1. Wstęp
UNS C86300 to jeden z najbardziej charakterystycznych stopów miedzi w zastosowaniach przemysłowych, ponieważ nie został zaprojektowany z myślą o przewodności elektrycznej lub łatwej obróbce, gdyby nie Wysoka siła, odporność na zużycie, i odporność na korozję pod dużym obciążeniem.
Należy do rodziny formalnie określanej jako brąz manganowy i stopy brązu manganowo-ołowiowego, określane także jako żółty mosiądz o wysokiej wytrzymałości,
co już sygnalizuje swoją pozycję w krajobrazie stopów miedzi: jest to brąz strukturalny o poważnych właściwościach nośnych, nie mosiądz ogólnego przeznaczenia.
Tym, co sprawia, że C86300 jest szczególnie cenny, jest jego zdolność do pracy przy niskiej prędkości, warunkach dużego obciążenia, gdzie trwałość powierzchni jest ważniejsza niż przewodność, oraz gdzie materiał musi być odporny zarówno na zużycie mechaniczne, jak i na działanie korozyjne.
Dlatego pojawia się w zastosowaniach takich jak sworznie mostkowe, tuleje, Cams, Przekładnie, części cylindrów hydraulicznych, duże trzpienie zaworów, śmigła, i wolnoobrotowe łożyska o dużym obciążeniu.
2. Co to jest brąz manganowy C86300?
UNS C86300 to: mangan brązowy, również powszechnie opisywany jako żółty mosiądz o wysokiej wytrzymałości do ciężkiej służby.
Nie jest wybierany ze względu na przewodność lub łatwą obróbkę; jest wybrany, ponieważ łączy Wysoka siła, Dobra odporność na korozję, i duża nośność w wymagających środowiskach mechanicznych.
Literatura dotycząca rozwoju miedzi umieszcza C86300 w grupie mosiądzów o wysokiej wytrzymałości, które mogą pracować w warunkach bardzo duże obciążenia I umiarkowanie duże prędkości, zauważając, że stopy te wymagają utwardzony, dobrze dopasowane wały I niezawodne smarowanie.
W praktyce, C86300 to odlewany stop miedzi do części mechanicznych pracujących w trudnych warunkach.
Jest szeroko używany kołki mostkowe, tuleje, Cams, Przekładnie, części cylindrów hydraulicznych, duże trzpienie zaworów, śmigła, i wolnoobrotowe łożyska o dużym obciążeniu,
co mówi prawie wszystko o zamierzeniach projektowych: jest to brąz strukturalny, który ma przetrwać zużycie, obciążenie, i korozję, a nie stop do zastosowań ogólnych.
Cechy
Wysoka wytrzymałość i odporność na zużycie.
C86300 zaprojektowano tak, aby przenosił obciążenia i był odporny na uszkodzenia powierzchni w układach wolnoobrotowych lub ze smarowaniem granicznym.
Referencje dotyczące stopów miedzi opisują tę rodzinę jako zdolną do wytrzymywania bardzo dużych obciążeń, o wytrzymałości na rozciąganie znacznie powyżej 800 MPa dla klasy stopu, oraz o właściwościach odpowiednich do pracy z łożyskami i przekładniami pod dużym obciążeniem.
Dobra odporność na korozję.
C86300 jest używany w sprzęcie morskim, części łodzi, zaciski, okładki, Smiders, i inne części eksploatacyjne narażone na korozję, co odzwierciedla jego zdolność do działania w agresywnym środowisku lepiej niż wiele zwykłych mosiądzów.
Doskonała użyteczność konstrukcyjna, ale niska obrabialność.
Stop jest wystarczająco mocny, aby można go było stosować jako samodzielną część maszyny, ale jego opublikowana ocena obrabialności jest tylko 8, dlatego należy go traktować jako brąz użytkowy, a nie łatwoskrawalny stop.
Najlepiej nadaje się do jazdy z małą prędkością, usługi o dużym obciążeniu.
Rodzina stopów jest szczególnie zalecana do zastosowań wymagających dużych obciążeń, gdzie współosiowość wałów i smarowanie są dobrze kontrolowane.
