1. Wstęp
UNS C95500 to jeden z najważniejszych brązów niklowo-aluminiowych w nowoczesnej inżynierii, ponieważ łączy w sobie wysoką wytrzymałość, doskonała odporność na korozję, dobra wydajność noszenia, i duża niezawodność usług w trudnych warunkach.
Jest szeroko stosowany w sprzęcie morskim, Komponenty zaworów, namiar, tuleje, koła zębate, części samolotu, i innych zastosowań, w których zwykłe stopy miedzi nie są już wystarczające.
Stop wyróżnia się również zachowaniem użytecznej wytrzymałości w podwyższonych temperaturach i dobrym działaniem w wodzie morskiej i innych agresywnych mediach.
To, co czyni C95500 szczególnie interesującym, to fakt, że nie jest to stop „jednego przeznaczenia”..
Jest to stop systemowy: jego wartość wygląda inaczej w zależności od tego, czy inżynier optymalizuje korozję, nosić , szczelność ciśnieniowa, obciążenie strukturalne, lub stabilność temperatury.
2. Co to jest brąz niklowo-aluminiowy UNS C95500?
UNS C95500 to: odlew niklowo-aluminiowy brązowy w rodzinie miedź – aluminium – żelazo – nikiel.
Został specjalnie opracowany dla wymagających usług, gdzie wytrzymałość, odporność na zużycie, odporność na korozję, i wytrzymałość muszą być zrównoważone w jednym stopie, a nie optymalizowane osobno.
W rzeczywistości, plasuje to C95500 w grupie wysokowydajnych brązów konstrukcyjnych stosowanych do sprzętu morskiego, Komponenty zaworów, tuleje, koła zębate, i inne części eksploatowane w trudnych warunkach.
W przeciwieństwie do mosiądzów automatowych lub brązów ogólnego przeznaczenia, C95500 nie został wybrany ze względu na wygodę.
Został wybrany, ponieważ jego konstrukcja metalurgiczna zapewnia nośność w agresywnych środowiskach, zwłaszcza tam, gdzie jest woda morska, zużycie ślizgowe, i długa żywotność są częścią założeń projektowych.
Tożsamość stopu
C95500 należy do C95000–C95999 rodzina stopów miedź-aluminium-żelazo i miedź-aluminium-żelazo-nikiel.
Ta klasyfikacja rodzinna ma znaczenie, ponieważ odróżnia brązy niklowo-aluminiowe od zwykłych mosiądzów i brązów cynowych:
system stopów opiera się na aluminium jako głównym elemencie wzmacniającym, z dodatkiem żelaza i niklu w celu zwiększenia wytrzymałości, kontrola konstrukcji, i wydajność usług.
W zakresie specyfikacji, C95500 to odlew z brązu aluminiowego zamiast stopu kutego.
Oznacza to, że jego typową rolą inżynierską jest dostarczanie złożonego kształtu i wysokiej wydajności w stanie odlanym lub po obróbce cieplnej, zamiast polegać na walcowaniu lub ciągnieniu w celu uzyskania właściwości.
