C63000(又称UNS C63000)是一种非常著名且应用广泛的高强度镍铝青铜合金。它是铝青铜家族中性能最全面的代表之一,尤其在需要高强度、良好耐磨性和优异耐腐蚀性的场合。
以下是C63000铝青铜的详细特性分析:
UNS编号: C63000
常见商业牌号: AMS 4640, Navy C (MIL-DTL-24480 Shipboard)
相近欧洲牌号: CuAl10Ni5Fe4 (CW307G)
中国近似牌号: QAl10-4-4 (ZCuAl10Fe4Ni4, 但不完全等同)
其卓越性能源于其精密的化学成分平衡:
铜 (Cu): 余量 (约78-85%)
铝 (Al): 9.0 - 11.0% → 提供强度、硬度和耐腐蚀性。
铁 (Fe): 3.0 - 5.0% → 细化晶粒,提高强度和耐磨性。
镍 (Ni): 4.0 - 5.5% → 关键元素。显著提高强度、韧性、抗疲劳性和耐腐蚀性(特别是抗应力腐蚀和脱铝腐蚀)。
锰 (Mn): ≤ 1.5% → 脱氧剂,改善可锻性。
其他: 锌、锡、铅等杂质元素含量极低。
高强度: 是铝青铜中强度最高的一类。抗拉强度在退火状态下可达 620 MPa 以上,在热处理(淬火+回火)后可达 760 - 900 MPa,接近高强度钢的水平。
高硬度: 硬度可达 HB 200 - 280(取决于热处理状态),耐磨性极佳。
良好的韧性: 尽管强度高,但其韧性远优于许多高强钢和铸铁,能承受冲击载荷。
优异的抗疲劳强度: 非常适合承受交变载荷的部件,如螺旋桨、轴套。
密度: 约 7.64 g/cm³,比钢轻。
导热性: 中等,优于不锈钢但低于纯铜和黄铜。
导电性: 较低(约 7% IACS),不作为导电材料使用。
铸造性: 良好,可用于生产复杂铸件。
可加工性: 较差。其高强度和高硬度导致加工难度较大,刀具磨损快,需要采用适合加工高强度合金的刀具和工艺参数。
可焊性: 尚可,但比普通碳钢困难。通常采用气体保护焊(如TIG/MIG),并使用匹配的焊材,焊后可能需热处理以恢复性能。
无磁性: 这是其关键特性之一,使其适用于对磁性敏感的设备。
优异的耐海水腐蚀: 对海水、咸水、微咸水具有极强的抵抗力,耐空泡腐蚀和冲刷腐蚀性能突出,是船舶工业的明星材料。
耐应力腐蚀开裂: 由于镍的加入,其抗应力腐蚀性能远优于普通铝青铜和许多不锈钢。
耐脱铝腐蚀: 镍和铁的共同作用有效抑制了在苛刻环境中可能发生的选择性腐蚀(脱铝)。
耐生物污损: 表面形成的致密氧化膜能一定程度抑制海洋生物附着。
在大气、淡水和许多酸碱介质中也表现良好。
C63000可通过热处理进一步强化:
淬火(固溶处理): 加热至约 900°C 后快速冷却(水淬)。
回火(时效处理): 在 500 - 650°C 回火数小时。
通过热处理可以优化其强度、硬度和韧性的组合。
得益于“高强度 + 耐腐蚀 + 无磁”的组合,其应用非常高端:
船舶与海洋工程: 螺旋桨、桨叶、泵壳、阀体、海水管道系统、船舶轴套、舵承、潜艇部件。
航空航天: 高强度齿轮、轴承、飞机起落架部件(无磁、耐腐蚀)。
化工与石油工业: 泵、阀、法兰、紧固件,用于腐蚀性环境。
电力工业: 无磁性高强度紧固件、涡轮机部件。
重型机械: 需要高耐磨和高强度的齿轮、蜗轮、轴套、挤压模具。
C63000(镍铝青铜)是一种近乎“全能”的高性能铜合金。 它将高强度钢的力学性能与不锈钢的耐腐蚀性集于一身,同时还具备无磁性的独特优势。虽然其成本较高,加工性稍差,但在对抗腐蚀、磨损和疲劳有严苛要求,尤其是涉及海水环境和无磁要求的尖端领域,它是无可替代的关键材料。其最著名的标签就是 “高强度船用螺旋桨材料”。