W wytycznych dotyczących materiałów zawierających miedź zauważono również, że te mosiądze o wysokiej wytrzymałości mają umiarkowana odporność na zmęczenie i źle tolerują brudne smary, ponieważ mają małą zdolność osadzania cząstek.
Stop odlewany z wieloma formami dostaw.
C86300 jest dostępny w wersji ciągłego odlewu, Rośna odśrodkowa, odlew z piasku, i precyzyjnie odlewanego materiału, co czyni go użytecznym zarówno jako gotowe elementy odlewane, jak i półfabrykat do dalszej obróbki lub produkcji.
Oznaczenia równoważne UNS C86300
Notatka: są to opublikowane równoważne lub powiązane oznaczenia specyfikacji dla C86300; w kilku przypadkach, odnoszą się one do standardów produktów, a nie do identycznych aliasów odnoszących się wyłącznie do chemii.
| Standardowa rodzina | Równowartość / powiązane oznaczenia dla UNS C86300 |
| Ams | Ams 4860 |
| ASTM | ASTM B22, ASTM B271, ASTM B30, ASTM B505, ASTM B584, ASTM B763 |
| TYSIĄC | MIL-C-11866 |
| Pytanie | QQ-C-390, QQ-C-523 |
| Sae | SAE J461, SAE J462 |
3. Skład chemiczny brązu manganowego C86300
| Element | Zakres kompozycji C86300 | Rola metalurgiczna |
| Cu | 60.0–66,0% | Bazowa matryca i odporny na korozję podkład miedziany. |
| Pb | aż do 0.20% | Tylko resztkowy ołów; C86300 nie jest ołowiowym brązem automatowym. |
| Sn | aż do 0.20% | Drobny element resztkowy; nie jest to konstrukcja z brązu cynowego. |
| Zn | 22.0–28,0% | Główny partner matrixa; pomaga zdefiniować charakter przypominający mosiądz. |
| Fe | 2.0–4,0% | Element wzmacniający i wspierający zużycie. |
W |
aż do 1.0% | Wartość niklu obejmuje kobalt; wspiera wytrzymałość i odporność na korozję. |
| Glin | 5.0–7,5% | Kluczowy element wzmacniający brąz manganowy. |
| Mn | 2.5–5.0% | Główny element wzmacniający i stabilizujący fazę. |
| Cu + nazwane elementy | 99.0% min. | Kontrola składu jest stosunkowo ścisła w przypadku odlewanego brązu strukturalnego. |
4. Właściwości fizyczne i mechaniczne UNS C86300
Poniższe dane są publikowane odlew ciągły wartości dla standardowo dostępnego C86300, mierzone o godz 68° F / 20° C. chyba że zaznaczono inaczej.
C86300 jest również powszechnie uważany za bez upałów stop, dlatego też na jego działanie wpływa przede wszystkim skład i stan odlewu, a nie konwencjonalna obróbka cieplna wzmacniająca.
Właściwości fizyczne
| Nieruchomość | Zwyczaj amerykański | Metryczny | Znaczenie inżynieryjne |
| Temperatura topnienia – ciecz | 1693 ° F | 923 ° C. | Wysoka temperatura zalewania; wymaga starannej kontroli topienia i pleśni. |
| Temperatura topnienia – solidus | 1625 ° F | 885 ° C. | Wskazuje stosunkowo wąski zakres zamarzania dla odlewanego brązu. |
| Gęstość | 0.283 lb/in³ | 7.83 g/cm³ | Gęsty, wytrzymały stop odpowiedni do części nośnych. |
| Środek ciężkości | 7.83 | 7.83 | Potwierdza poziom gęstości. |
| Przewodność elektryczna | 8% IAC | 0.046 MS/M. | Niska przewodność; nie jest przeznaczony jako stop przewodzący prąd elektryczny. |
| Przewodność cieplna |
20.5 Btu/ft²·hr·°F |
35.5 W/m · k | Umiarkowany transfer ciepła, znacznie poniżej miedzi. |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | 12 × 10⁻⁶ /°F (68–572°F) | 20.7 × 10⁻⁶ /° C. (20–300 ° C.) | Umiarkowany wzrost termiczny; ważne dla projektu dopasowania i prześwitu. |
| Specyficzna pojemność cieplna | 0.09 Btu/lb·°F | 377.1 J/kg · k | Typowe zachowanie stopu miedzi w zakresie magazynowania ciepła. |
| Moduł sprężystości przy rozciąganiu | 14,200 Ksi | 97,900 MPA | Wystarczająco sztywny, aby zapewnić obsługę konstrukcyjną, choć mniej sztywny niż stal. |
| Przepuszczalność magnetyczna* | 1.09 | 1.09 | Zasadniczo słabo magnetyczny w praktyce. |
Właściwości mechaniczne
Opublikowane poniżej wartości mechaniczne dotyczą ASTM B505/B505M-23 odlew ciągły C86300 w temperaturze pokojowej.
