C54400（铅磷青铜合金）

C54400是一种非常常用的铅磷青铜合金，在美国材料与试验协会标准中属于Cu-Sn-Pb系。它因其优异的综合性能，在机械、电气和工程领域应用广泛。

下面为您详细解析其成分、性能及应用。

一、 化学成分 (典型值，按重量百分比 wt%)

C54400 的化学成分是其性能的基础，各元素作用明确：

铜： 基体元素，保证良好的导电、导热性和基础塑性。

锡： 主要合金元素。通过固溶强化和形成硬质相，显著提高合金的强度、硬度和耐磨性。这是它作为轴承材料的关键。

铅： 关键合金元素。在铜基体中以游离颗粒形式存在，起到以下作用：

极佳的切削性： 铅是“断屑剂”，使材料容易被切割，获得光洁表面，被誉为“免费加工”合金。

自润滑性： 铅颗粒在摩擦时可以提供润滑，减少磨损。

密封性： 有助于填充微观空隙，改善气密性。

磷： 作为脱氧剂加入，去除熔炼时的氧，并少量固溶于铜中，能进一步提高强度、硬度、弹性极限和疲劳强度。

标准成分范围 (ASTM B505):

铜： 余量

锡： 3.5 - 4.5%

铅： 3.5 - 4.5%

磷： 0.01 - 0.50%

锌： ≤ 1.5% (常见杂质，严格控制)

其他杂质： ≤ 0.5%

常见牌号对应：

美国 UNS 编号： C54400

中国近似牌号： QSn4-4-4 (旧标) 或 锡青铜4-4-4

日本牌号： C5441

欧洲牌号： CuSn4Pb4

二、 主要性能特点

1.物理性能

密度： 约 8.8 g/cm³ (比纯铜低)

导电率： 约 15-20% IACS (远低于纯铜，属于中等导电材料)

导热率： 约 75 W/(m·K) (良好)

熔化温度范围： 约 1000 - 1045 °C

2.机械性能 (取决于状态：铸造态、挤压态、轧制态等)

高强度与良好韧性： 抗拉强度通常在 350 - 550 MPa 范围内，屈服强度在 150 - 350 MPa 之间，具体取决于加工硬化程度。

高疲劳强度： 特别适合承受循环载荷的零件，如轴承、齿轮。

优异的耐磨性： 锡的强化作用和铅的自润滑特性使其成为出色的耐磨材料，尤其适用于低速高负载的滑动摩擦场合。

良好的弹性： 磷的加入提升了其弹性极限，可用于制造弹簧元件。

适中的硬度： 布氏硬度 (HB) 通常在 80 - 120 之间，既耐磨又不会对配副零件造成过度磨损。

3.工艺性能

卓越的切削加工性： 这是C54400最突出的优点之一，铅的加入使其切削评级可达 100% (以易切削黄铜C36000为100%基准)，加工效率高，刀具磨损小。

良好的铸造性能： 流动性好，适合砂铸、离心铸造、连续铸造等。

较差的冷加工性： 由于铅的存在，其冷轧、冷拉拔等塑性变形能力较差，不适合进行深冲、严重弯曲等冷成型加工。通常以铸造或热挤压形态供应。

焊接性差： 一般不推荐焊接，因为铅在高温下会析出，影响焊缝质量并可能产生健康危害。需焊接时必须使用特殊工艺并严格通风。

耐腐蚀性： 在大气、淡水、海水以及多数非氧化性酸溶液中具有良好的耐蚀性，优于许多黄铜。抗应力腐蚀开裂能力也较好。

三、 主要应用领域

得益于其耐磨、强韧、易切削的黄金组合，C54400常用于制造：

轴承、轴套、滑块： 最主要的用途，用于机床、汽车、矿山机械、泵阀等设备的滑动轴承。

齿轮、蜗轮： 特别是低速、重载的传动齿轮。

阀门零件： 阀杆、阀座、旋塞等，要求耐磨和耐压。

电气连接器与端子： 虽然导电率不高，但其良好的弹性、强度和耐疲劳性，使其适合制作插拔频繁的连接器、弹簧触点。

结构件： 需要高强度、耐磨且易于机加工的承力部件。

泵体、叶轮： 耐腐蚀和耐磨的组合使其适用于水力机械。

总结

特性维度

描述

核心成分

铜-锡-铅-磷 四元合金，铅和磷是关键功能元素。

最大优点

1. 极佳的耐磨性；2. 卓越的切削加工性；3. 高强度与良好韧性的结合。

主要缺点

1. 冷加工性差；2. 焊接性差；3. 导电性一般。

适用工艺

铸造、热挤压、切削加工。

典型应用

滑动轴承、耐磨齿轮、阀门部件、电气弹性元件。

总而言之，C54400（QSn4-4-4）是一种经典的耐磨易切削结构青铜。当您的设计需要承受摩擦、磨损，且零件形状复杂需要大量机加工时，它往往是首选材料之一。