ZCuZn40Mn3Fe1 是一种高性能铸造铜合金板材，属于多元黄铜（特殊黄铜）的范畴。其命名遵循中国铸造铜合金牌号标准（GB/T 1176-2013），其中“Z”代表铸造工艺，“CuZn”表示铜锌合金基体，“40”指锌含量约40%，“Mn3”和“Fe1”分别表示锰和铁的质量分数约为3%和1%。该材料通过添加锰、铁等元素，显著优化了传统黄铜的力学性能和耐环境适应性，广泛应用于船舶制造、化工设备及重型机械等领域。
核心元素构成
铜（Cu）：占比约56%，作为基体提供优良的导热、导电性及塑性。
锌（Zn）：含量约40%，与铜形成α+β双相结构，提升强度与切削性能。
锰（Mn）：3%的添加显著增强耐海水腐蚀能力，并通过固溶强化提高硬度。
铁（Fe）：1%的含量细化晶粒，改善耐磨性和高温稳定性。
微观组织特性
在铸造态下，其组织主要为α相（富铜固溶体）和β相（CuZn化合物）的混合结构。锰和铁元素的加入促使晶粒尺寸减小，形成弥散分布的强化相，从而提升材料的综合性能。
力学性能突出
抗拉强度可达 ≥540 MPa，屈服强度 ≥240 MPa，延伸率 ≥15%（具体数值因工艺而异）。
高硬度（布氏硬度 HB 160-200）与良好的抗冲击性，适合承受重载与高频摩擦。
耐腐蚀性卓越
锰元素形成致密氧化膜，赋予材料优异的耐海水、耐氯化物腐蚀能力，适用于海洋环境。
对弱酸、碱性介质具备中等耐受性，优于普通黄铜。
耐磨与耐高温特性
铁元素的弥散分布及β相的存在，使材料在干摩擦或润滑条件下均表现出低磨损率。
工作温度可达 300℃ 以下，高温强度衰减率低于普通黄铜。
船舶工业
用于制造螺旋桨轴套、海水泵阀、舵系轴承等关键部件，耐受海水长期侵蚀。
化工装备
作为反应釜搅拌器、管道法兰的密封面材料，适应腐蚀性介质环境。
重型机械
应用于高负荷齿轮、矿山机械衬板等场景，兼顾强度与耐磨需求。
特殊工况部件
如高温高压阀门、液压系统元件，依赖其稳定性和抗疲劳特性。
铸造工艺
多采用砂型铸造或金属型铸造，需控制浇注温度（约1050-1150℃）以防止成分偏析。
热处理优化
部分应用场景需进行退火处理（500-600℃保温后缓冷），消除残余应力并提升塑性。
机加工建议
切削时宜选用硬质合金刀具，低速大进给量加工，避免因材料韧性高导致刀具黏着磨损。
近年来的研究聚焦于 成分梯度设计 与 复合强化技术：
通过调整锰、铁比例并引入微量稀土元素（如Ce、La），进一步抑制晶界腐蚀倾向。
采用粉末冶金或3D打印技术制备具有纳米析出相的板材，实现强度-塑性的协同提升。
在新能源领域（如海水制氢设备），其耐腐蚀特性被重新评估，潜在应用场景持续扩展。
ZCuZn40Mn3Fe1锰板材凭借其高强度、耐腐蚀与耐磨的多重优势，在传统工业与新兴领域均占据重要地位。未来随着制造技术的革新，其性能边界有望进一步突破，成为复杂工况下金属结构材料的优选之一。
