C51900是一种广泛使用的锡磷青铜合金,属于加工材料(如板、带、箔、棒、线材),而非铸造合金。其名称符合美国ASTM标准(UNS编号系统)。在中国,最接近的对应牌号是 QSn6.5-0.1。
下面将为您详细解析C51900的成分、性能及应用。
C51900的化学成分以铜为基,主要添加锡和磷。
元素 | 含量(重量百分比,%) |
铜 (Cu) | 余量 |
锡 (Sn) | 5.5 ~ 7.0 |
磷 (P) | 0.03 ~ 0.35 |
锌 (Zn) | ≤ 0.20 |
铅 (Pb) | ≤ 0.05 |
铁 (Fe) | ≤ 0.10 |
镍+钴 (Ni+Co) | ≤ 0.20 |
杂质总和 | ≤ 0.15 |
核心合金元素的作用:
锡 (Sn): 固溶强化,显著提高合金的强度、硬度和耐腐蚀性(特别是耐海水和大气腐蚀)。
磷 (P): 主要作为脱氧剂,去除熔融铜中的氧,防止脆化。同时,磷也能提高合金的强度、弹性极限、疲劳强度和耐磨性。
C51900因其良好的综合性能,被誉为“弹性材料之王”。
优异的弹性性能:
具有很高的弹性极限、比例极限和疲劳强度。
弹性滞后小,弹性后效低,是制造精密弹性元件(如弹簧、膜片、簧片)的理想材料。
良好的机械性能:
高强度与中等硬度: 抗拉强度可通过冷加工硬化得到显著提升。
出色的耐磨性: 适用于承受摩擦的零件,如轴承、轴套。
卓越的耐腐蚀性:
对大气、淡水、海水以及多种酸、碱溶液都有良好的耐蚀性。
抗应力腐蚀开裂能力优于许多其他铜合金。
良好的工艺性能:
冷加工性极佳: 非常适合在常温下进行冲压、弯曲、拉伸等成形操作。可通过不同程度的冷加工(如回火状态:1/4硬、半硬、全硬等)获得不同的强度/弹性/导电性组合。
切削加工性: 一般(约为易切削黄铜的20%)。磷的存在使其切屑呈碎屑状。
焊接与钎焊性:
软钎焊和硬钎焊性能良好。
电弧焊和电阻焊性能尚可,但气焊性能较差。
不建议进行氧乙炔焊和保护金属弧焊。
物理性能:
导电/导热性: 约为纯铜(IACS)的13-15%,属于中等导电导热材料。
无磁性: 在电磁敏感环境中非常重要。
颜色: 呈温暖的金黄色。
状态 | 抗拉强度 (MPa) | 屈服强度 (0.2% offset, MPa) | 延伸率 (%) | 洛氏硬度 (HRB) | 备注 |
软态 (O) | 340 - 410 | 140 - 200 | ≥ 50 | 50 - 70 | 退火态,塑性好,适合深冲 |
1/4硬 (H04) | 420 - 500 | 250 - 350 | 35 - 50 | 65 - 80 | 强度与塑性的平衡 |
半硬 (H08) | 500 - 600 | 380 - 480 | 10 - 25 | 80 - 90 | 常用弹性状态 |
全硬 (H10) | 580 - 690 | 480 - 600 | 4 - 12 | 88 - 98 | 高弹性、高强度 |
特硬/弹簧硬 (H12) | ≥ 640 | ≥ 550 | ≤ 5 | ≥ 95 | 最高强度,用于重要弹簧 |
基于以上性能,C51900被广泛应用于:
电子电气行业:
连接器、端子、插孔、继电器簧片、开关触点。
需要良好弹性和导电性的精密部件。
机械制造与汽车工业:
耐磨损的轴承、轴套、衬套、止推垫圈。
各种弹簧(扁弹簧、螺旋弹簧、波形弹簧)、膜盒、波纹管。
齿轮、涡轮等传动部件。
仪器仪表行业:
精密仪器中的弹性敏感元件(如压力表弹簧管)。
耐腐蚀的仪表零件。
其他领域:
建筑用防腐蚀金属网、筛网。
化工设备的耐蚀部件。
货币、奖章等造币工业。
C51000 (QSn5-0.1): 含锡量稍低(~5%),强度略低,但塑性、弹性和疲劳强度依然很好,成本也略低。
C52100 (QSn8-0.3): 含锡量更高(~8%),含磷量也更高。强度、硬度和耐磨性更优,但塑性降低,价格更高。常用于更高负荷的耐磨件。
铍青铜 (如C17200): 强度、硬度、疲劳强度和导电性远超C51900,是顶级弹性材料,但成本非常高。
C51900(QSn6.5-0.1)锡磷青铜是一种性能均衡、应用广泛的高强度、高弹性、耐腐蚀铜合金。其核心优势在于极佳的冷加工性能和优异的抗疲劳特性,使其成为制造中高负荷弹性元件、耐磨零件和耐蚀结构件的经典材料。在选择时,需根据具体的强度、弹性和成形性要求,选择合适的回火(冷加工硬化)状态。