摘要：對高鉛錫青銅ZCuPb20Sn5澆注鋼基體進行試驗研究，采用正交試驗法分別研究鋼基體材料、鋼基體預熱時間和鋼基體預熱溫度對鋼/銅雙金屬結合界面的影響。試驗結果表明：鋼基體為45鋼、預熱溫度為1200℃、預熱時間為2.5h時，鋼/銅雙金屬界面結合達到最佳效果，此時鋼/銅雙金屬界面結合強度達到133MPa，Cu原子和Fe原子之間的擴散距離達到14%μm。
    關鍵詞：ZCuPb20Sn5；鋼基體材料；預熱時間；預熱溫度；結合強度
    雙金屬復合材料是指將兩種不同的金屬材料用不同的鑄造手段將其連接在一起，使其獲得兩種金屬材料都不具有的綜合性能[1-2]。此雙金屬復合材料不僅減少了兩種貴重金屬的使用量，降低了產品的生產成本，而且大大的提高了雙金屬結合的強度、硬度以及高耐磨和抗疲勞等性能要求[3-5]。隨著工業的發展和科學技術的不斷進步，單一的合金材料己經無法滿足高精尖行業對材料綜合性能的要求，同時兼具兩種金屬材料優點的雙金屬復合材料應運而生[6]。界面結合的程度是鋼/銅雙金屬復合材料的技術關鍵，其結合的好壞直接決定復合材料的綜合性能，而且雙金屬構件的性能都由界面的綜合性能來決定[7]。本文在前人研究的基礎之上，對鋼銅雙金屬界面結合過程中的鑄造工藝參數進行模擬和實際的對比，通過界面組織的顯微硬度分析、剪切強度分析、掃描電鏡分析，得到鋼/銅雙金屬界面結合最佳工藝參數。
    1試驗
    1.1試驗材料試驗所用原材料有硼砂、A級Q235鋼、35鋼、45鋼和鉛錫青銅，A級Q235鋼、35鋼、45鋼和鉛錫青銅的化學成分如表1、2所示。1.2試驗過程及方案將機加好的鋼基體用10%的NaOH溶液清洗油污3～5遍。用蒸餾水沖洗干凈NaOH后，再用3%～5%的HCl溶液除銹，之后再用蒸餾水沖洗。所用鹽酸濃度不能太高，否則會腐蝕鋼基體，重新形成氧化層。將清洗后的鋼基體在不產生新氧化層的前提下烘干后，放入加熱到熔融狀硼砂的石墨坩堝中預熱待澆鑄。將稱好的銅錠和銅鎳合金一起放在預熱好的坩堝中，然后放入1200℃爐中熔煉，待其完全熔化后測溫依次加入1/2磷銅、Zn、Pb、Sn等合金元素，測溫撇渣后加入另一半的磷銅，之后進行保溫等待澆注。將預處理過的鋼基體放入熔融硼砂中預熱。澆鑄時先將鉛青銅合金坩堝取出扒渣，在攪拌的同時，將鋼基體連同腔中的硼砂熔液一同取出，并立即澆鑄。試驗中鋼基體材料、預熱溫度和預熱時間都是變化的，為了更準確的獲得鋼基體參數對鋼銅雙金屬界面結合的影響，采用的正交試驗方案因素水平考試如表3所示。

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