CuZn40Ni 是一种含镍的高锌黄铜,成分组成为铜 56%-58%、锌 38%-40%、镍 2%-3%,杂质总含量≤0.5%。40% 的锌形成 β 相基体,2%-3% 的镍通过固溶强化和改善氧化膜结构,使合金兼具 620-660MPa 的抗拉强度和优异的耐蚀性,特别适合在腐蚀环境中承受重载的部件。
镍元素的耐蚀强化机制是其核心优势,镍与铜协同作用,在合金表面形成致密的 Cu-Ni-Zn 复合氧化膜,该氧化膜的自修复能力强,在盐雾环境中暴露 5000 小时,锈蚀面积仅 5%,远低于普通高锌黄铜的 30%。某沿海地区的电缆支架采用该合金后,经过 6 年户外使用,结构完整性良好,未出现因腐蚀导致的强度衰减。镍的固溶强化还使合金的高温稳定性提升,800℃时抗拉强度仍保持 400MPa,某蒸汽管道的法兰在 700℃工况下运行 3 年,密封面变形量仅 0.03mm。
力学性能适配严苛工况,屈服强度 370-400MPa,延伸率 15%-18%,布氏硬度 190-210HB。某海洋平台的系泊连接件在 150kN 的拉力载荷下,变形量≤0.1mm,安全系数达 5 倍。低温韧性同样出色,-40℃时冲击韧性为 75J/cm²,某冷藏设备的传动齿轮在低温环境中频繁启停,未出现脆性断裂。
加工性能适合大型构件成型,热挤压温度控制在 820℃时,可生产 φ100mm 的棒材,直线度误差≤0.5mm/m,某水轮机的导叶轴经挤压后,配合精度达 H7 级。焊接采用铜镍焊丝,焊后经 550℃退火 1 小时,接头强度可达母材的 85%,某海水管道焊接后在 10MPa 水压下无泄漏。
制备工艺采用真空熔炼(真空度 10⁻⁴Pa),镍以纯镍板形式加入 1060℃的铜液中,搅拌 35 分钟确保均匀分布。连铸坯经 1100℃均匀化处理 2 小时,消除成分偏析。热轧后的合金经 480℃退火 2 小时,稳定组织并消除内应力。
应用领域包括海洋平台系泊件、蒸汽管道法兰、沿海电缆支架等,在腐蚀与重载并存的环境中表现卓越。
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