1. 介绍
UNS C86300 是工业服务中最独特的铜合金之一，因为它的设计目的不是为了导电或易于加工, 但是 高力量, 戴阻力, 和重负载下的耐腐蚀性.
它属于正式描述为的家庭 锰青铜和含铅锰青铜合金, 也称为 高强度黄铜,
这已经表明了其在铜合金领域的地位: 它是一种具有严重承载意图的结构青铜, 不是通用黄铜.
C86300 特别有价值的是它能够低速工作, 高负载条件下，表面耐久性比导电性更重要, 以及材料必须能够抵抗机械磨损和腐蚀暴露的地方.
这就是为什么它出现在桥销等应用中, 衬套, 凸轮, 齿轮, 液压缸零件, 大阀杆, 螺旋桨, 和慢速重载轴承.
2. 什么是C86300锰青铜?
UNS C86300 是 锰 青铜, 也通常被描述为 高强度黄铜 用于重型服务.
不选择导电性或易于机械加工; 选择它是因为它结合了 高力量, 良好的耐腐蚀性, 且承载能力强 在苛刻的机械环境中.
铜开发文献将 C86300 归入可在以下条件下工作的高强度黄铜组： 非常高的负载 和 中等高速, 同时注意到这些合金需要 硬化, 轴对齐良好 和 可靠的润滑.
实际上, C86300是一个 用于严酷工况机械零件的铸造铜合金.
它被广泛用于 桥销, 衬套, 凸轮, 齿轮, 液压缸零件, 大阀杆, 螺旋桨, 和慢速重载轴承,
它几乎告诉你有关其设计意图的所有信息: 这是一种耐磨损的结构青铜, 加载, 和腐蚀而不是通用制造合金.
特征
高强度、耐磨.
C86300 设计用于在低速或边界润滑系统中承载负载并抵抗表面损坏.
铜合金参考文献描述该系列能够承受非常高的负载, 拉伸强度远高于 800 合金类别 MPa, 并具有适合重型轴承和齿轮使用的特性.
良好的耐腐蚀性.
C86300应用于船用五金件, 船部件, 夹具, 封面, 舵, 和其他暴露于腐蚀的维修部件, 这反映了其在恶劣环境中比许多普通黄铜表现更好的能力.
优异的结构实用性, 但切削加工性低.
该合金的强度足以单独用作机器零件, 但其公布的可加工性评级仅为 8, 因此应将其视为高性能青铜而不是易切削合金.
最适合低速, 高负载服务.
该合金系列特别推荐用于轴对准和润滑得到良好控制的高负载应用.
含铜材料指南还指出，这些高强度黄铜具有 中等抗疲劳能力 并且不能很好地耐受肮脏的润滑剂，因为它们嵌入颗粒的能力很小.
多种供应形式的铸造合金.
C86300 可连续铸造, 离心铸件, 砂铸, 和精密铸造材料, 这使得它既可用作成品铸造部件，也可用作半成品以供进一步加工或制造.
与 UNS C86300 等效的名称
笔记: 这些是已发布的 C86300 的等效或相关规格名称; 在几种情况下, 它们引用的是产品标准，而不是相同的化学别名.
| 标准家庭 | 相等的 / UNS C86300 的相关名称 |
| AMS | AMS 4860 |
| ASTM | 美国材料试验协会B22, ASTM B271, 美国材料试验协会B30, ASTM B505, ASTM B584, ASTM B763 |
| 军用级 | MIL-C-11866 |
| QQ-C-390, QQ-C-523 | |
| Sae | SAE J461, SAE J462 |
3. C86300锰青铜化学成分
| 元素 | C86300成分范围 | 冶金作用 |
| 铜 | 60.0–66.0% | 基础基体和耐腐蚀铜基础. |
| pb | 到 0.20% | 仅残留铅; C86300 不是含铅易切削青铜. |
| sn | 到 0.20% | 微量残留元素; 不是锡青铜设计. |
| Zn | 22.0–28.0% | 主要矩阵合作伙伴; 有助于定义黄铜般的性格. |
| 铁 | 2.0–4.0％ | 强化耐磨支撑元件. |
在 |
到 1.0% | 镍价包括钴; 支持强度和腐蚀性能. |
| al | 5.0–7.5% | 锰青铜中的关键强化元素. |
| Mn | 2.5–5.0％ | 主强化和稳相元件. |
| 铜 + 命名元素 | 99.0% 最小. | 对于铸造结构青铜来说，成分控制相对严格. |
4. UNS C86300物理机械性能
以下数据为已公布数据 连铸 标准库存 C86300 的值, 测量于 68°f / 20°C 除非另有说明.