Skład chemiczny
Skład chemiczny zgodny z ASTM B505/B505M-23
| Element | Skład C95500 |
| Cu | 78.0% min. |
| Fe | 3.0–5.0% |
| W | 3.0–5,5% |
| Glin | 10.0–11,5% |
| Mn | aż do 3.5% |
| Łącznie nazwane elementy | 99.5% min. |
3. Właściwości fizyczne UNS C95500
| Fizyczny / Własność funkcjonalna | Jednostka metryczna | Jednostka Imperialna |
| Gęstość | 7.53 g/cm3 | 0.272 funt/cal³ |
| Środek ciężkości | 7.53 | 7.53 |
| Przewodność elektryczna | 8% IACS | 8% IACS |
| Przewodność cieplna | 41.9 W/m·K | 24.2 Btu/stopę kwadratową/godz./°F |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | 15.5 × 10⁻⁶ /° C. | 9 × 10⁻⁶ /°F |
| Specyficzna pojemność cieplna | 419 J/kg·K | 0.1 Btu/lb·°F |
| Moduł sprężystości | 110 GPa | 16,000 ksi |
| współczynnik Poissona | 0.32 | 0.32 |
| Przepuszczalność magnetyczna, jak cast | 1.32 | 1.32 |
| Przepuszczalność magnetyczna, Temp. TQ50 | 1.2 | 1.2 |
| Temperatura topnienia, płyn | 1054°C | 1930°F |
| Temperatura topnienia, Solidus | 1038°C | 1900°F |
4. Właściwości mechaniczne UNS C95500
UNS C95500 to: brąz niklowo-aluminiowy o wysokiej wytrzymałości których wydajność mechaniczna jest zwykle oceniana w dwóch opublikowanych warunkach: standard odlew ciągły C95500 stan i poddane obróbce cieplnej C95500HT stan.
Poniższe wartości są reprezentatywnymi właściwościami w temperaturze pokojowej podanymi dla postaci produktów ASTM B505/B505M-23.
Właściwości mechaniczne odlewu ciągłego C95500
| Nieruchomość | Jednostka metryczna | Jednostka Imperialna |
| Wytrzymałość na rozciąganie, min. | 655 MPa | 95 ksi |
| Granica plastyczności przy 0.5% rozszerzenie, min. | 290 MPa | 42 ksi |
| Wydłużenie w 2 W. (50 mm), min. | 10% | 10% |
| Twardość Brinella, typowy | 208 HBW | 208 HBW |
Właściwości mechaniczne poddanego obróbce cieplnej C95500HT
| Nieruchomość | Jednostka metryczna | Jednostka Imperialna |
| Wytrzymałość na rozciąganie, min. | 758 MPa | 110 ksi |
| Granica plastyczności przy 0.5% rozszerzenie, min. | 427 MPa | 62 ksi |
| Wydłużenie w 2 W. (50 mm), min. | 8% | 8% |
| Twardość Brinella, typowy | 228 HBW | 228 HBW |
5. Odporność na korozję
Historia korozji jest jednym z głównych powodów tak szerokiego stosowania C95500. Stop jest wielokrotnie identyfikowany jako zawierający doskonała odporność na korozję, w tym w woda morska i środowiska morskie.
Stosowany jest także w urządzeniach obsługujących wodę morską, kwaśne wody kopalniane, kwasy nieutleniające, PROCESU PROCESU PROCESOWE, zastosowania w oczyszczaniu ścieków, i sprzęt morski.
Ma to znaczenie nie tylko dlatego, że „nie rdzewieje”. Raczej, C95500 oferuje niezwykle wartościowe połączenie: odporność na korozję plus odporność na zużycie plus wytrzymałość.
W wodzie morskiej, wiele materiałów zawodzi albo z powodu ogólnej korozji, kawitacja, erozja, lub irytujący. C95500 jest atrakcyjny, ponieważ rozwiązuje kilka z tych trybów awarii jednocześnie,
dlatego pojawia się w elementach pomp i zaworów, tuleje, wały, serwis związany ze śmigłami, i mocno obciążony sprzęt morski.
Ta wielomechanizmowa odporność jest podstawą reputacji tego stopu.
W wymagającej służbie, najcenniejsze materiały to nie te, które wyróżniają się jedną izolowaną właściwością, ale takie, które pozostają stabilne pomimo kilku mechanizmów awarii. C95500 jest podręcznikowym przykładem tej zasady.
6. Perspektywa produkcyjna
Odlew: Mocny stop, Ale nie Przebaczający
UNS C95500 jest zasadniczo stopem odlewniczym, a zachowanie procesu odzwierciedla tę tożsamość.