| Własność mechaniczna | Zwyczaj amerykański | Metryczny |
| Wytrzymałość na rozciąganie, min. | 110 Ksi | 758 MPA |
| Granica plastyczności przy 0.5% wydłużenie pod obciążeniem, min. | 62 Ksi | 427 MPA |
| Wydłużenie 2 W. Lub 50 mm, min. | 14% | 14% |
| Twardość Brinella (3000 kg obciążenia), typowy | 223 Bnn | 223 Bnn |
| Granica odkształcenia przy ściskaniu, min. | 55 Ksi | 380 MPA |
| Ocena obrabialności | 8 | 8 |
5. Przetwarzanie i produkcja brązu manganowego C86300
Odlew
C86300 to zasadniczo: stop zorientowany na odlewanie, i jest sprzedawany jako Ciągła obsada, Rośna odśrodkowa, i odlew z piasku tworzywo.
Jest on również objęty kilkoma specyfikacjami związanymi z odlewnictwem, w tym ASTM B505/B505M do odlewów ciągłych, ASTM B271/B271M do odlewów odśrodkowych, ASTM B584 do odlewów piaskowych, I ASTM B763/B763M do odlewów zaworów.
Tak szeroki zakres specyfikacji stanowi mocny sygnał, że C86300 jest przeznaczony do poważnych elementów konstrukcyjnych i elementów odlewanych narażonych na zużycie, a nie do prostych elementów dekoracyjnych lub części mosiężnych ogólnego przeznaczenia.
Z punktu widzenia odlewni, C86300 nie jest stopem szczególnie wybaczającym błędy.
Pokazują opublikowaną charakterystykę odlewania niska wydajność odlewania, wysoki popiół, średnia płynność, niskie gazowanie, niski wpływ rozmiaru przekroju, I duży skurcz podczas krzepnięcia.
W praktyce, oznacza to, że pomyślna produkcja zależy w dużej mierze od czystości stopu, kontrolowana praktyka nalewania, oraz dobrze zaprojektowany system bramkowania i karmienia.
Ze stopu można wykonywać doskonałe odlewy, ale tylko wtedy, gdy odlewnia traktuje kontrolę tlenków i kompensację skurczu jako zmienne pierwszego rzędu.
Obróbka
C86300 nadaje się do obróbki mechanicznej, ale nie w sensie swobodnym. Zostało opublikowane ocena obrabialności wynosi 8, która jest bardzo niska w porównaniu do mosiądzów automatowych.
W praktyce, to oznacza obróbka jest możliwe, ale zużycie narzędzia, kontrola chipów, i wykończenie powierzchni wymagają więcej uwagi niż w przypadku mosiądzu ołowiowego.
Dlatego też ze względu na wydajność należy najpierw wybrać C86300, nie dla wygody obróbki.
Łączący
Zachowanie podczas łączenia to kolejny obszar, w którym C86300 ukazuje swój charakter „stopu o wysokich parametrach”..
Opublikowane wytyczne dotyczące stawek produkcyjnych lutowanie jako słabe, lutowanie równie słabe, spawanie acetylenowo-tlenowe jako słabe, I spawanie łukowe w osłonie gazu jako słabe, chwila spawanie łukowe metalem powlekanym jest oceniane jako dobre.
Innymi słowy, nie jest to stop, który nagradza swobodne metody łączenia.
To ma znaczenie w projektowaniu. Jeśli istnieje prawdopodobieństwo, że element będzie montowany za pomocą lutowania miękkiego lub twardego, C86300 to zazwyczaj zły wybór.
