HAI60-4-3-1 是一种复杂铝黄铜,属于高强度、高耐蚀性的铜合金。其牌号中的字母和数字有特定含义(根据中国GB/T 5231标准):
H:表示黄铜(“黄”的汉语拼音首字母)
Al:表示添加的主要合金元素为铝
数字:依次表示主要成分的含量(铜、铝、铁、锰、镍等,具体顺序可能有差异,但通常铜含量固定)
下面详细解析其成分、性能及应用。
该牌号有时也写作 HAl60-4-3-1 或 60-4-3-1 铝黄铜。其成分设计旨在通过多元合金化获得综合优越的性能。
元素 | 含量(质量分数,%) | 作用 |
Cu (铜) | 余量 (约60-63%) | 保证基体的导电、导热性和基础耐蚀性。 |
Al (铝) | 3.0 ~ 4.0 | 核心元素。显著提高强度、硬度和耐蚀性(尤其是耐海水腐蚀)。在表面形成致密的Al₂O₃保护膜。 |
Fe (铁) | 2.0 ~ 3.0 | 细化晶粒,提高再结晶温度,显著增强合金的强度和耐磨性。过量会降低耐蚀性。 |
Mn (锰) | 0.5 ~ 1.5 | 提高强度、耐热性和耐蚀性,特别是对海水的抗冲击腐蚀能力。 |
Ni (镍) | 0.5 ~ 1.5 | 极大提高耐腐蚀性能(尤其是耐海水腐蚀和应力腐蚀开裂),提高强度、韧性和热稳定性。 |
Zn (锌) | 余量 (约25-30%) | 主要的固溶强化元素,降低成本,调整工艺性能。 |
杂质 | ≤ 1.5 (如Pb、Si等) | 严格控制,防止对热加工性和耐蚀性产生不利影响。 |
核心特点:这是一种 “以铝、铁、镍、锰复合强化” 的黄铜,牺牲了部分导电性以换取极高的强度和优异的耐腐蚀性。
极高的力学性能(高强度、高硬度):
抗拉强度 (σb):可达 650 ~ 750 MPa 甚至更高,远高于普通黄铜(H62约为330MPa)。
屈服强度 (σ0.2):也相应很高。
硬度:HBW 可达 160-200 左右。
是铜合金中强度最高的一类,被誉为“高强度黄铜”或“海工黄铜”。
卓越的耐腐蚀性能:
耐海水腐蚀:性能极其突出。Ni和Al的加入使其对氯离子引起的点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀有极强的抵抗力。
耐空蚀和冲刷腐蚀:高硬度和表面氧化膜使其能承受高速水流、泥沙的冲刷。
耐大气腐蚀:良好。
良好的耐磨性:
高硬度加上铁元素的弥散强化作用,使其具有优于大多数铜合金的耐磨性能。
相对较差的工艺性能:
热加工性尚可:可以进行热挤压、热轧。
冷加工性差:由于强度高、硬度大,冷变形(如冷拉、冷弯)非常困难。
切削性能一般:比普通黄铜差,但优于纯铜和高铜合金。
铸造性能良好:常用于砂型铸造、金属型铸造和离心铸造。
其他性能:
导电导热性:远低于纯铜和普通黄铜,但仍保持金属的基本特性。
无磁性。
焊接性:可以焊接,但需采用特定工艺(如氩弧焊),且焊后性能可能不均匀。
因其“高强度+高耐蚀(尤其耐海水)”的黄金组合,主要应用于苛刻的海洋和工业环境:
船舶与海洋工程:
螺旋桨:大型船舶、军舰、潜艇的螺旋桨首选材料之一。
泵、阀、叶轮:海水泵、循环泵的过流部件。
紧固件、轴套:用于海水环境的轴承、舵承等。
电力与能源:
电站冷凝器管板。
海水淡化装置中的耐蚀部件。
化工工业:
制造耐海水、盐溶液及某些酸性介质腐蚀的泵、阀、容器零部件。
重型机械:
高负载、低速条件下的耐磨齿轮、蜗轮、滑块等。
中国:ZCuZn25Al6Fe3Mn3 (铸造黄铜牌号,成分非常接近,常用于铸造大型部件如螺旋桨)。
国际常见类似合金:
美国:C86300 (锰青铜/高强度黄铜) 系列中的某些牌号,性能取向类似。
欧洲:CuZn25Al5 (CW702R) 等。
日本:C6782 (铝黄铜锻造品),但具体成分有差异。
HAI60-4-3-1 (HAl60-4-3-1) 是一种通过多元合金化(Al-Fe-Ni-Mn)实现超高强度和卓越耐海水腐蚀的复杂铝黄铜。 它是解决海洋极端环境下“强度与耐蚀性不可兼得”难题的关键材料之一,尤其在大型船舶螺旋桨和关键海工结构件上具有不可替代的地位。其代价是导电性、冷加工性和成本(因含镍)的上升。在选材时,需根据具体的服役环境、力学要求和加工方式综合考虑。