Opublikowane dane dotyczące odlewania opisują go jako mający niską wydajność odlewania, wysoka skłonność do odżużlania, średnia płynność, średnia tendencja do gazowania, i wysoki skurcz podczas krzepnięcia.
To połączenie opowiada bardzo jasną historię inżynierii: C95500 może produkować odlewy o wysokiej wydajności, ale wymaga to zdyscyplinowanej praktyki topienia, Konstrukcja bramkowania dźwięku i wznoszenia, oraz uważna kontrola utleniania i zasilania.
C95500 jest bardzo wszechstronny w praktyce odlewniczej, ale to nie jest przebaczenie.
Dobrze sprawdza się we wszystkich obszarach piasek, powłoka, ceramiczny, inwestycja, Stała pleśń, ciągły, i odlewanie odśrodkowe, jednak każda z tych dróg wymaga dokładnej kontroli karmienia, zarządzanie tlenkami, i zachowanie krzepnięcia.
Jego krótki zakres zamarzania wspiera odlewy dźwiękowe, ale tylko wtedy, gdy odlewnia aktywnie zapobiega powstawaniu żużli, wady skurczowe, i kwestie związane z gazem.
Dlatego C95500 jest uważany za brąz odlewniczy premium, a nie łatwy.
Obróbka: W pełni obrabialny, Ale nie do cięcia swobodnego
C95500 nadaje się do obróbki mechanicznej, ale nie jest to stop miedzi automatowej.
Opublikowana ocena obrabialności wynosi 50, co plasuje go w kategorii umiarkowanej obrabialności, a nie w klasie łatwej w obróbce.
Stop ma tendencję do wytwarzania zwinięte wióry, a opublikowane wytyczne inżynieryjne ostrzegają, że może to spowodować zablokowanie narzędzi i powstanie niedoskonałości powierzchni w wyniku częściowego spawania i rozdarcia, szczególnie podczas obróbki otworów.
Z tego powodu, cięcie na sucho, kontrola chipów, i strategia narzędziowa mają znacznie większe znaczenie niż w przypadku mosiądzu automatowego.
Przydatnym niuansem przetwarzania jest to, że została już wykonana ciężka obróbka, A odprężanie w niskiej temperaturze około 350°C przez co najmniej jedną godzinę zaleca się przed obróbką końcową.
Nie chodzi tu głównie o to, aby stop był łatwiejszy w obróbce; chodzi o zmniejszenie ryzyka odkształcenia spowodowanego naprężeniami szczątkowymi i poprawę końcowej stabilności wymiarowej.
Innymi słowy, C95500 można wydajnie obrabiać, należy go jednak traktować jak brąz strukturalny wymagający dyscypliny procesowej, nie jak miękki mosiądz.
Spawalniczy: Możliwe w określonych metodach, Ale nie jest to powszechnie łatwe
Na zachowanie się brązu niklowo-aluminiowego duży wpływ ma ochronna warstwa tlenku glinu, która naturalnie tworzy się na powierzchni.
Z powodu tej warstwy tlenku, lutowanie, mosiężnictwo, i spawanie acetylenowo-tlenowe nie są generalnie zalecane jako główne drogi łączenia tych stopów.
Bardziej odpowiednie procesy spawania określone w przewodniku inżynierskim to: TIG/GTAW, MIG/GMAW, MMA, spawanie wiązką elektronów, i zgrzewanie tarciowe.
Opublikowane dane produkcyjne dla C95500 również klasyfikują spawanie acetylenowo-tlenowe jako niezalecane, chwila spawanie łukowe w osłonie gazu I spawanie łukowe metali powlekanych są wymienione jako odpowiednie.
To rozróżnienie jest ważne: C95500 nie jest stopem, który można spawać w dowolnym miejscu, ale nie jest też niespawalny.
Można go z powodzeniem połączyć, jeśli proces zostanie wybrany z zachowaniem tlenku, wejście termiczne, i wspólny projekt.
