碟形弹簧簧(碟簧)用磷青铜(3-3)
碟形弹簧(碟簧)用磷青铜是一种含铜90～96%、锡4～10%和少量磷的抗腐蚀无磁性铜基合金，加磷是为了脱氧和改善其弹簧(碟簧)性能，当含锡的青铜中如磷的含量在0.03～0.35%时，会显著地提高其硬度和耐磨性。
锡对磷青铜的强度和延性都有很大影响，磷青铜的强度随着含锡量的增多而提高，但延性只是在锡含量10%以内才随着锡含量的增多而提高，当含锡量超过10%后，延性反而下降。
磷青铜也是从铸锭热轧成棒材后再进行均匀化热处理以细化其晶粒，然后再经热轧或冷拉(轧)成丝材或带材，和黄铜一样它在冷拉(轧)进一步细化晶粒的同时，也将晶粒拉长了，从而使它的机械性能有一定的方向性，这点对带材成形或冲轧时是非常重要的。
磷青铜不能借热处理来强化，其带材或丝材所铸要的高强度和高硬度只能借助于冷拉(轧)，为保证达到最隹的弹簧(碟簧)性能，其断面缩减率对丝材是75～85%，对带材是50～60%。
表5 磷青铜的化学成分
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国别 |
牌号 |
化学成分（%） |
|
Sn |
P |
Fe |
Zn |
Pb |
Ca+Sn+P |
|
美国 |
丝材 |
ASTMB159 521合金(A级） |
4.2～5.8 |
0.03～0.35 |
≤0.10 |
≤0.30 |
≤0.05 |
≥99.5 |
|
带材 |
ASTMB103 521合金(C级） |
7.0～9.0 |
0.03～0.35 |
≤0.10 |
≤0.20 |
≤0.05 |
≥99.5 |
|
ASTMB103 524合金(D级） |
9.0～11.0 |
0.03～0.35 |
≤0.10 |
≤0.20 |
≤0.05 |
≥99.5 |
|
日本 |
C5101W(丝材）
C5101B(带材） |
3.0～ 5.5 |
0.03～0.35 |
— |
— |
— |
≥99.5 |
|
C5191W(丝材）
C5191R(带材） |
5.5～7.0 |
0.03～0.35 |
— |
— |
— |
≥99.5 |
|
C5212W(丝材）
C5212R(带材） |
7.0～9.0 |
0.03～0.35 |
— |
— |
— |
≥99.5 |
|
C5210R(带材） |
7.0～9.0 |
0.03～0.35 |
≤0.10 |
≤0.20 |
≤0.05 |
≥99.7 |
磷青铜的化学成分如表5所示。最近美国采用了一些特殊的热处理方法，使在化学成分不变的情况下，弹簧(碟簧)性能非常好，而且是超细晶粒组织，它具有很高的疲劳极限和很长的疲劳寿命。用这种方法处理的510号磷青铜，其直径2.36mm的抗拉强度可达884MPa，0.2%的屈服极限为845MPa、比例极限为590MPa，硬度为HRB99，用它制成的压缩弹簧(碟簧)即使在187～440MPa的高应力状况下经受107的弯曲，不但没有损坏而且不产生永久变形。现在这种超细晶粒的磷青铜已能制成直径小于4.75mm的钢丝和厚度小于1.6毫米的带材，它的成形性能也大大优于普通处理的磷青铜，虽然它的价格要略高于黄铜，但是它所能承受的应力要比黄铜高30～50%，而疲劳寿命更长。
磷青铜可用于低于0℃的低温环境下，其最高使用温度在中等应力时可以到6VC/而在低应力状态下可用到100¾因此是用得最膂遍的非铢金属弹簧(碟簧)材料。
表6是ASTMB159，510合金（A级）磷青铜丝的抗拉强度，表7是ASTMB103，521合金(C级)磷青铜带的抗拉强度。表8是日本规定的磷青铜丝的抗拉强度。
表6 ASTMB159，510合金(A级)磷青铜丝的抗拉强度
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丝材直径(mm) |
≤0.64 |
0.64～1.60 |
1.60～3.25 |
3.25～6.25 |
6.25～9.50 |
9.50 |
|
抗拉强度(MPa) |
1000 |
930 |
890 |
850 |
830 |
720 |
其余的机械性能和物理性能可归诸于：
弹性模量E：丝材=103400MPa，带材=110300MPa；
切变模量G：丝材=41370MPa
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