Jeśli dołączenie jest nieuniknione, projekt i procedurę należy opracować wokół jednej, wyraźnie akceptowalnej trasy: spawanie łukowe metali powlekanych, z odpowiednimi kwalifikacjami i dbałością o zniekształcenia, Wejście ciepła, i wspólny projekt.
Obróbka cieplna
C86300 tak nie reagują na konwencjonalną obróbkę cieplną w sposób, w jaki robią to stopy utwardzane wydzieleniowo.
Jego siła wynika z kompozycji i struktury odlewu, a nie z cyklu hartowania, który znacząco podnosi właściwości mechaniczne.
Oznacza to, że nie należy oczekiwać, że etap obróbki cieplnej przekształci C86300 w istotnie inną klasę wytrzymałości.
Co można wykorzystać, Jednakże, Jest ulga stresowa. Opublikowane dane wskazują na stan odprężenia 500° F / 260° C., z czasem w temperaturze 1 godzina na cal grubości ściany.
Jest to etap zarządzania stresem resztkowym, nie jest zabiegiem wzmacniającym.
Jest to przydatne, gdy odlew lub element obrabiany wymaga lepszej stabilności wymiarowej po ciężkiej obróbce lub wytwarzaniu, nie należy go jednak mylić z procesem wzbogacania własności.
6. Zalety i ograniczenia brązu manganowego C86300
Podstawowe zalety
Wysoka wytrzymałość stopu miedzi.
C86300 został zaprojektowany jako brąz o dużej wytrzymałości, nie mosiądz ogólnego przeznaczenia.
System stopowy zapewnia mu bardzo wysoką nośność, a odniesienia do stopów miedzi plasują go wśród materiałów odpowiednich do dużych obciążeń i obciążeń udarowych przy małych prędkościach.
Doskonałe właściwości przeciwzużyciowe i zapobiegające zacieraniu się.
Stop ten dobrze sprawdza się w zastosowaniach związanych z kontaktami ślizgowymi, gdzie trwałość powierzchni ma większe znaczenie niż przewodność elektryczna lub łatwa obróbka.
Jego zastosowanie w wolnoobrotowych łożyskach o dużym obciążeniu i komponentach podatnych na zużycie odzwierciedla profil wytrzymałości plus zużycia.
Dobra odporność na korozję.
C86300 jest wielokrotnie opisywany jako odporny na korozję, jest to jeden z powodów, dla których jest używany w sprzęcie morskim, elementy związane ze śmigłem, Smiders, i inne części podatne na ekspozycję.
W służbie, ta odporność na korozję jest szczególnie cenna w połączeniu z wytrzymałością i odpornością na zużycie.
Wysoka wydajność przy niskiej prędkości, usługi o dużym obciążeniu.
Rodzina stopów szczególnie dobrze nadaje się do zastosowań przy małych prędkościach, łożyska o dużym obciążeniu, pod warunkiem, że wał jest twardy i środowisko nie jest ścierne.
W wytycznych dotyczących materiałów łożyskowych zawierających miedź wskazano również, że brązy manganowe mogą pracować przy dużych obciążeniach, ale wymagają dobrego smarowania i nieściernych warunków pracy.
Dostępne w wielu trasach odlewania.
C86300 może być produkowany jako odlew ciągły, Rośna odśrodkowa, odlew z piasku, i precyzyjnie odlewanego materiału, co zapewnia inżynierom elastyczność w zakresie rozmiaru części, geometria, i drogę produkcyjną.
Główne ograniczenia
Niska obrabialność.
C86300 nie jest stopem do obróbki swobodnej. Jego ocena obrabialności to tylko 8, co oznacza zużycie narzędzia, kontrola chipów, i wykończenie powierzchni muszą być starannie zarządzane.
Jest to brąz wydajnościowy, nie jest to mosiądz przyjazny sklepowi.
Casting jest wymagający.
Stop pokazuje niska wydajność odlewania, wysoki popiół, średnia płynność, niskie gazowanie, I duży skurcz podczas krzepnięcia.
Ta kombinacja oznacza, że odlewy dźwiękowe wymagają dużej dyscypliny procesowej, dobry projekt karmienia, i uważna kontrola topnienia.
Możliwości dołączenia są ograniczone.