Dla części krytycznych, kwalifikacja procedury spawania i właściwa kontrola stref wpływu ciepła są niezbędne, ponieważ równowaga właściwości stopu jest ściśle powiązana z jego mikrostrukturą.
Obróbka cieplna: Główna dźwignia wydajności
Obróbka cieplna jest jednym z najważniejszych powodów, dla których C95500 jest tak szeroko stosowany w wymagających usługach.
Stop można przetwarzać w cykl hartowania i temperowania to wzrasta siła dowodu, Ostateczna wytrzymałość na rozciąganie, Siła uderzenia, i twardość, jednocześnie nieznacznie poprawiając ciągliwość.
Do odlewanego brązu niklowo-aluminiowego typu CuAl10Fe5Ni5, opublikowany przewodnik opisuje ogrzewanie do 900–950 ° C., trzymając przez około jedna godzina, Gaszenie wody, a następnie odpuszczanie w temp 600–650°C przez około dwie godziny.
Ta sekwencja znacznie zwiększa wytrzymałość, zachowując jednocześnie użyteczną wytrzymałość.
W tych samych wytycznych wskazano również na ważne ograniczenie praktyczne: skomplikowane kształty mogą odkształcać się podczas cyklu ogrzewania i hartowania, więc geometria części, pojemność pieca, i grubość przekroju należy wziąć pod uwagę przed wyborem obróbki cieplnej.
Innymi słowy, obróbka cieplna jest potężnym narzędziem zwiększającym wydajność, ale to nie jest darmowe. Poprawia powłokę mechaniczną stopu tylko wtedy, gdy konstrukcja elementu toleruje cykl termiczny.
7. Zalety i wady UNS C95500
Główne zalety
Wysoka wytrzymałość przy użytecznej ciągliwości.
Doskonała odporność na wodę morską i agresywne media.
Silne zużycie i działanie zapobiegające zacieraniu się.
Dobra zdolność do pracy w podwyższonych temperaturach.
Nieprzestrzeganie i nie-marki
Główne wady
Wysoki koszt początkowy
Możliwość obróbki mechanicznej, ale nie jest to łatwe.
Casting jest wymagający technicznie.
Spawanie jest wrażliwe na proces.
Przewodność elektryczna jest niska.
8. Zastosowania UNS C95500
Morski i sprzęt offshore
C95500 to jeden z najbardziej uznanych materiałów do zastosowań morskich, ponieważ łączy w sobie odporność na korozję w wodzie morskiej, wytrzymałość, i odporność na zużycie.
Jest używany w rurociągi i systemy zaworów wody morskiej, sprzęt morski, elementy związane ze śmigłem, włazy, sprzęgła, uszczelki, i inny sprzęt pokładowy.
Przydatność tej rodziny stopów do transportu wody morskiej jest głównym powodem jej długotrwałej reputacji w inżynierii morskiej.
Zawór, Pompa, i komponenty kontroli przepływu
Stop jest szeroko stosowany ciała zaworów, zawór siedzenia, prowadnice zaworów, Komponenty zaworów, końcówki cieczy pompy, żołądź, nakrętki dławnicy, i kołnierze uszczelniające.
Zastosowania te korzystają z połączenia odporności na korozję, odporność na zużycie, i wytrzymałość mechaniczną, zwłaszcza tam, gdzie woda, płyny procesowe, lub występują lekko agresywne chemikalia.
Namiar, Tuleje, i części eksploatacyjne
Często wybierany jest C95500 namiar, tuleje, nosić płyty, prowadnice tłoków, i części maszyn ponieważ dobrze sprawdza się w przypadku kontaktu ślizgowego i dużego obciążenia.
Odporność na zużycie i wytrzymałość sprawiają, że nadaje się do stosowania w przypadku uszkodzeń powierzchni, irytujący, lub zużycie ścierne stanowią problem.
Przekładnie i części do przenoszenia mocy
Stop jest stosowany w koła zębate, robaki, koła ślimakowe, i powiązane elementy przekładni.
