铝青铜（GB/T ）全面技术解析

1. 核心特性与典型应用

▎材料定位

高强耐磨铝青铜（Fe/Mn强化型），专为重载、高耐磨、耐腐蚀工况设计，主要应用于：

重载轴承：船舶尾轴衬套（PV值≤5 MPa·m/s）

耐磨部件：矿山机械齿轮、蜗轮（硬度HB≥160）

特殊环境：海水泵阀、化工设备（耐空蚀/耐酸碱）

▎性能优势

✔️ 超高承载能力（抗压强度＞600MPa）

✔️ 卓越耐磨性（磨损量仅为ZCuSn10Pb1的40%）

✔️ 优异耐蚀性（海水腐蚀速率＜0.03mm/a）

✔️ 抗火花特性（煤矿防爆工具**材料）

2. 化学成分（**级控制要求）

元素 标准范围（wt%） **内控标准 冶金作用

Al 8.5-10.0 9.0-9.8 形成β'强化相

Fe 2.0-4.0 2.5-3.5 细化晶粒

Mn 1.0-2.0 1.2-1.8 抑制β相脆性

Cu 余量 ≥84.5 基体纯度

杂质 ≤1.0 Pb≤0.01 防止热脆

关键控制点：

Al/Fe比控制在3.0-3.5:1（优化共析转变）

必须采用中频感应熔炼（成分偏析≤1.2级）

3. 力学性能（铸造态与变形态对比）

状态 抗拉强度（MPa） 屈服强度（MPa） 延伸率（%） 冲击功（J）

砂型铸造 ≥490 ≥180 ≥13 ≥25

金属型铸造 ≥540 ≥200 ≥10 ≥20

热轧态 ≥600 ≥300 ≥18 ≥35

冷作硬化 ≥750 ≥550 ≥5 -

特殊性能：

布氏硬度：160-200HB（铸造态），220-260HB（硬化态）

承载极限：2.5倍于ZCuSn10Pb1（滑动轴承测试）

4. 物理性能（各向异性＜8%）

参数 典型值 测试标准

密度（g/cm³） 7.45 GB/T 1423

线膨胀系数（10⁻⁶/K） 16.5 20-300℃

热导率（W/m·K） 59 ASTM E1225

电阻率（nΩ·m） 120 GB/T 351

磁性 完全抗磁 -

5. 加工工艺关键控制

① 热加工

锻造：始锻850-900℃，终锻≥650℃（β相区加工）

热处理：

固溶处理：850℃/2h水淬（获得β'马氏体）

时效处理：450℃/4h（硬度提升30%）

② 冷加工

最大变形量：30%（中间退火温度600℃）

精加工余量：≥0.1mm（避免加工硬化层影响）

③ 焊接工艺

禁忌：氧乙炔焊（易产生Al₂O₃夹杂）

推荐：

TIG焊：ERCuAl-A2焊丝，预热200-300℃

摩擦焊：顶锻压力≥300MPa

6. 耐腐蚀性能（对比数据）

腐蚀环境 ZCuSn10Pb1 316不锈钢

人造海水（30d） 0.025mm 0.035mm 0.018mm

10% H₂SO₄（80℃/24h） 0.12mm 0.30mm 严重腐蚀

10% NaOH（沸腾） 0.05mm 0.15mm 0.02mm

7. 典型应用设计规范

轴承设计：

许用PV值：3-5 MPa·m/s（油润滑）

配合间隙：0.0015×轴径（mm）

齿轮参数：

最大接触应力：≤1200MPa

齿面粗糙度：Ra≤0.8μm

8. 失效模式与改进方案

▎常见失效

剥落磨损：过载导致β'相破碎

▶ 解决方案：表面激光熔覆Ni基合金

应力腐蚀：氨环境晶界开裂

▶ 预防措施：350℃/6h去应力退火

▎典型案例

某船用螺旋桨轴套（工况：3.5% NaCl+泥沙）：

原材料：ZCuAl10Fe3（寿命6个月）

改用+表面渗氮：寿命提升至3年