一、 主要化学成分（GB/T 1176标准参考）

在现行国家标准 GB/T 1176-2013《铸造铜及铜合金》 中，与之最对应的牌号是 ZCuAl13Fe3。其典型化学成分范围如下：

• 铜：余量

• 铝：12.0% ~ 14.5%

• 铁：2.0% ~ 4.0%

• 锰：≤ 0.5% （常作为微量添加元素）

• 镍：≤ 0.5% （有时添加以改善性能）

• 锌、铅、锡等杂质：严格限制（微量）

• 其他元素：允许少量其他强化元素

核心成分解读：

1. 铝：是主要的固溶强化元素。铝含量达到13%时，能形成高强度的α+β‘（或γ₂）共析组织，显著提高合金的强度和硬度。

2. 铁：是关键的第二相强化元素。铁在合金中以富铁相颗粒（如κ相）的形式存在，能细化晶粒，提高合金的强度、硬度、耐磨性和高温性能，并减少铸件的偏析倾向。

二、 主要性能特点

这种合金属于高强度铝青铜，综合性能非常优异。

1. 力学性能（典型值，砂型铸造）

• 抗拉强度：540 ~ 650 MPa

• 屈服强度：≥ 250 MPa

• 延伸率：12% ~ 20%

• 布氏硬度：130 ~ 180 HB

• 特点：强度非常高，接近于普通钢材，同时保持了一定的塑性，远超普通黄铜和锡青铜。

2. 物理与化学性能

• 耐磨性：极佳。其硬度高，且微观组织中的硬质富铁相起到了天然的“自润滑”和抗磨作用，是著名的耐磨材料。

• 耐腐蚀性：优秀，特别是在海水、酸性介质和高速水流中。

• 表面能形成致密、坚韧的氧化铝保护膜，抗空蚀和冲蚀能力很强。

• 耐硫酸、醋酸等非氧化性酸的能力优于大多数铜合金和钢材。

• 疲劳强度：较高，适合承受交变载荷。

• 导热导电性：远低于纯铜，但仍有一定导热性。

• 无磁性：在需要抗磁的场合有应用。

• 铸造性能：流动性好，缩松倾向较小，易于获得致密铸件。但凝固区间较宽，易产生微观偏析。

3. 工艺性能

• 切削加工性：较差。由于高强度和韧性，刀具磨损较快，属于“粘刀”材料，需采用合理的刀具和切削参数。

• 焊接性：尚可，但比普通钢材困难。一般采用氩弧焊，并需使用相匹配的焊丝，焊前预热、焊后缓冷以防止裂纹。

• 热处理：一般不进行强化热处理（淬火+回火）。有时采用扩散退火来均匀化组织，或去应力退火以消除内应力。

三、 优缺点总结

• 优点：

• 高强度、高硬度。

• 卓越的耐磨性和抗擦伤能力。

• 出色的耐腐蚀性，尤其适用于恶劣环境。

• 良好的抗空蚀和冲蚀性能。

• 铸造性能优良。

• 缺点：

• 密度较大（约7.5 g/cm³）。

• 切削加工困难。

• 成本高于普通黄铜和锡青铜（因铝、铜含量高）。

• 在高温蒸汽中可能存在“脱铝腐蚀”风险（需注意使用环境）。

四、 典型应用领域

凭借其高强度+耐磨+耐蚀的“铁三角”组合，BAl13-3/ZCuAl13Fe3被广泛应用于重载、高速和恶劣环境的部件：

1. 船舶与海洋工程：

2. 螺旋桨、推进器叶片。

3. 船舶泵阀、海水管路配件。

4. 舵轴承、艉轴套。

5. 重型机械：

6. 高负荷齿轮、蜗轮（特别是低速重载齿轮）。

7. 轴承、轴套、滑板、导轨等耐磨部件。

8. 轧钢机压下螺母、重型机床螺母。

9. 化工与冶金：

10. 耐酸泵的叶轮、泵体、阀门。

11. 在硫酸、碱液等介质中工作的零件。

12. 水电与能源：

13. 水轮机抗空蚀部件（如导叶、密封环）。

14. 航空航天：

15. 某些需要高强度耐磨的飞机起落架轴承部件。

总结

BAl13-3（ZCuAl13Fe3）铸造铝青铜是一种高性能的工程结构材料。它的核心优势在于同时具备了钢的强度和优异的耐蚀耐磨性，解决了钢材在某些腐蚀磨损环境下寿命短的问题。在选择时，应重点关注其高硬度和耐磨性是否为主要需求，并考虑其加工难度和成本。它是制造在严苛工况下长期可靠工作的关键部件的理想选择之一。