也要考慮環境和地域的差異並高度關注潤滑油膜的厚度是否滿足潤滑要求。
b.雖然高鋁鋅基合金軸（zhóu）瓦與青銅（tóng）軸瓦相比對潤滑油的要求更低，但（dàn）是因（yīn）為當今設備（bèi）的發展趨勢（shì）正向著負荷大、效率高、壽命長的方向發展，因此我們一定要更新潤滑觀念，為（wéi）了保證設（shè）備（bèi）更加安全運行（háng），建議采用（yòng）高品質的含有極壓及耐磨添加劑的潤滑油。
c.高度關注（zhù）磨合初期（qī）的潤滑情況，加強監控與清潔。
《中華人民共和國國家標準---鑄造鋅合金》GB/T 1175-1997 (1997-03-04發布（bù）1997-09-01實施)
本標準首次全麵修訂。目（mù）前，國際標準（zhǔn）化組織（ISO）尚未製訂鑄造鋅（xīn）合金標準（僅有一個鋅合金標準ISO301-1981,其中僅列出合金錠（dìng）的化學成分沒有列出力學性能）。為促進國際貿易，技術和經濟交流，同時又能滿足國內市場須要，在本版本中引進了德國標準DIN1743中兩個合（hé）金（jīn）牌號（適用於製造衝壓模具和美術裝（zhuāng）飾品），美國標（biāo）準ASTM B791中三個合金牌（pái）號（適用於製造減磨、減震和結構件）。上述（shù）五（wǔ）個合金牌號在引用時僅采用了它（tā）們（men）的（de）化學（xué）成（chéng）分（fèn）和力學性能指標（biāo），具體見（jiàn）本標準附錄B。
本版本在下列章節（jiē）中有所改變（biàn）：
---第3章中給出鋅（xīn）合金定義（yì）、新的牌（pái）號和代（dài）號；
---第4.1條中在ZA9-2合（hé）金中將鋁含量上限由11.0%改為10.0%,在ZA 11-5合金中將鋁含（hán）量下限由9.0%改為10.0%,取消ZZnAl4和ZZnAl4-0.5兩個壓軸合（hé）金牌號；
---第4.4條中增（zēng）加試樣澆（jiāo）冒口係統（tǒng）
---第4.7條中新增條文；
---第5章中新增條文5.1-5.6
本（běn）標準GB 16746-1997《鋅合金鑄件》配套使用。
本標準的附錄A是標準的附錄；
本標準的附錄B是提示的附錄。
本標準由中華人（rén）民共和國機械工業部提出。
本標準由全國鑄造標準化技術委員會（huì）歸口。
本標準（zhǔn）起草單位：沈陽鑄造研究（jiū）所、河（hé）南中發合金製品有限公司（現許昌眾（zhòng）力合金製品有限公司）、阿城市有色金屬鑄（zhù）造廠、沈陽（yáng）高壓開關廠、包頭五二研究所。
本標準主要起草人：張照文、申震（zhèn）濤、李東基、張斌、靳依林
【鋅基合金成分及鑄件品質（zhì）】
一、鋅基合（hé）金的特（tè）點
1. 比重大。
2. 鑄（zhù）造性能（néng）好，可（kě）以壓鑄形狀複雜、薄壁的精密件（jiàn），鑄件表麵光滑。
3. 可進行表麵處（chù）理：電鍍、噴（pēn）塗、噴漆。
4. 熔化（huà）與壓鑄時不吸鐵，不腐蝕壓型（xíng），不粘模（mó）。
5. 有很好的常溫機械性能和耐磨性。
6. 熔點低，在385℃熔化，容易壓鑄成型。
使用過程中（zhōng）須注（zhù）意的問（wèn）題：
1. 抗（kàng）蝕性差。當合金成分中雜質元素鉛、鎘、錫超過標準時，導（dǎo）致鑄件老化而發生變形，表現為體（tǐ）積脹大，機械性能特別是塑性顯著下降，時（shí）間長了甚至破裂。
鉛、錫（xī）、鎘在鋅基合金中溶解（jiě）度很小，因而集中於晶粒邊界而成為陰極（jí），富鋁的固溶體成為陽極，在水蒸氣（電解質（zhì））存在的條件下，促成晶間電化學腐蝕。壓鑄件因晶間腐蝕而老化。
2. 時（shí）效作用
鋅基合金的組織主要由含Al和Cu的富鋅固溶體和含Zn的富Al固溶體所組成，它們的溶解（jiě）度隨溫度的下降而降低（dī）。但由於壓鑄件的凝固速度極快，因此到室溫時，固溶體的溶解度是大大地飽和了。經過一定時間之後，這種過飽和（hé）現（xiàn）象會逐漸解除，而使鑄件地形狀和（hé）尺寸略起變化。
3. 鋅基合（hé）金壓鑄（zhù）件（jiàn）不宜在高溫和低溫（0℃以下）的工作環境下使用（yòng）。鋅基合金（jīn）在常溫下（xià）有較好的機械性能（néng）。但在高溫下（xià）抗拉強度和低溫下衝（chōng）擊（jī）性能都顯著下降。
圖（tú）1 時效時間對鋅基合金屈服強（qiáng）度和衝擊韌性的影響
圖2 溫度對抗拉強度的影響
二、鋅基合金種類
Zamak 3: 良好的流動性和機械性能。
應用於對（duì）機械強度要求不高的鑄件，如玩具（jù）、燈具、裝飾品、部分電器件。
Zamak 5: 良好的流（liú）動（dòng）性和好的機械性能。
應用於對機械強度有一定要求的鑄件，如汽車配件、機電配件、機械零件、電器元件。
Zamak 2: 用於對機械性能有特殊要（yào）求、對硬度要求高、尺寸精度要求一般的機械零件。
ZA8: 良（liáng）好的流動性和尺寸穩定性，但流動性較（jiào）差。
應用於壓（yā）鑄尺寸小、精度和機械強（qiáng）度要求很高（gāo）的工件，如電器件。
Superloy: 流動性最佳，應用於壓鑄薄壁、大尺寸、精度高、形狀複雜的工件，如電器元件及其盒（hé）體。
不同的鋅基合金有不同的物理和機械特性，這（zhè）樣為壓鑄（zhù）件設（shè）計提（tí）供了選擇（zé）的空間。
三（sān）、鋅基合金的選擇
選擇（zé）哪一種鋅基合金（jīn），主要從三個方麵來考慮
1. 壓鑄件本（běn）身的用途，需要滿足的使用性能要求。包括：
（1） 力學性能，抗拉強度，是（shì）材料斷裂時的最大抗力；
伸（shēn）長率，是材料脆性和塑性的衡（héng）量指標；
硬度，是材料表麵對硬物壓入或摩擦所引起的塑性變形的抗力。
（2） 工作環境狀態：工作溫度、濕度、工件接觸的介質（zhì）和氣密性要求。
（3） 精度要求：能夠達到的精度及尺寸穩定性。
2. 工（gōng）藝性能好：（1）鑄造工藝；
（2）機（jī）械加工（gōng）工藝
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鋅基（jī）合金 zinc alloy
