C61900是铝青铜中一个非常重要和常用的牌号,属于高强度、耐磨、耐腐蚀的铜合金。它在美国的UNS编号系统中被定义为C61900,在中国与之接近的牌号是 QAl9-4-4-2(旧牌号)或按新标准接近 CuAl9Fe4Ni4Mn2。
下面为您详细解析其成分、性能及应用。
C61900是一种复杂的四元铝青铜,主要合金元素为铝、铁、镍,并添加少量锰。
铜:余量(通常 > 76%),作为基体。
铝:8.5 - 10.0% - 核心合金元素。提高强度、硬度、耐腐蚀性(特别是耐海水腐蚀)和耐氧化能力。铝含量是形成高强度β'相的关键。
铁:3.0 - 5.0% - 细化晶粒,提高再结晶温度,增强耐磨性和强度。过量会形成富铁相,可能降低耐腐蚀性。
镍:3.0 - 5.5% - 最重要的强化元素之一。它能显著提高合金的强度、韧性、耐腐蚀性(尤其是抗应力腐蚀开裂能力)和高温性能。镍与铝结合形成强化相。
锰:1.5% 以下 - 主要作为脱氧剂,改善热加工性能,并有一定的固溶强化作用。
锌、锡、铅等:极低杂质含量(通常各小于0.2%)。
C61900铝青铜因其独特的成分设计,综合性能非常优异,被誉为“高强度铝青铜”。
高强度:抗拉强度可达 620 - 830 MPa,甚至更高,是普通黄铜的2-3倍,接近某些中低强度钢的水平。
高硬度:布氏硬度可达 HB 170 - 230,具有良好的抗磨损和抗变形能力。
良好的韧性:虽然强度高,但仍保持一定的塑性和冲击韧性,优于许多高硬度的铸造合金。
优异的耐磨性:特别适合于在重载、低速条件下工作的摩擦副,具有出色的抗粘着磨损和微动磨损能力。
优异的抗疲劳性:高强度和高韧性的结合使其具有良好的疲劳极限。
密度:约 7.6 g/cm³,比钢轻。
导热导电性:远低于纯铜,但优于不锈钢和许多钢种。
无磁性:这是其一个重要特性,适用于需要避免磁性的场合。
卓越的耐海水腐蚀:在海水、盐水环境中表现优异,耐空蚀和耐冲蚀性能突出,是制造船舶螺旋桨、泵阀的关键材料。
良好的耐大气腐蚀:在工业大气和海洋大气中非常稳定。
优异的耐高温氧化:在高温下(可达约400°C)表面能形成致密的氧化铝保护膜,抗氧化能力远强于普通铜合金。
抗应力腐蚀开裂:由于镍的加入,其抗应力腐蚀开裂能力比不含镍的铝青铜大幅提升。
铸造性能良好:流动性好,收缩率相对较低,适合砂铸、离心铸造等。
切削加工性尚可:硬度较高,切削加工性为纯铜的20%-30%,需要合适的刀具和参数。
焊接和钎焊可行:可采用惰性气体保护焊(如TIG/MIG),但需使用匹配的焊材并控制热输入。
不能通过热处理强化:其强度主要来源于合金化形成的相结构(β'马氏体相变),而非沉淀强化。通常通过控制冷却速度(固溶处理+回火或直接控制铸造冷却)来优化性能。
基于其高强度、耐磨、耐蚀、无磁的特性,C61900(及其相近牌号)广泛应用于以下苛刻环境:
船舶与海洋工程:
螺旋桨(尤其是大型商船和军舰)
海水泵、阀、叶轮、轴套、密封环
海底管道配件
重型机械与高负载部件:
重型齿轮、蜗轮、轴承、轴套
轧钢机人字齿轮、滑块
矿山机械的耐磨部件
化工与电力工业:
耐腐蚀的泵、阀、法兰
发电厂的冷凝器管板、涡轮机部件
航空航天与国防:
要求高强度、耐腐蚀、无磁性的特殊结构件和轴承
其他:
需要高强度和耐腐蚀的紧固件
塑料模具的镶块(利用其良好的导热和耐磨性)
特性 | C61900 铝青铜 | 锡青铜(如C90500) | 黄铜(如C36000) |
强度/硬度 | 极高 | 中等 | 低-中等 |
耐磨性 | 极优 | 优良 | 一般 |
耐海水腐蚀 | 极优 | 优良 | 差(易脱锌) |
耐高温氧化 | 优良(至400°C) | 一般 | 差 |
无磁性 | 是 | 是 | 是 |
成本 | 高 | 中-高 | 低 |
简而言之,C61900铝青铜是当您需要在腐蚀环境(特别是海洋环境)中,承受高应力、高磨损、高温工况时的顶级铜合金选择。其高性能也对应着更高的原材料和加工成本。