C15760铜合金是一种高强度铝青铜合金,在美国材料与试验协会标准中属于UNS编号系统。它是一种非常出色的工程材料,以优异的强度、耐磨性和耐腐蚀性而闻名。
以下是其详细的成分、性能及应用介绍。
C15760是多元铝青铜,其核心成分是铜和铝,并添加了铁、镍等元素进行强化。
元素 | 含量范围(重量百分比) | 作用 |
铜 (Cu) | 余量 | 基体,提供基本的导电导热性和加工性。 |
铝 (Al) | 10.0 - 11.5% | 最重要的合金元素。显著提高强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性(特别是耐海水腐蚀)。形成坚硬的氧化铝保护膜。 |
铁 (Fe) | 3.0 - 5.0% | 细化晶粒,提高强度和耐磨性。过量的铁会降低耐腐蚀性。 |
镍 (Ni) | 3.0 - 5.0% | 进一步提高强度、耐腐蚀性(尤其是抗应力腐蚀开裂)和高温性能。与铝、铁共同作用形成复杂的强化相。 |
锰 (Mn) | ≤ 1.5% | 脱氧剂,改善热加工性能和铸造性能。 |
其他 | 少量(如Si等) | 微量添加以改善铸造或加工性能。 |
关键特点: 高铝含量结合铁和镍,形成了以 β相 为主的基体,并析出细小的 κ相 强化颗粒,这是其获得超高强度和耐磨性的微观结构基础。
C15760的性能因其加工状态(铸造、锻造、热处理)而异,以下是典型范围:
性能类别 | 具体指标 | 典型值/描述 |
物理性能 | 密度 | 约 7.64 g/cm³ |
熔点 | 约 1040°C | |
热导率 | 约 42 W/(m·K) (比纯铜低,但在高强度合金中算好的) | |
电导率 | 约 12% IACS (国际退火铜标准) | |
力学性能 | 抗拉强度 | 700 - 950 MPa (非常高,相当于或超过许多合金钢) |
屈服强度 | 450 - 650 MPa | |
延伸率 | 10% - 20% (在如此高强度下仍保持良好的韧性) | |
硬度 | HB 200 - 280 (布氏硬度) | |
疲劳强度 | 优秀 | |
关键性能 | 耐磨性 | 极其优异。这是其最突出的优点之一,尤其适用于高负荷、高滑速的摩擦副。 |
耐腐蚀性 | 优秀。特别耐海水、硫酸、盐酸(非氧化性酸)等介质的腐蚀。耐空蚀和冲刷腐蚀。 | |
耐热性 | 良好。可在400°C以下长期工作,强度衰减较小。 | |
冲击韧性 | 良好。无低温脆性。 | |
生物相容性 | 优良,无磁性。 |
高强度与高硬度: 强度水平与中高强度钢相当,但密度更低。
卓越的耐磨性: 被誉为“耐磨铜合金之王”之一,特别适合做轴承、轴套、齿轮等摩擦部件。
杰出的耐腐蚀性: 尤其是对海水、酸性环境有很强的抵抗力,是海洋工程和化工设备的理想材料。
优良的抗疲劳和承压能力: 能承受高负荷和反复应力。
良好的导热性: 相比钢铁材料,能更快地散走摩擦产生的热量,避免温升过高。
无火花特性: 撞击时不会产生火花,适用于易燃易爆环境。
可加工性: 切削加工性能尚可,但比普通黄铜难。铸造和热压力加工(如锻造)性能良好。
得益于其“高强度+耐磨+耐腐蚀”的组合拳,C15760广泛应用于苛刻工况:
航空航天: 飞机起落架轴承、齿轮、高强度结构件。
船舶与海洋工程: 螺旋桨、舵承、泵阀、海水管道配件、系泊部件。
重工业:
轴承、轴套、滑板: 用于轧钢机、矿山机械、水轮机等高负荷设备。
齿轮、蜗轮: 特别是需要耐腐蚀和耐磨的传动部件。
模具: 压铸模、挤压模,利用其耐热性和抗热疲劳性。
化工与石油: 泵、阀、法兰、紧固件,用于腐蚀性介质环境。
高性能五金工具: 要求高强度、耐腐蚀的无火花工具。
** vs. 锡青铜(如C90500)**: C15760的强度、硬度和耐磨性远超锡青铜,且耐海水腐蚀性更优。锡青铜的减摩性和顺应性更好,更适合低负荷精密轴承。
** vs. 黄铜**: 黄铜(如C36000)易切削,但强度、耐磨和耐腐蚀性远不及C15760。
** vs. 铍铜**: 铍铜(如C17200)强度更高,导电性更好,但成本昂贵,有毒性,且耐磨性不一定优于C15760。C15760在需要综合耐磨和耐腐蚀的场合更具性价比。
** vs. 普通铝青铜(如C95200)**: C15760因含有较高的镍和铁,其综合力学性能、耐热性和耐腐蚀性比普通铝青铜(Cu-Al-Fe系)更上一层楼。
总而言之,C15760是一种高端的高性能铝青铜合金,当您的设计面临高强度、严重磨损和恶劣腐蚀环境并存的挑战时,它是一个非常可靠且常被选用的解决方案。 在实际选用时,需根据具体的工况条件(载荷、速度、介质、温度)和产品形态(铸件、锻件)来确定其适用的热处理状态和精确规格。