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QCr0.5(铬青铜)

发布:sonhooalloy 浏览:56525次

QCr0.5是中国旧牌号(GB/T 5231-1985),对应的现行国家标准牌号是 QCr0.5-0.2-0.1(GB/T 5231-2012),国际上相近的牌号有 C18200C18400 等。它属于高强、高导铬青铜,是一种典型的沉淀强化型合金。

一、 化学成分(GB/T 5231-2012 QCr0.5-0.2-0.1)

元素

铬 (Cr)

铁 (Fe)

硅 (Si)

铜 (Cu)

杂质总和

含量 (wt.%)

0.4 ~ 1.0

0.1 ~ 0.25

≤ 0.05

余量

≤ 0.5

核心成分解读:

  • 铬 (Cr):核心合金元素。在铜中的固溶度随温度变化极大(高温时约0.65%,室温时几乎为零)。这种特性使其能够通过固溶+时效热处理产生显著的沉淀强化效果,大幅提高强度、硬度和耐热性。

  • 铁 (Fe):微量添加。可以细化晶粒,抑制再结晶过程中晶粒长大,提高材料的强度和韧性。

  • 硅 (Si):作为微量杂质控制,含量很低,主要防止形成有害的脆性相。

  • 铜 (Cu):基体,保证良好的导电导热基础。

二、 主要性能特点

QCr0.5在固溶处理+冷变形+时效处理后,能获得最佳的综合性能。

1. 物理与机械性能(典型值)

  • 密度:约 8.9 g/cm³

  • 导电率≥ 80% IACS(国际退火铜标准)。这是其最关键的优势之一,在同类高强铜合金中属于很高水平。

  • 导热率:约 200 W/(m·K) 以上,散热性能优异。

  • 抗拉强度450 - 650 MPa(时效硬化后)。具体数值取决于冷变形量和时效工艺。

  • 屈服强度350 - 550 MPa

  • 伸长率10% - 20%(在较高强度下仍保持良好塑性)。

  • 硬度HB 110 - 150(时效后),高硬度意味着优异的耐磨性。

  • 弹性模量:约 120 GPa。

2. 突出特性

  • 高强度与高导电/导热的独特结合:这是它最宝贵的特性,使其能够同时承担结构(受力)和功能(导电导热)双重角色。

  • 优异的耐热性和抗软化能力:在400°C以下温度能长时间保持性能不显著下降,短时使用温度可达500°C。远优于纯铜和普通黄铜、青铜。

  • 良好的耐磨性:高硬度带来了良好的抗磨损能力。

  • 较好的焊接和钎焊性能:可采用常规方法焊接,但需注意其导热性高的特点。

  • 无磁性

3. 热处理工艺与性能关系

性能的发挥强烈依赖于热处理工艺:

  • 固溶处理:在980-1000°C进行,然后快速水淬。使铬原子最大限度地溶入铜基体,得到过饱和固溶体,此时材料较软(HB~70),便于冷加工。

  • 冷加工:可进行挤压、轧制、拉伸等,进一步提高强度。

  • 时效处理:在450-500°C保温2-4小时。过饱和的铬以细小弥散的Cr粒子形式析出,产生强烈的沉淀强化效果,使强度和硬度达到峰值,同时导电率也恢复到最高水平。

三、 主要应用领域

正是基于其 “高强度、高导电、高耐热、耐磨” 的“三高一耐”特性,QCr0.5广泛应用于:

  1. 电阻焊电极:是最经典、最重要的用途。用于点焊、滚焊、对焊的电极头、电极帽、电极轮等。要求高导电以散热,高强度以承受压力,高耐热以抵抗焊接高温。

  2. 电工领域:高强度导电部件,如开关触头、断路器零件、导电弹簧、导电螺杆、大型发电机转子导线等。

  3. 模具领域连续铸造结晶器(特别是水平连铸的结晶器内套),需要极佳的导热性来快速凝固钢水,同时承受高温钢水的冲刷和热应力。

  4. 高强度结构导电件:要求同时导电和受力的结构件,如机器人手臂的导电关节、特种电机的导条、端环等。

  5. 热压和压铸模具:需要快速散热的模具部件。

总结

QCr0.5(QCr0.5-0.2-0.1)是一种高性能的沉淀强化型铬青铜。

  • 成分核心:通过添加约0.5%的铬,并辅以微量铁,利用热处理析出强化。

  • 性能核心:实现了高强度、高导电/导热、高耐热性的卓越平衡,并兼具良好的耐磨性。

  • 应用核心:专为解决高温、高负荷、高电流工况下的导电/导热结构件需求而设计,是电阻焊、特种电工和高温模具领域的关键材料

在选择时,如果需要更高的导电率(>90% IACS)但强度可稍低,会考虑镉青铜或纯铜;如果需要更高的强度和耐磨性但导电要求不高,则会考虑铝青铜或铍青铜。QCr0.5正是填补了高强与高导之间的关键空白。



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