QAl9-4 是鋁青銅家族中應用廣泛的通用牌號,成分嚴格控制為銅 86%-88%、鋁 8%-10%、鐵 3%-5%,雜質總含量≤0.5%。9% 左右的鋁為合金提供基礎強度,4% 的鐵通過細化晶粒與形成耐磨相提升性能,室溫抗拉強度 600-650MPa,布氏硬度 170-190HB,延伸率 16%-19%,成為船舶、機械、化工等領域中等載荷耐蝕部件的首選材料。
鐵的強化與耐磨機制是其性能核心。鋁與銅在高溫下形成 Cu?Al 強化相(硬度 HV350),為合金奠定強度基礎;鐵以 Fe?Al 顆粒(直徑 15-25nm)均勻分布于基體,像 “微觀耐磨質點” 一樣提升抗磨損能力,同時將晶粒尺寸從 50μm 細化至 25μm,減少晶界失效風險。在淡水環境中,QAl9-4 的年腐蝕速率僅 0.02mm,比普通黃銅降低 50%;在含輕微泥沙的水中,磨損速率比無鐵鋁青銅降低 30%。某船舶廠將其用于螺旋槳軸套,在海水潤滑與中等載荷(150kN)下,軸套使用壽命達 5 年,比銅錫合金軸套延長 2 倍,且無需頻繁更換潤滑油。
力學性能適配通用中等載荷場景。室溫屈服強度 350-380MPa,既能承受船舶軸套、機械齒輪等部件的中等載荷,又具備一定韌性(沖擊韌性≥45J/cm2),避免沖擊斷裂。某通用機械廠的 QAl9-4 傳動齒輪,在 1000r/min 轉速與 120kN 扭矩下運行 3 年,齒面磨損量僅 0.03mm,無斷齒現象,傳動效率保持初始值的 95% 以上。其高溫性能穩定,300℃時抗拉強度仍保持 450MPa,某化工設備的 QAl9-4 管道配件,在 250℃高溫介質中使用,無變形或腐蝕,滿足化工生產的長期穩定性要求。
加工工藝兼顧成型性與性能。熱加工溫度控制在 850-900℃,此時合金處于 α+β 雙相區,塑性達峰值(伸長率≥22%),單道次鍛造變形量可達 35%。某船舶配件廠的 QAl9-4 法蘭(直徑 800mm),經 2 火次鍛造后,平面度誤差≤0.05mm,密封性能達 1×10??Pa?m3/s,滿足海水管道的密封要求。冷加工性能適中,冷軋道次變形量 20%-25%,中間需經 600℃×1 小時退火恢復塑性,某精密軸套廠的 QAl9-4 管材,經冷拔后圓度誤差≤0.01mm,配合間隙控制在 0.005-0.01mm,與軸的配合精度達 H7/h6 級。
焊接采用氬弧焊工藝,選用含鋁 9%、鐵 4% 的鋁青銅專用焊絲,焊前預熱至 250℃以減少焊接應力,焊后經 650℃×1 小時退火,消除焊接熱影響區的脆性組織,接頭強度達母材的 85%,耐蝕性與母材一致。某海水冷卻管道焊接后,經 10000 小時鹽霧測試,焊縫處無泄漏或腐蝕,完全滿足海洋環境使用需求。
制備工藝注重鐵的均勻分布。采用工頻爐 1050℃熔煉,鐵以純鐵塊形式加入,鋁以純鋁塊投入,攪拌 30 分鐘(速率 25r/min),確保成分均勻。鑄錠經 750℃×4 小時均勻化處理,消除枝晶偏析;熱軋時道次變形量 30%,終軋厚度根據成品需求控制在 5-50mm;冷軋后經 580℃×1.5 小時時效處理,促進 Fe?Al 相充分析出,穩定性能。
應用場景覆蓋多領域:船舶螺旋槳軸套、通用機械傳動齒輪、化工管道配件、自來水設備葉輪、紡織機械羅拉等。在某沿海城市的自來水輸送項目中,QAl9-4 制作的水泵葉輪與管道配件,在含輕微鹽分的自來水中使用 6 年,無銹蝕或磨損,設備故障率從 8% 降至 2%,充分彰顯其 “通用適配 + 耐蝕耐磨” 的核心價值。
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