QAl9-2 是一种常用的铝青铜合金,属于高强度、耐磨、耐蚀的铜合金。以下是对其成分、性能、标准及应用的详细说明。
中国牌号:QAl9-2
“Q” 表示青铜(“青”字拼音首字母)。
“Al” 表示主添加元素为铝。
“9” 表示铝的平均名义含量约为 9%。
“2” 表示其他重要合金元素(锰)的平均名义含量约为 2%。
对应标准:主要执行中国国家标准 GB/T 5231-2012《加工铜及铜合金牌号和化学成分》。
相近国外牌号:
美国(ASTM):C61900(成分略有差异)
欧盟(EN):CuAl9Mn2(CW307G)
主要成分范围(质量分数,%):
元素 | 铜 Cu | 铝 Al | 锰 Mn | 铁 Fe | 杂质总和 |
含量 | 余量 | 8.0~10.0 | 1.5~2.5 | ≤ 1.0 | ≤ 1.0 |
关键元素作用:
铝(Al):主要强化元素。形成固溶体,显著提高合金的强度、硬度、耐蚀性(尤其在大气、海水、弱酸中)和抗高温氧化性。
锰(Mn):提高合金的强度、弹性,改善工艺性能(热态和冷态压力加工性能),并增强对还原性酸的耐蚀性。
铁(Fe):少量铁可细化晶粒,提高再结晶温度,增强耐磨性和力学性能。但含量过高会降低耐蚀性。
QAl9-2 是一种可热处理强化的变形铝青铜,综合性能优异。
抗拉强度(σb):
软态(退火):≥ 440 MPa
硬态(加工硬化):≥ 640 MPa
固溶+时效态:可达到 600-800 MPa 以上
屈服强度(σ0.2):软态 ≥ 180 MPa;硬态更高。
延伸率(δ):
软态:≥ 20% (塑性良好)
硬态:≥ 5%
硬度(HB):
软态:约 90~120 HB
硬态:约 150~180 HB
时效态:可超过 200 HB
疲劳强度和弹性:均优于普通黄铜和锡青铜。
密度:约 7.6 g/cm³(比纯铜低)。
导电导热性:较低,约为纯铜的 15%~20%,属于高电阻合金。
熔点:约 1040~1060℃。
线膨胀系数:较低,热稳定性好。
无磁性:在低温下也不具有磁性。
出色的耐腐蚀性:在大气、海水、盐水、碱性溶液、弱有机酸(如柠檬酸、醋酸)以及大多数中性盐溶液中,耐蚀性接近甚至优于纯铜和不锈钢。
抗应力腐蚀开裂:优于许多黄铜。
耐冲刷腐蚀和空蚀:特别适用于高速流动的海水环境。
缺点:在高温高压蒸汽和强酸(如盐酸、硫酸)中耐蚀性较差。
热加工性:优良,非常适合在 750~850℃ 范围内进行热轧、热锻。
冷加工性:退火态下良好,可以进行冷轧、拉拔、弯曲等。但加工硬化速率较快,中间需要退火。
可焊性:良好,可采用氩弧焊、钎焊等方法,但比纯铜难焊。
切削加工性:中等(约为易切削黄铜的20%),比纯铜好,但不如铅黄铜。刀具需锋利。
铸造性:虽然主要用于变形加工,但也具有一定的铸造性能。
QAl9-2 可通过热处理(固溶+时效)进一步提高强度、硬度和弹性。
固溶处理:加热至 800~850℃,保温后快速水淬,得到过饱和固溶体。
时效处理:在 350~450℃ 保温数小时,析出强化相,显著提升力学性能。
凭借其高强度、高耐磨、耐海水腐蚀和抗疲劳的特性,QAl9-2 被广泛应用于要求苛刻的领域:
船舶与海洋工程:螺旋桨、泵阀、海水管路配件、船舶轴承、舵系零件、海上平台紧固件。
机械制造:
高负荷、高耐磨的齿轮、轴套、蜗轮、导向件、摇臂衬套。
需耐腐蚀的弹簧和弹性元件。
化工与石油:耐腐蚀的泵、阀、法兰、热交换器部件。
航空航天:某些要求高强度、耐腐蚀、无磁性的结构件和紧固件。
电气工业:高强度、高弹性的导电弹簧、开关触桥、电阻焊电极。
其他:制造无火花工具(用于易燃易爆环境)、模具材料等。
特性 | QAl9-2 铝青铜 |
核心优势 | 高强度、高耐磨、优异的海水耐蚀性、良好的热加工性 |
力学性能 | 高强度、高硬度、良好塑性(退火态)、优良抗疲劳性 |
耐蚀性 | 极佳(大气、海水、碱性介质) |
导电性 | 低(高电阻合金) |
工艺性 | 热加工性极佳,冷加工性良好,可焊性尚可,切削性中等 |
典型状态 | 软态(M)、硬态(Y)、时效态(TF) |
主要竞争材料 | 锡青铜(如QSn6.5-0.1,弹性更好但强度较低)、不锈钢(如316L,成本可能更低但耐磨性不同)、其他高强铝青铜(如QAl9-4,含铁更高更耐磨) |
选择建议:当您的应用环境涉及海水腐蚀、高负荷磨损、需要较高强度和一定弹性,且对导电性要求不高时,QAl9-2是一个非常经典且可靠的选择。对于具体选型和状态(软态、硬态、热处理态),需根据零件的最终使用工况(受力、磨损、装配)来确定。