QAl9-4（铝青铜合金）

QAl9-4是一种高强度、高耐磨的铝青铜合金，在工程中应用非常广泛。它得名于其主要成分：铝含量约为9%，同时含有约4%的铁。

下面为您详细解析其成分和性能。

一、化学成分（根据中国标准 GB/T 13808-1992）

元素

含量（质量分数，%）

作用

Al (铝)

8.0 ~ 10.0

核心合金元素。形成固溶强化，显著提高强度、硬度和耐蚀性。

Fe (铁)

2.0 ~ 4.0

关键强化元素。细化晶粒，提高强度、硬度和耐磨性。过量会降低塑性。

Mn (锰)

≤ 1.0（通常0.5~1.0）

辅助强化，提高热强性和耐蚀性。

Ni (镍)

≤ 1.0

改善力学性能和耐蚀性。

Cu (铜)

余量

基体元素。

杂质总和

≤ 1.2

包括Pb、Zn、Si、P等，需严格控制以保证性能。

核心特点： “铝+铁”的复合强化，使其兼具了铝青铜的优良耐蚀性和铁元素带来的高强耐磨性。

二、性能特点

1.力学性能（优异）

高强度： 抗拉强度远高于普通黄铜和锡青铜。铸造态可达 500 MPa 以上，经过热处理或加工后更高。

高硬度： 布氏硬度通常在 HB 110-160 之间，耐磨性极佳。

良好的耐磨性： 特别适合在重载、高速条件下工作的摩擦副零件，具有低的摩擦系数和抗咬合性。

中等塑性韧性： 虽然强度和硬度高，但仍保持一定的塑性和韧性（延伸率 δ5 约 10-20%），优于很多高强钢。

2.物理与工艺性能

密度： 约 7.6 g/cm³，比钢轻。

导电导热性： 远低于纯铜，但优于钢和铸铁。

铸造性能： 良好，收缩率较小，易于获得致密铸件。

焊接性能： 尚可，但比普通铜合金困难，需采用专门的铝青铜焊条。

切削加工性： 较差（约为易切削黄铜的20%）。因其强韧性好，刀具磨损快，需使用硬质合金刀具并选择合适的切削液。

3.耐腐蚀性能（优良）

大气、海水腐蚀： 耐蚀性优异，尤其在海水、氯化物溶液中，其耐蚀性接近甚至超过纯铜和不锈钢。

应力腐蚀开裂倾向低： 对“季裂”不敏感。

高温抗氧化性： 在高温下能形成致密的氧化铝膜，抗氧化性能好，可在 400°C 以下长期工作。

4.无磁性、耐火花

具有所有铜合金的共性：无磁性。

在冲击或摩擦时不产生火花，是制造防爆工具和在有易燃易爆气体环境中使用设备的理想材料。

三、主要应用领域

基于上述性能，QAl9-4常用于制造高强度、高耐磨、高耐蚀的关键部件：

船舶与海洋工程： 船舶螺旋桨、海水泵阀、轴承、密封环、舰船用耐磨件。

重型机械： 高强度齿轮、轴套、涡轮、导向衬套、大型轧机轴承。

航空航天： 高载荷、耐磨的轴承和结构件。

化工设备： 耐腐蚀泵、阀、法兰、紧固件。

防爆工具： 扳手、锤子、凿子等。

电气工业： 高强度导电弹簧、接触器等（在要求强度高于导电性的场合）。

四、常见状态与对比

铸造状态： 直接铸造成型，用于形状复杂的零件（如ZCuAl9Fe4）。

加工状态： 通过热轧、热挤压或锻造获得棒材、板材，力学性能更优。

热处理： 可以通过固溶+时效处理进一步提高其强度和硬度。

与同类材料的简单对比：

vs. QAl9-2（不含铁）： QAl9-4因含铁，强度、硬度和耐磨性更高，但塑性略低。

vs. 锡青铜（如ZCuSn10P1）： 强度、硬度更高，耐蚀性（尤其对海水）更好，且价格更便宜，但减摩性和铸造流动性稍逊。

vs. 黄铜： 全面性能（强度、耐磨、耐蚀）都远超普通黄铜。

总结

QAl9-4铝青铜是一种以高强度、高耐磨和优良耐蚀性为核心优势的铜合金。 其独特的“铝-铁”合金化体系，使其在需要承受重载、摩擦和恶劣腐蚀环境（尤其是海洋环境）的关键工程部件中不可替代。选择时，主要权衡其优异的综合性能与相对较差的切削加工性及较高的成本。