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C51000(磷青铜)

发布:sonhooalloy 浏览:5513次

C51000是磷青铜家族中最典型和最常用的牌号之一,属于美标ASTM B103/B139等标准规范的材料。在中国标准中,对应的牌号是 QSn6.5-0.1

下面为您详细解析其成分、性能及应用。


一、 化学成分(ASTM B103 标准)

C51000的主要成分是铜-锡-磷,具体范围如下:

元素

成分(重量百分比,%)

作用

铜 (Cu)

余量

基体,提供良好的导电导热性和成型性。

锡 (Sn)

4.2 ~ 5.8

核心合金元素。显著提高强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。形成固溶强化。

磷 (P)

0.03 ~ 0.35

脱氧剂和强化元素。去除熔炼中的氧,提高铸造质量;同时能提高合金的弹性极限、疲劳强度和耐磨性。

铅 (Pb)

≤ 0.05

杂质元素,严格控制。微量铅可能改善切削性,但过高会影响热加工性能。

锌 (Zn)

≤ 0.30

杂质元素。

铁 (Fe)

≤ 0.10

杂质元素。

其他杂质

≤ 0.15

总量不超过。

关键点:锡含量约5%,磷含量约0.1%,因此也得名 5%锡磷青铜


二、 主要性能特点

C51000完美诠释了磷青铜“强度、弹性、耐疲劳、耐腐蚀”的综合优势。

1.机械性能

  • 高强度与高硬度:远高于纯铜和黄铜。通过冷加工(如轧制、拉拔)可以进一步提升其强度和硬度(抗拉强度可达600-900 MPa)。

  • 优异的弹性性能

    • 弹性极限高:在弹性变形范围内能承受较大的应力而不发生永久变形。

    • 弹性模量适中:约110 GPa,适合制造精密弹性元件。

    • 抗疲劳性极佳:在反复弯曲、振动的工况下,不易产生疲劳断裂,这是其作为弹簧材料的核心优势。

  • 良好的耐磨性:锡的加入提高了表面的硬度和耐磨性,适用于轴承、衬套等摩擦部件。

2.物理与化学性能

  • 耐腐蚀性优良:在大气、淡水、海水以及多种酸、碱介质中,耐腐蚀性优于纯铜和大多数黄铜。特别抗应力腐蚀开裂。

  • 导电导热性:导电率约为纯铜的15%-20%,虽然不如纯铜,但在高强高弹合金中属于较好的。导热性也较好。

  • 无磁性:是一种重要的无磁性材料。

  • 良好的钎焊和焊接性能:但熔焊有一定难度。

3.工艺性能

  • 出色的冷加工性能:非常适合在常温下进行冲压、弯曲、拉伸等成型操作。但加工硬化速率较快,在深度成型或多次成型时可能需要中间退火。

  • 热加工性一般:在650-800°C范围内可进行热加工,但温度区间较窄,控制要求高。

  • 切削性能尚可:属于“难切削”材料,但比纯铜好。添加微量铅(如C54400)可以大幅改善切削性,但C51000本身切削性仅为易切削黄铜的20%左右。


三、 典型应用领域

基于以上性能,C51000广泛应用于需要高可靠性、长寿命的弹性、耐磨和导电部件:

  1. 弹性元件

  2. 各类弹簧:电器开关触点弹簧、精密仪器仪表弹簧、手机连接器弹簧片等。

  3. 膜片、波纹管:压力仪表、传感器中的敏感元件。

  4. 电气电子连接器

  5. 电脑、手机、汽车中的插孔、插针、端子等,兼顾良好的导电性和插拔所需的弹性。

  6. 耐磨部件

  7. 轴承、轴套、齿轮、滑块、耐磨衬套等。

  8. 其他

  9. 化工设备中的耐腐蚀滤网、垫片。

  10. 建筑行业的抗震支架部件。

  11. 乐器中的琴弦、簧片。


四、 常见供应状态与规格

  • 状态:常见的有退火态(O态)、1/4硬(H02)、半硬(H04)、全硬(H08)等,以满足不同强度要求。

  • 规格:可提供带材、箔材、板材、棒材、线材和管材。

五、 总结与对比

特性

评价

对比说明

强度与弹性

极优

是铜合金中最好的弹性材料之一,优于黄铜和纯铜。

耐疲劳性

极优

在动态载荷下寿命长,是弹簧的首选材料。

耐腐蚀性

优于大多数黄铜和纯铜,尤其耐海水和应力腐蚀。

导电性

中等

低于纯铜和铍铜,但高于不锈钢等其他弹性材料。

切削性

一般

若需要大量机加工,可考虑含铅的磷青铜C54400。

成本

较高

因含贵金属锡,成本高于黄铜和纯铜。

总而言之,C51000(QSn6.5-0.1)磷青铜是一种以牺牲部分导电性和成本为代价,换取卓越机械性能(尤其是弹性、抗疲劳性)和耐腐蚀性的高端铜合金。 当设计需要长期可靠、承受循环载荷的精密部件时,它是无可替代的经典材料。



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