Części te wymagają materiału, który toleruje naprężenia kontaktowe, zachować stabilność wymiarową, i są odporne na zużycie podczas długich okresów międzyobsługowych. Waga mechaniczna C95500 sprawia, że jest to praktyczny wybór do takich zadań.
Proces przemysłowy i sprzęt do trudnych zastosowań
Stop jest stosowany w sprzęt do marynowania, zastosowania w oczyszczaniu ścieków, prowadnice gorącego młyna, i sprzętu przemysłowego.
Zastosowania te odzwierciedlają zdolność stopu do przetrwania w mediach korozyjnych, obciążenie mechaniczne, i wielokrotne serwisowanie cykliczne.
W warunkach przemysłowych, połączenie to może skrócić okresy międzyobsługowe i poprawić niezawodność.
Sprzęt elektryczny i specjalistyczny
Chociaż C95500 nie jest stopem przewodzącym prąd elektryczny, w niektórych nadal się pojawia sprzęt elektryczny i komponenty specjalistyczne, w których niezawodność konstrukcyjna, odporność na korozję, i zachowanie podczas zużycia są ważniejsze niż przewodność.
Stosowany jest także w klawisze fortepianu i instrumenty muzyczne, gdzie użyteczna jest stabilność mechaniczna stopu i łatwość jego wytwarzania.
9. Wniosek
Amerykański C95500 brąz niklowo-aluminiowy jest stopem inżynieryjnym o wysokiej wartości, ponieważ łączy w sobie właściwości, które często trudno jest uzyskać razem:
wysoka wytrzymałość, doskonała odporność na korozję, silna odporność na zużycie, dobra wytrzymałość, i łatwość obsługi w szerokim zakresie temperatur.
Jego skład chemiczny jest starannie dostrojony, jego zachowanie podczas rzucania jest wymagające, ale możliwe do opanowania, a reakcja na obróbkę cieplną daje projektantom dodatkową dźwignię wydajności, gdy jest to wymagane.
W praktyce, C95500 najlepiej rozumieć jako stop do trudnych zastosowań.
Jest to najbardziej przekonujące, gdy rodzaje awarii są mieszane i bezlitosne – woda morska, ruchomy ładunek, styk ślizgowy, obowiązek ciśnieniowy, i długą żywotność mechaniczną.
Dlatego pozostaje jednym z najbardziej szanowanych brązów niklowo-aluminiowych w praktyce inżynierskiej.
Często zadawane pytania
Czy C95500 jest stopem odlewniczym czy stopem do obróbki plastycznej?
C95500 jest używany głównie jako Stop casting, z opublikowanymi odniesieniami dotyczącymi odlewania ciągłego, Rośna piasku, odlew odśrodkowy, i precyzyjne formy odlewane.
Czy C95500 jest dobry w wodzie morskiej??
Tak. Jest wielokrotnie identyfikowany jako posiadający doskonała odporność na korozję, w tym odporność na słoną wodę, co jest jednym z głównych powodów jego stosowania w sprzęcie morskim i systemach zaworów.
Czy C95500 można poddać obróbce cieplnej?
Tak. Opublikowany przewodnik inżynieryjny przedstawia właściwości C95500 zarówno po odlaniu, jak i po obróbce cieplnej, dzięki obróbce cieplnej jeszcze bardziej zwiększającej wytrzymałość.
Czy C95500 jest łatwy w obróbce??
Można go obrabiać, ale nie obróbka swobodna. Jego ocena obrabialności wynosi 50, jest to więc stop o umiarkowanej obrabialności, a nie łatwy w skrawaniu.
Jaka jest główna przewaga C95500 nad zwykłymi brązami?
Jego główną zaletą jest połączenie wysoka wytrzymałość, doskonała odporność na korozję, i odporność na zużycie, szczególnie w trudnych warunkach morskich lub przemysłowych.