C86300也被普遍认为是 非热处理 合金, 因此其性能主要取决于成分和铸造条件，而不是传统的强化热处理.
物理特性
| 性能特性 | 美国习惯法 | 公制 | 工程意义 |
| 熔点 – 液体 | 1693 °f | 923 °C | 浇注温度高; 需要仔细的熔体和模具控制. |
| 熔点——固相线 | 1625 °f | 885 °C | 表明铸青铜的凝固范围相对较窄. |
| 密度 | 0.283 lb/in³ | 7.83 g/cm³ | 稠密, 适用于承载部件的坚固合金. |
| 比重 | 7.83 | 7.83 | 确认密度水平. |
| 电导率 | 8% IACS | 0.046 MS/m | 低电导率; 不作为导电合金. |
| 导热率 |
20.5 Btu/ft²·小时·°F |
35.5 w/m·k | 中等传热, 远低于铜. |
| 热膨胀系数 | 12 × 10⁻⁶ /°F (68–572°F) | 20.7 ×10⁻⁶ /°C (20–300°C) | 适度的热增长; 对于配合和间隙设计很重要. |
| 比热容 | 0.09 Btu/lb·°F | 377.1 j/kg·k | 典型的铜合金蓄热性能. |
| 拉伸弹性模量 | 14,200 KSI | 97,900 MPA | 足够坚固，适合结构使用, 虽然硬度不如钢. |
| 磁导率* | 1.09 | 1.09 | 在实际使用中本质上是弱磁性的. |
机械性能
下面公布的机械值适用于 ASTM B505/B505M-23 连铸 C86300 在室温下.
| 机械性能 | 美国习惯法 | 公制 |
| 抗拉强度, 最小. | 110 KSI | 758 MPA |
| 屈服强度 0.5% 负载下延伸, 最小. | 62 KSI | 427 MPA |
| 伸长 2 在. 或者 50 毫米, 最小. | 14% | 14% |
| 布氏硬度 (3000 公斤负载), 典型的 | 223 BNN | 223 BNN |
| 压缩变形极限, 最小. | 55 KSI | 380 MPA |
| 机械加工性能等级 | 8 | 8 |
5. C86300锰青铜的加工制造
铸件
C86300本质上是一个 铸造取向合金, 它是商业供应的 连续的演员, 离心铸件, 和砂铸件 材料.
多项铸造相关规范也涵盖了它, 包括 ASTM B505/B505M 用于连续铸造, ASTM B271/B271M 用于离心铸件, ASTM B584 用于砂型铸件, 和 ASTM B763/B763M 用于阀门铸件.
该规格范围强烈表明，C86300 适用于严格的结构和耐磨铸造部件，而不是简单的装饰或通用黄铜部件.
从铸造厂的角度来看, C86300 不是一种特别宽容的合金.
其公布的铸件特征表明 铸件成品率低, 高渣, 中等流动性, 低放气量, 截面尺寸影响小, 和 凝固收缩率高.
实际上, 这意味着成功的生产在很大程度上取决于熔体清洁度, 控制浇注练习, 以及精心设计的浇注和进料系统.
该合金可以制造优良的铸件, 但仅当铸造厂将氧化物控制和收缩补偿视为一阶变量时.
加工
C86300 可加工, 但不是自由切割意义上的. 其发表的 可加工性等级为 8, 相对于易切削黄铜来说非常低.
实际上, 这意味着 加工 是可能的, 但刀具磨损, 切屑控制, 与含铅黄铜相比，表面光洁度需要更多关注.
因此选择C86300应该首先考虑性能, 不是为了加工方便.
加入
连接行为是 C86300 显示其“高性能合金”特性的另一个领域.
公布的制造指导率 焊接不良, 钎焊较差, 氧乙炔焊接效果较差, 和 气体保护电弧焊较差, 尽管 涂层金属电弧焊被评为良好.
换句话说, 这不是一种奖励随意加入方法的合金.
这在设计中很重要. 如果组件可能通过软焊或铜焊组装, C86300通常是错误的选择.
如果加入是不可避免的, 设计和程序应围绕一条明确可接受的路线进行开发: 涂层金属电弧焊, 具有适当的资格并注意失真, 热输入, 和联合设计.
