这是一个中国国家标准(GB)牌号,属于铬锆铜合金,是高性能铜合金的代表之一。
牌号 “QCr0.5-0.2-0.1” 遵循中国 GB/T 5231-2012《加工铜及铜合金牌号和化学成分》的命名规则:
Q:代表“青铜”(“青”的汉语拼音首字母)。虽然在严格意义上,铬锆铜更偏向于“铜基合金”或“弥散强化铜”,但在国内标准中常归入青铜大类。
Cr:主添加元素为 铬。
0.5:表示名义铬(Cr)含量约为 0.5%。
0.2:通常表示锆(Zr)含量约为 0.2%。
0.1:可能表示其他微量添加元素,如镁(Mg)、铁(Fe)或稀土等,含量约为0.1%。但根据常见合金体系,更普遍的解释是 铬0.5%,锆0.1% 左右。为了精确,我们以典型化学成分表为准。
典型化学成分(质量分数 %):
元素 | 铜 (Cu) | 铬 (Cr) | 锆 (Zr) | 杂质总和 (≤) |
含量 | 余量 | 0.50 ~ 0.80 | 0.08 ~ 0.20 | 0.2 |
注:有些版本会含有微量的镁(Mg)或铁(Fe),以细化晶粒或提高抗蠕变性能。核心合金元素是Cr和Zr。
QCr0.5-0.2-0.1是一种典型的时效强化型(沉淀强化型)合金。其卓越性能需要通过“固溶处理 + 冷加工 + 时效处理”的热工艺来获得。
核心性能:
高强度与高硬度:时效处理后,过饱和固溶体析出细小的Cr和Cu₃Zr颗粒,强烈阻碍位错运动,显著提高强度和硬度。其室温抗拉强度可达450 MPa以上,远高于纯铜。
优异的导电性和导热性:在达到高强度水平的同时,仍能保持很高的导电率(可达80% IACS以上,即≥80%国际退火铜标准)。这是它最宝贵的特性之一,因为强度和导电性在铜合金中通常是相互矛盾的。
良好的耐磨性:高硬度带来了良好的耐磨和抗电弧侵蚀能力。
出色的抗软化能力:在高温下(如400-500℃)仍能保持大部分硬度,不易发生再结晶和软化,这是锆元素贡献的重要特性。
良好的加工性能和焊接性能:在固溶处理态(软化态)具有较好的塑性,可以进行冷加工(如轧制、拉伸)。焊接性能良好。
与纯铜或其他铜合金的对比:
vs 纯铜/无氧铜:强度、硬度、抗软化能力高出数倍,耐磨性极佳,而导电率下降不多。
vs 铍铜:强度略低于高强度铍铜,但导电导热性远优于铍铜,且无毒性,成本通常更低。
vs 磷青铜、铝青铜:导电导热性优势巨大,更适合需要导通的电接触场景。
基于其 “高强度、高导电、耐高温” 的黄金组合,QCr0.5-0.2-0.1广泛应用于:
电阻焊电极:是其最大的应用领域。用于点焊、滚焊、对焊的电极、电极握杆、轴等。因其高导电、高强度、抗高温软化的特性,能保证焊接质量,延长电极寿命。
电工领域:
高强度导电部件:开关触头、断路器零件、导电弹簧、导电连接件。
引线框架:高性能半导体器件的引线框架材料。
电力机车接触线(受电弓滑板)。
模具领域:
注塑模具镶件:需要快速冷却的模芯、水道镶件。
金属压铸模具:如锌、铝、镁合金压铸的浇口、分流锥、型芯等,利用其高导热来快速冷却。
其他领域:
大功率微波管的结构部件。
等离子切割机喷嘴。
需要兼顾结构强度和散热的各种机电零部件。
固溶态 (Soft):软态,易于进行冷加工成形。
时效态 (TD04 / TH04):通过冷加工和时效处理达到峰值性能的状态,提供最高的强度、硬度和导电性。
硬态 (H):仅通过冷加工强化的状态。
QCr0.5-0.2-0.1(铬锆铜) 是一种高性能的沉淀强化型铜合金。它完美地平衡了高强度、高导电/导热性和优良的抗高温软化能力,被誉为“强度与导电性的理想结合”。虽然成本高于普通铜合金,但其综合性能和长寿命使其在高端电工、焊接和模具领域成为不可替代的关键材料。