Opublikowane wytyczne dotyczące szybkości lutowania, mosiężnictwo, spawanie acetylenowo-tlenowe, i spawanie łukowe w osłonie gazu jako słabe, podczas gdy spawanie łukowe metali powlekanych jest praktycznym wyjątkiem.
Innymi słowy, C86300 nie jest wygodnym stopem do prostych procesów łączenia.
Nie jest idealny do brudnych lub ściernych warunków pracy.
Wskazówki dotyczące materiałów łożysk z miedzi ostrzegają, że potrzebne są łożyska z brązu manganowego wysoka twardość wału I nieścierne warunki pracy,
oraz że źle tolerują brudne smarowanie, ponieważ mają niewielką zdolność do osadzania zanieczyszczeń.
7. Zastosowania brązu manganowego C86300
Komponenty morskie o dużej wytrzymałości
C86300 jest szeroko stosowany w sprzęcie morskim, ponieważ łączy w sobie odporność na korozję z odpornością na zużycie i wytrzymałością konstrukcyjną.
Typowe przykłady obejmują śmigła, Smiders, zaciski, okładki, i osprzęt do łodzi.
Łożyska i tuleje
Odgrywa jedną z klasycznych ról stopu niska prędkość, łożyska o dużym obciążeniu I tuleje. Jest to jedna z najważniejszych nisz inżynieryjnych tego stopu.
Przekładnie, Kamery, oraz części przenoszące ruch
C86300 jest powszechnie stosowany w Przekładnie, Cams, i elementy maszyn które wymagają trwałości powierzchni przy dużych naprężeniach kontaktowych.
Elementy hydrauliczne i zaworowe
Stop jest częstym wyborem części cylindrów hydraulicznych, duże trzpienie zaworów, I nakrętki dokręcane.
Zastosowania te wymagają dobrej wytrzymałości na ściskanie, odporność na zużycie, i odporność na korozję, szczególnie tam, gdzie ruch jest powtarzalny, a smarowanie jest niedoskonałe.
Sprzęt konstrukcyjny i przemysłowy
C86300 pojawia się także w kołki mostkowe, rozpórki, ramki, wsporniki, łączniki, i sprzęt budowlany.
Sprzęt do zastosowań specjalnych i ciężkich
Odniesienia do stopów miedzi łączą brązy manganowe duże obciążenia i obciążenia udarowe przy małych prędkościach,
w tym łożyska podwozia samolotu oraz inne powierzchnie sterujące lub części konstrukcyjne, w których integralność wymiarowa ma kluczowe znaczenie.
8. C86300 vs. Konkurujące stopy: Co go wyróżnia
| Element porównawczy | C86300 | C95400 | C95500 |
| Rodzina stopów / pozycjonowanie | Brąz manganowy; żółty mosiądz o wysokiej wytrzymałości, przeznaczony do ciężkich zastosowań mechanicznych. | Brąz aluminiowy; brąz konstrukcyjny o szerokim zastosowaniu, szeroko stosowany do zużycia i obciążenia. | Brąz niklowo-aluminiowy; stop do trudnych zastosowań, charakteryzujący się mocniejszym pozycjonowaniem morskim i zorientowanym na zużycie. |
| Reprezentatywna wytrzymałość na rozciąganie odlewu ciągłego | 110 minimum ksi. | 85 minimum ksi. | 95 minimum ksi. |
| Reprezentatywna granica plastyczności ciągłego odlewania | 62 minimum ksi. | 32 minimum ksi.
) |
42 minimum ksi. |
| Reprezentatywne wydłużenie w procesie ciągłego odlewania | 14% minimum. | 12% minimum.
