QCr1是中国国标(GB/T 5233-2021)中的一个牌号,它是一种高导电、高强度的铬青铜。它是工业上应用非常广泛的一种沉淀硬化型铜合金。
QCr1的核心在于“Cr”(铬),其名义成分和典型范围如下:
铬(Cr): 0.5% ~ 1.2% (这是最核心的合金元素,通常控制在0.6%-1.0%以获得最佳综合性能)
铜(Cu): 余量 (纯度很高,通常在98.5%以上)
杂质元素(如Pb、Fe、Sn、Ni、Si等): 总量 ≤ 0.5% (严格控制杂质是保证高导电性的关键)
国际对应牌号参考:
美国: C18200 (UNS编号)
欧洲: CuCr1 (EN编号)
日本: C1821
QCr1的性能核心源于其“沉淀硬化(时效硬化)” 能力。通过热处理(固溶+时效),铬元素以细小颗粒的形式析出,极大地提高了强度,同时保持铜基体的高导电性。
性能指标 | 典型值 | 说明 |
导电率 | ≥ 80% IACS (国际退火铜标准) | 核心优势之一。远高于一般铜合金,接近纯铜的导电性。 |
导热系数 | ~200 W/(m·K) | 导热性优良,利于散热。 |
抗拉强度 | 380 ~ 500 MPa | 显著高于纯铜(~200-250 MPa),具有优良的机械强度。 |
屈服强度(σ0.2) | 300 ~ 450 MPa | 表现出良好的抗变形能力。 |
延伸率 | 10% ~ 20% | 保持良好的塑性,可以进行一定的成形加工。 |
硬度 | HV 100 ~ 130 (或 HRB 75 ~ 85) | 硬度较高,耐磨性好。 |
软化温度 | 约 400°C | 在高温下能保持性能不显著下降,抗软化能力强。 |
疲劳强度 | 高 | 适用于承受循环载荷的部件。 |
热处理敏感性: 性能严重依赖正确的热处理工艺(通常是980-1000°C水淬固溶 + 450-500°C时效数小时)。
冷加工性: 在固溶处理(软态)后,具有良好的冷加工成形性。加工后可通过时效进一步提高强度。
热加工性: 良好,适合热锻、热挤压。
焊接性: 较差。由于高导热和高铬含量,焊接时易产生裂纹和气孔。通常采用银钎焊、电阻焊或电子束焊等特殊方法。
切削加工性: 一般,比纯铜好,但不如易切削黄铜(如HPb59-1)。
高强度与高导电/导热性的完美结合: 这是QCr1最核心的优势,使其成为很多关键部件的首选。
优良的耐磨性: 硬度高,耐电弧烧蚀和磨损。
良好的耐腐蚀性: 在大多数大气、淡水介质中与纯铜相当,优于钢。
无磁性: 适用于需要避免磁干扰的场合。
正是由于其独特的性能组合,QCr1被广泛应用于以下要求苛刻的领域:
电气工业(最主要的应用):
电阻焊电极: 点焊、缝焊、对焊机的电极头和电极臂,利用其高导电、高强度、抗高温软化和耐磨的特性。
开关、断路器、继电器的触头及导电部件。
大功率引线、接线端子、导电连接件。
电机和发电机的集电环、换向器。
模具与冶金工业:
连续铸造机的结晶器内衬(如水平连铸的钢坯结晶器)。
玻璃成型模具(如瓶罐模具),利用其高导热性使玻璃快速均匀冷却。
压铸模具的嵌件、注塑模具的导热部件。
其他工业:
高强度导电弹簧、紧固件。
热交换器的高强度部件。
需要兼具耐磨和导通的机械滑动部件。
固溶态(软态): 便于客户进行冷成形加工,加工后再进行时效处理。
固溶+冷加工态: 提供一定的预强度。
固溶+时效态(硬态): 直接提供最终性能,可直接使用。
热锻/热挤压态: 用于制造大型或形状复杂的毛坯。
与纯铜相比: QCr1强度、硬度、耐磨性和抗高温软化能力成倍提高,而导电/导热性牺牲很小(仍保持80%以上)。
与其他高强度铜合金(如铍铜、铝青铜)相比: QCr1的导电/导热性最好,且成本低于昂贵的铍铜,无毒环保。虽然其绝对强度不如铍铜,但已能满足大多数高导电高强度的应用场景。
简单来说,QCr1是“既能像钢铁一样强韧,又能像纯铜一样导电”的“弹导体”典范材料,是电气、模具和冶金行业不可或缺的关键工程材料。