HFe58-1-1 是中国国家标准(GB/T 5231-2012)中的一种典型的 铁白铜(也称“含铁白铜”)。它是一种以铜镍合金为基础、通过添加铁和锰等元素进行强化的高性能铜合金。
以下是关于 HFe58-1-1 铜合金的详细成分、性能和应用介绍。
其牌号“HFe58-1-1”的含义大致为:
H:表示“黄铜”类别(此处为历史习惯分类,实质为白铜)
Fe:表示含铁
58:表示平均铜含量约为58%
第一个1:表示平均铁含量约为1%
第二个1:表示平均锰含量约为1%
其主要化学成分范围(质量分数 %) 如下:
元素 | Cu | Ni+Co | Fe | Mn | Zn | 杂质总和 ≤ |
含量 | 57.0-60.0 | 0.5-1.0 | 0.3-0.7 | 余量 | 1.8 |
成分解读:
铜(Cu)和锌(Zn):构成合金的基体。镍(Ni)和铁(Fe)的加入,使其性能更接近白铜,具有优良的耐蚀性。
铁(Fe):是最关键的强化元素。铁能细化晶粒,显著提高合金的强度和耐磨性,特别是改善在海水等流动介质中的抗冲刷腐蚀能力。
锰(Mn):主要作用是脱氧和提高耐蚀性,特别是增强对海水、蒸汽等介质的抗腐蚀能力。它也能起到一定的固溶强化作用。
镍(Ni):与铜形成连续固溶体,能全面提高合金的强度、耐蚀性(尤其是耐海水腐蚀)和韧性。
HFe58-1-1 综合了高强度、优良的韧性和出色的耐腐蚀性。
A. 物理性能(典型值)
密度:约 8.5 g/cm³
熔点:约 1080-1100°C
热导率:约 50 W/(m·K) (低于纯铜和黄铜,但高于不锈钢)
电导率:约 15% IACS (国际退火铜标准)
线膨胀系数:约 18 × 10⁻⁶ /K (20-300°C)
B. 力学性能(以常见的半硬态为例)
抗拉强度 (Rm):≥ 440 MPa
屈服强度 (Rp0.2):≥ 160 MPa
伸长率 (A):≥ 25%
硬度:HB ≥ 100
弹性模量:约 110-125 GPa
疲劳强度:较高,具有良好的抗疲劳性能。
特点:该合金具有优异的抗冲击性能,即使在低温下(如-196°C)也不会发生脆性转变。
卓越的耐腐蚀性:
耐海水腐蚀:在清洁海水、盐水溶液中腐蚀速率极低,抗点蚀和应力腐蚀开裂能力很强。
耐蒸汽和高速水流冲刷腐蚀:铁元素的加入极大地提高了合金在流动介质中的抗侵蚀能力。
在大气、淡水、各种酸碱溶液中也表现出良好的稳定性。
高强度与良好的塑性结合:通过固溶强化(Ni、Mn)和细晶强化(Fe),在保持良好加工成形性和焊接性的同时,获得了远高于普通白铜和黄铜的强度。
优良的工艺性能:
热加工性:良好,适合热轧、热锻。
冷加工性:良好,可进行冷轧、拉伸、弯曲等,但加工硬化率较高,中间需要退火。
焊接性:优良,可采用钎焊、气体保护焊(TIG/MIG)、电阻焊等多种方法焊接。
生物污损抑制性:铜离子具有一定的抗菌和防海生物附着能力,这对于海洋应用是个额外优势。
基于以上性能,HFe58-1-1 是海洋工程和高压、高腐蚀环境中的关键材料。
电力行业:发电厂的高压给水加热器(给水器)冷凝管。这是其最经典、最重要的应用,要求材料耐高温高压水、蒸汽的腐蚀和冲刷。
船舶与海洋工程:
船舶冷凝器、热交换器管。
海水淡化装置管路。
海上平台的海水冷却系统。
化工与石油工业:制造耐海水、酸碱溶液腐蚀的容器、管道、泵阀部件。
其他:用于制作高强度耐蚀的结构件、弹簧、紧固件等。
vs 普通白铜(如 B30):HFe58-1-1 因含有铁和锰,其强度、硬度和抗冲刷腐蚀能力显著优于纯镍铜合金B30,性价比更高。
vs 铝黄铜(如 HAl77-2):在耐海水腐蚀,特别是抗流速引起的冲刷腐蚀方面,HFe58-1-1 通常优于铝黄铜,尤其在污染海水中表现更稳定。
vs 不锈钢(如 316L):导热性远优于不锈钢,更适合作热交换材料。在氯离子环境中,抗点蚀和应力腐蚀能力通常更强。
总结来说,HFe58-1-1 是一种高性能的铜镍铁锰合金,以其高强度、优异的耐海水和蒸汽腐蚀能力、良好的抗冲刷性和工艺性能,成为电力、船舶、海洋及化工领域高端冷凝管和耐蚀结构件的首选材料之一。