C61600 以 “10% 鋁 + 3% 鐵” 的高強(qiáng)度配方,成為鋁青銅家族中應(yīng)對(duì)重載工況的核心材料。其成分范圍明確:銅 84.0%-86.0%,鋁 9.0%-11.0%,鐵 2.0%-4.0%,鎳≤1.0%。這種高鋁含鐵的組合通過(guò)時(shí)效強(qiáng)化與鐵相硬化,將抗拉強(qiáng)度提升至普通黃銅的 2 倍,適合承受沖擊與重載的機(jī)械結(jié)構(gòu)件。
10% 的鋁是 C61600 強(qiáng)度的基礎(chǔ),與銅形成 β 相固溶體,經(jīng)時(shí)效處理后析出細(xì)小的 α 相,使合金抗拉強(qiáng)度達(dá) 700-750MPa,屈服強(qiáng)度 400-450MPa,布氏硬度 200-220HB。某礦山機(jī)械的 C61600 齒輪,模數(shù) 10mm,承受 100kN 沖擊載荷時(shí)無(wú)齒根斷裂,使用壽命是鋼齒輪的 1.5 倍(因耐蝕性避免齒面銹蝕剝落)。
3% 的鐵發(fā)揮獨(dú)特作用,形成 FeAl?金屬間化合物,這些硬度 HV300 的顆粒均勻分布在基體中,像微型耐磨質(zhì)點(diǎn)提升表面耐磨性,滑動(dòng)摩擦系數(shù)比純鋁青銅降低 15%。某軋鋼機(jī)的 C61600 軋輥軸承座,在軋鋼高溫環(huán)境下,磨損速率 0.003mm / 小時(shí),比鑄鐵軸承座延長(zhǎng)壽命 2 倍。
沖擊韌性是 C61600 的突出優(yōu)勢(shì),延伸率 15%-20%,沖擊值達(dá) 40J/cm2,在 - 20℃低溫下仍保持 35J/cm2,適合承受驟加載荷。某起重機(jī)的 C61600 吊鉤,經(jīng) 10 萬(wàn)次起吊 50 噸重物后,鉤口變形量?jī)H 0.5mm,遠(yuǎn)低于安全限值的 2mm,且無(wú)裂紋產(chǎn)生。
耐蝕性在大氣與淡水環(huán)境中表現(xiàn)優(yōu)異,年腐蝕速率 0.01mm,某水輪機(jī)的 C61600 導(dǎo)葉,在含沙量 1% 的河水中運(yùn)行 5 年,表面磨損與腐蝕總損失量?jī)H 0.2mm,比不銹鋼導(dǎo)葉成本降低 40%。但在海水環(huán)境中需表面處理,鍍鉻后耐鹽霧性能達(dá) 500 小時(shí),適合沿海重型機(jī)械。
制備工藝需控制鋁的氧化,熔煉時(shí)采用木炭覆蓋銅液(溫度 1150℃),鋁塊分兩次加入(每次 5%),攪拌 10 分鐘確保均勻。鑄造采用砂型與金屬型結(jié)合,大型件用砂型(尺寸精度 ±0.5mm),小型件用金屬型(精度 ±0.1mm)。800℃水淬 + 400℃時(shí)效處理,使合金強(qiáng)度提升 15%,硬度達(dá) HB220。
應(yīng)用集中在重型機(jī)械領(lǐng)域:礦山破碎機(jī)的顎板,700MPa 強(qiáng)度抵御礦石沖擊,使用壽命達(dá) 800 小時(shí);船舶推進(jìn)器的尾軸套,在潤(rùn)滑條件下,摩擦系數(shù) 0.18,承受 200kN 軸向力無(wú)異常;鍛壓機(jī)床的滑塊導(dǎo)軌,200HB 硬度確保導(dǎo)向精度,長(zhǎng)期使用后導(dǎo)軌平行度偏差≤0.02mm/m。
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