) |
10% minimum. |
| Gęstość | 0.283 funt/cu in; środek ciężkości 7.83. | 0.269 funt/cu in; środek ciężkości 7.45. | 0.272 funt/cu in; środek ciężkości 7.53. |
| Przewodność elektryczna | 8% IAC. | 13% IAC. | 8% IAC. |
| Przewodność cieplna | 20.5 Btu/stopę kwadratową/godz./°F. | 33.9 Btu/stopę kwadratową/godz./°F. | 24.2 Btu/stopę kwadratową/godz./°F. |
| Moduł sprężystości | 14,200 Ksi. | 15,500 Ksi. | 16,000 Ksi. |
| Ocena obrabialności | 8. | 60. | 50. |
| Zachowanie castingowe | Niska wydajność odlewania, wysoki popiół, średnia płynność, niskie gazowanie, duży skurcz podczas krzepnięcia. | Niska wydajność odlewania, wysoki popiół, średnia płynność, średnie gazowanie, duży skurcz podczas krzepnięcia. | Niska wydajność odlewania, wysoki popiół, średnia płynność, średnie gazowanie, duży skurcz podczas krzepnięcia. |
Łączący / produkcja |
Lutowanie słabe, lutowanie słabe, słabe spawanie tlenowo-acetylenowe, spawanie łukowe w osłonie gazu jest słabe, dobre spawanie łukowe metalem powlekanym. | Lutowanie dobre, lutowanie dobre, nie zaleca się spawania acetylenowo-tlenowego, spawanie łukowe w osłonie gazu dobre, dobre spawanie łukowe metalem powlekanym. | Lutowanie dobre, targi lutowania, nie zaleca się spawania acetylenowo-tlenowego, spawanie łukowe w osłonie gazu dobre, dobre spawanie łukowe metalem powlekanym. |
| Typowy nacisk na obsługę | Łożyska wolnoobrotowe do dużych obciążeń, tuleje, Przekładnie, Cams, części cylindrów hydraulicznych, kołki mostkowe, śmigła, Łodygi zaworu, i sprzęt morski. | Namiar, tuleje, Przekładnie, ciała zaworów, Części pompowe, prowadnice gorącego młyna, Części do lądowania, i przemysłowe komponenty eksploatacyjne. | Sprzęt morski, ciała zaworów, namiar, tuleje, Przekładnie, części związane ze śmigłem, nosić płyty, oraz części przemysłowe przeznaczone do ciężkich zastosowań. |
9. Wniosek
Brąz manganowy C86300 jest świadectwem potęgi inżynierii materiałowej, łączący lejność mosiądzu, wytrzymałość stali, i odporność na korozję brązów aluminiowych w jednym, uniwersalny materiał.
Jego starannie zbilansowany skład chemiczny – miedź, cynk, mangan, aluminium, i żelazo – tworzy wielofazową mikrostrukturę
który zapewnia wyjątkową siłę, odporność na zużycie, i plastyczność, dzięki czemu jest to doskonały wybór w przypadku najbardziej wymagających, ciężkich zastosowań.
Od roli w łożyskach maszyn ciężkich i piastach śmigieł morskich po podwozia lotnicze i infrastrukturę cywilną, C86300 rozwiązuje ograniczenia konwencjonalnych stopów miedzi, a nawet niektórych stali.
Jego zdolność do wytrzymywania dużych obciążeń, surowe środowiska, i cykliczne ładowanie – a jednocześnie można je odlewać i obrabiać – wyróżniają go jako prawdziwego konia pociągowego w inżynierii.
Dla każdego, kto szuka materiału, który równoważy siłę, odporność na zużycie, i odporność na korozję przy ciężkich zastosowaniach, C86300 to nie tylko wybór – to standard.
FAQ
Czy C86300 można stosować w zastosowaniach samosmarujących?
Tak, ale tylko po modyfikacji.
C86300 jest często używany jako metal nieszlachetny do łożysk zatykanych grafitem, gdzie korki ze stałym smarem są umieszczone w brązie, aby umożliwić bezolejową pracę w trudnych warunkach.
Czy C86300 to to samo co „Brąz Manganowy”?
C86300 jest najpopularniejszym brązem manganowym o wysokiej wytrzymałości. Jednakże, istnieją inne gatunki, takie jak C86200 i C86500, o niższej wytrzymałości.
Aby zapewnić prawidłowe właściwości mechaniczne, należy zawsze podawać numer UNS.
Jak C86300 wypada w porównaniu z brązem aluminiowym (C95400)?
Obydwa są stopami o wysokiej wytrzymałości. C86300 ogólnie oferuje wyższą wytrzymałość na rozciąganie i twardość, podczas gdy C95400 (Aluminiowy brąz) zapewnia lepszą odporność na kawitację i obciążenia udarowe.
