HSn70-1(旧牌号,对应新牌号及国际标准C44300)是一种经典的海军黄铜 或含砷锡黄铜。它以其优异的耐海水腐蚀性能而闻名,广泛应用于船舶、海洋工程和电力工业。
以下为您详细解析其成分、性能及应用。
一、 成分
HSn70-1 的名称即反映了其主要成分:
H: 黄铜(汉语拼音 Huángtóng)
Sn: 添加元素锡
70: 平均铜含量约为 70%
1: 平均锡含量约为 1%
其典型化学成分(质量分数,%)如下(根据中国标准 GB/T 5231-2012《加工铜及铜合金化学成分和产品形状》):
元素
铜 (Cu)
锡 (Sn)
砷 (As)
锌 (Zn)
杂质总和 (≤)
含量
69.0 ~ 71.0
0.8 ~ 1.3
0.03 ~ 0.06
余量
0.3
成分关键点解读:
高铜含量(~70%): 提供了良好的耐蚀性基础,相比普通黄铜(如H68、H65)更耐腐蚀。
添加锡(~1%): 核心合金元素。锡能在合金表面形成一层坚固、致密的保护膜(主要成分为SnO₂),极大地增强了其在海水、海洋大气环境中的抗腐蚀能力,特别是对冲刷腐蚀(侵蚀腐蚀) 的抵抗。
微量砷(As): 关键元素。添加0.03-0.06%的砷,能非常有效地抑制黄铜在含氯离子介质(如海水)中常见的脱锌腐蚀。砷使合金的腐蚀过程更均匀,而不是选择性溶解锌,从而保护了材料整体结构。
锌为余量: 锌作为主要合金元素,降低了成本,提高了强度和可加工性。
二、 性能
HSn70-1 综合了良好的机械性能、优异的耐蚀性和工艺性能。
1. 机械性能(以常见状态为例)
抗拉强度 (Rm): 约 340 - 450 MPa
屈服强度 (Rp0.2): 约 120 - 250 MPa
延伸率 (A): 约 45% - 20% (随加工硬化程度增加而下降)
硬度 (HBW): 约 75 - 100 HBW
特性: 强度高于纯铜和普通70/30黄铜,具有良好的塑性和中等强度。
2. 耐腐蚀性能(核心优势)
优异的耐海水腐蚀性: 得益于Sn和As的联合作用,是制造船舶冷凝器、热交换器、海水管路系统的理想材料。
抗冲刷腐蚀: 特别适用于有高速流体(如冷却海水)通过的场合。
抗脱锌腐蚀: 含砷设计使其对此类局部腐蚀免疫。
耐海洋大气腐蚀: 在沿海环境中表现稳定。
局限性:
对氨及其化合物非常敏感,容易发生应力腐蚀开裂(季裂)。因此,在含氨环境中需特别注意,或进行低温退火消除残余应力。
在污染严重的海港或酸性环境中,性能会下降。
3. 物理性能
密度: 约 8.54 g/cm³
导热系数: 约 108 W/(m·K) (良好的导热性,适合热交换用途)
导电率: 约 25% IACS (导电性一般,不作为导电主材)
线膨胀系数: 约 20.2 × 10⁻⁶ /K
熔点: 约 950 - 1000 ℃
4. 工艺性能
热加工性: 良好,在750-850℃范围内易于热轧、热锻。
冷加工性: 优良,可以进行冷轧、拉拔、弯曲等操作。但加工硬化效应明显,中间需要退火。
切削性: 一般(与铅黄铜如HPb63-3相比较差)。
焊接性: 尚可。可以进行软钎焊、硬钎焊和气体保护焊(如TIG/MIG),但锡的蒸发可能影响焊缝性能。不推荐电阻焊和氧乙炔焊。
耐应力腐蚀开裂性: 较差,冷加工后必须进行低温退火(250-300℃)以消除内应力,防止“季裂”。
三、 主要应用领域
基于其性能,HSn70-1主要用于:
船舶与海洋工程: 船舶冷凝器、舰船热交换器、海水淡化装置、海水泵、阀门、船舶管道系统 的核心管材和板材。
电力工业: 火力发电和核电站的冷凝器管、汽轮机辅机冷却管。
化工设备: 制造耐海水和某些化工介质腐蚀的容器、管道。
其他: 造纸工业的喷淋管、海洋平台结构件等。
四、 常用国际牌号对照
中国新牌号: TCuSn1 (但在实际中,HSn70-1的名称仍被广泛使用)
美国 (ASTM UNS): C44300 (这是最直接的国际对应牌号)
欧洲 (EN): CW706R
日本 (JIS): C4430
通用名称: Admiralty Brass (含砷型)
五、 总结与注意事项
特性
评价
耐海水腐蚀
⭐⭐⭐⭐⭐ (核心优势)
抗脱锌腐蚀
⭐⭐⭐⭐⭐ (因含砷)
机械强度
⭐⭐⭐ (中等,满足多数承压管要求)
导热性
⭐⭐⭐⭐ (良好)
冷热加工性
⭐⭐⭐⭐ (良好)
焊接性
⭐⭐⭐ (尚可,需注意)
抗应力腐蚀开裂
⭐⭐ (差,需退火消除应力)
注意事项:
务必进行应力消除退火,尤其是在冷加工后用于腐蚀环境前。
在设计和安装时,应避免与氨、汞等接触。
随着环保要求提高,无砷或低砷环保型海军黄铜(如C68700铝黄铜,添加铝代替部分砷) 在一些新项目中的应用正在增加,但HSn70-1/C44300因其长期可靠的使用历史和成熟的工艺,目前仍是主流材料之一。
希望这份详细的解析能帮助您全面了解HSn70-1铜合金。
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