CuZn40Mn 是一種含錳的高鋅黃銅,成分范圍為銅 58%-60%、鋅 37%-39%、錳 1.5%-2.5%,雜質(zhì)總含量≤0.5%。40% 鋅提供基礎(chǔ)強(qiáng)度,2% 左右的錳通過固溶強(qiáng)化和抗氧化作用,使合金抗拉強(qiáng)度達(dá) 620-650MPa,耐蝕性比 CuZn40 提升 50%,成為既有高強(qiáng)度又耐蝕的結(jié)構(gòu)材料。
錳元素的加入是其性能核心,錳固溶于銅鋅基體中,顯著提升了合金的強(qiáng)度和淬透性,同時(shí)促進(jìn)表面形成致密的氧化膜,在含氯離子的環(huán)境中,點(diǎn)蝕電位達(dá) + 0.3V,耐蝕性能優(yōu)于多數(shù)高鋅黃銅。某沿海電廠的開關(guān)柜支架采用該合金后,在高濕度含鹽霧環(huán)境中運(yùn)行 5 年,表面無(wú)明顯銹蝕,接觸電阻變化≤8mΩ。在工業(yè)大氣中,年腐蝕速率 0.010mm,某化工廠的管道支架使用 4 年,結(jié)構(gòu)完整性保持良好。
40% 鋅形成的 β 相配合錳的強(qiáng)化,使合金室溫抗拉強(qiáng)度達(dá) 620MPa 以上,屈服強(qiáng)度 370-400MPa,延伸率 16%-19%,某起重機(jī)的卷筒在 200kN 拉力下,變形量≤0.1mm,確保鋼絲繩纏繞精度。其低溫韌性優(yōu)異,-40℃時(shí)沖擊韌性仍有 70J/cm2,某冷藏設(shè)備的傳動(dòng)齒輪在低溫環(huán)境中運(yùn)行 2 年,無(wú)脆性斷裂現(xiàn)象。
加工性能適合大型結(jié)構(gòu)件成型,熱鍛溫度 800℃時(shí),單道次變形量 55%,某橋梁的伸縮縫裝置經(jīng)鍛造后,尺寸精度 ±1mm,滿足與橋面的密封配合。焊接采用氬弧焊,焊絲 HSCuZnMn-1,焊后強(qiáng)度達(dá)母材的 75%,某管道接頭焊接后,爆破壓力達(dá) 10MPa。
制備工藝需控制錳的均勻分布,工頻爐熔煉(溫度 1040℃)時(shí),錳以電解錳形式加入,攪拌 30 分鐘避免偏析。連鑄坯經(jīng)探傷確保無(wú)內(nèi)部缺陷,熱軋后經(jīng) 440℃退火 2 小時(shí),穩(wěn)定組織并消除應(yīng)力。
應(yīng)用集中在高強(qiáng)度耐蝕結(jié)構(gòu):沿海電廠的開關(guān)柜支架、連接件;橋梁的伸縮縫裝置、緊固件;化工廠的管道支架、法蘭;冷藏設(shè)備的傳動(dòng)齒輪、連桿等,兼顧強(qiáng)度與耐蝕。
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