ZCuAl10Fe3铝青铜百科

ZCuAl10Fe3 是中国国家标准（GB/T 1176）中的铸造铝青铜牌号。它是一种非常经典且应用广泛的高强度、耐磨、耐腐蚀铜合金。

以下是其详细特性分析：

核心成分（名义成分）

铜（Cu）：余量

铝（Al）：8.5% - 11.0%

铁（Fe）：2.0% - 4.0%

锰（Mn）：≤ 1.0% (常存元素)

其他微量元素：≤ 1.0%

铝和铁是其主要合金元素，它们的共同作用决定了该材料的大部分优异性能。

主要特性

1. 优异的力学性能与高硬度

高强度：其抗拉强度可达 ≥ 540 MPa，屈服强度也很高，远高于普通锡青铜和黄铜。

高硬度：布氏硬度可达 HB 110 - 160，具有良好的抵抗塑性变形和压痕的能力。

良好的韧性：在拥有高强度和高硬度的同时，仍保持了一定的塑性（延伸率 ≥ 15%），并非脆性材料。

2. 卓越的耐磨性

这是其最突出的优点之一。合金中的铁（Fe）元素能形成细小的富铁相质点，弥散分布在基体中，极大地提高了材料的抗磨粒磨损和粘着磨损的能力。

自润滑性相对较差，但耐磨性极佳，特别适用于高比压、低速或往复运动的耐磨部件。

3. 出色的耐腐蚀性

表面能形成致密且坚固的氧化铝（Al₂O₃）保护膜。

对大气、海水、淡水以及多数有机酸溶液（如柠檬酸、醋酸）有极强的抵抗力。

耐海水腐蚀性能特别突出，是海洋工程和船舶工业的关键材料之一。

不耐高温蒸汽腐蚀，在过热蒸汽中稳定性较差。

4. 良好的耐热性

在较高温度下仍能保持较高的强度和硬度，可在 400°C 以下的工作环境中长期稳定使用。

抗氧化性能好，不易发生高温氧化。

5. 其他工艺性能

铸造性能良好：流动性好，缩孔集中，易于获得致密的铸件。但凝固区间较窄，易产生集中缩孔，需要合理设置冒口。

焊接性能尚可：可以进行钎焊和电弧焊，但焊接工艺要求较高。

切削加工性能一般：由于硬度高、韧性好，属于较难切削的材料，需要选用合适的刀具和参数。

不可热处理强化：主要依靠合金化和铸态下的组织来获得性能。

缺点与注意事项

对过热蒸汽腐蚀敏感：不适用于高温高压蒸汽环境。

“自发回火脆性”：在某些缓慢冷却条件下（特别是在 400-600°C 区间），可能发生脆性相析出，导致塑性和冲击韧性下降。生产中必须通过快速冷却（淬火）来避免。

与钢摩擦时易产生火花：属于“防爆材料”的反面，不能用于有易燃易爆气体的危险环境。

价格较贵：由于含有较多的铜和铝，成本高于普通钢材和部分铜合金。

典型应用领域

基于以上特性，ZCuAl10Fe3 主要用于制造承受重载、高耐磨、高耐腐蚀的关键部件：

船舶与海洋工程：螺旋桨、泵壳、叶轮、船舶衬套、海水阀体、法兰等。

重型机械：大型机床的螺母、蜗轮、齿圈、导向套、重型轴承套和轴套。

化工设备：耐腐蚀的泵、阀、齿轮、法兰等。

矿山与冶金机械：高耐磨的滑块、轴套、摇臂衬套等。

电力与能源：水电站设备中的抗磨蚀零件。

与其他常见铝青铜的简要对比

与 ZCuAl9Fe4Ni4Mn2（C95800）：后者添加了镍和更多的锰，具有更高的强度、更好的耐腐蚀性（特别是抗脱成分腐蚀）和耐空泡腐蚀能力，是更高级别的船用螺旋桨材料。

与 ZCuAl8Mn13Fe3Ni2（C95500）：属于高锰铝青铜，具有极高的强度和优异的耐海水腐蚀性能。

与 ZCuAl10Fe3Mn2：增加了锰含量，提高了强度、硬度和耐蚀性，性能略有提升。

总结

ZCuAl10Fe3 是一种综合性能极佳的铸造铝青铜，其核心标签是：高强度、高硬度、极佳的耐磨性和优异的耐海水/大气腐蚀性。 它是解决“重载、耐磨、耐蚀”三位一体工况的经典材料选择，尤其在船舶、重工和化工领域不可或缺。但在选型时需注意其“自发脆性”倾向和对过热蒸汽的不适用性。