热处理
C86300确实 对常规热处理没有反应 就像沉淀硬化合金一样.
它的强度来自成分和铸造结构, 不是来自显着提高机械性能的硬化循环.
这意味着您不应期望通过热处理步骤将 C86300 转变为实质上不同的强度等级.
可以用什么, 然而, 是 压力缓解. 已发表的数据表明，缓解压力的条件是 500°f / 260°C, 温度为 的时间 1 每英寸壁厚每小时.
这是残余应力管理步骤, 不是强化治疗.
当铸造或机加工部件在重型机加工或制造后需要提高尺寸稳定性时非常有用, 但不应将其误认为是财产增值过程.
6. C86300锰青铜的优点和局限性
核心优势
铜合金的高强度.
C86300 设计为重载青铜, 不是通用黄铜.
其合金系统赋予其非常高的承载能力, 和铜合金参考资料将其置于适合低速下重负载和冲击负载的材料之列.
优异的耐磨性和抗磨损性能.
这种合金在滑动接触应用中表现良好，在这些应用中，表面耐用性比导电性或易于加工更重要.
它在慢速重载轴承和易磨损部件中的使用反映了强度加磨损曲线.
良好的耐腐蚀性.
C86300被反复描述为耐腐蚀, 这是它用于船用硬件的原因之一, 螺旋桨相关部件, 舵, 以及其他容易暴露的部件.
服役中, 当与强度和耐磨性相结合时，这种耐腐蚀性尤其有价值.
低速性能强劲, 高负载服务.
该合金系列特别适合低速, 重载轴承, 前提是轴坚硬并且环境不具有磨蚀性.
铜轴承材料指南还指出，这些锰青铜可以在高负载下运行, 但它们需要良好的润滑和非磨损性操作条件.
多种铸造路线可供选择.
C86300 可连续铸造生产, 离心铸件, 砂铸, 和精密铸造材料, 这为工程师提供了零件尺寸的灵活性, 几何学, 及生产路线.
主要限制
机械加工性低.
C86300 不是易切削合金. 其机械加工性能等级仅为 8, 这意味着刀具磨损, 切屑控制, 必须仔细管理表面光洁度.
这是一个性能铜牌, 不适合商店使用的黄铜.
选角要求很高.
该合金显示 铸件成品率低, 高渣, 中等流动性, 低放气量, 和 凝固收缩率高.
这种组合意味着良好的铸件需要严格的工艺纪律, 良好的进料设计, 和仔细的熔化控制.
加入选项有限.
已发布的焊接制造指导率, 悬挂, 氧乙炔焊, 和气体保护电弧焊一样差, 而涂层金属电弧焊是实际的例外.
换句话说, C86300 不是一种适合简单连接工作流程的方便合金.
不适合肮脏或磨损的操作条件.
铜轴承材料指南警告锰青铜轴承需要 高轴硬度 和 非磨损性操作条件,
并且它们不能很好地耐受肮脏的润滑，因为它们嵌入碎片的能力很小.
7. C86300锰青铜的应用
重型船用部件
C86300因其兼具耐腐蚀性、耐磨性和结构强度而广泛应用于船舶相关五金件.
典型例子包括 螺旋桨, 舵, 夹具, 封面, 和船舶硬件.
轴承和衬套
该合金的经典作用之一是 慢速, 重载轴承 和 衬套. 这是该合金最重要的工程利基之一.
齿轮, 摄像头, 和运动传输部件
C86300常用于 齿轮, 凸轮, 和机器部件 在高接触应力下需要表面耐久性.
液压和阀门元件
该合金是经常选择的 液压缸零件, 大阀杆, 和 压紧螺母.
这些应用需要良好的抗压强度, 戴阻力, 和耐腐蚀性, 尤其是在重复运动且润滑不完善的情况下.
结构和工业硬件
C86300也出现在 桥销, 支柱, 框架, 括号, 紧固件, 和建筑商的硬件.
特殊负载和重型设备
铜合金参考将锰青铜连接到 低速下的重负载和冲击负载,
包括 飞机起落架轴承 以及其他尺寸完整性至关重要的控制面或结构部件.
8. C86300 对比. 竞争合金: 是什么让它与众不同
| 比较项目 | C86300 | C95400 | C95500 |
| 合金族 / 定位 | 锰青铜; 专为重型机械服务而设计的高强度黄铜. | 铝青铜; 一种用途广泛的结构青铜，广泛用于磨损和负载服务. | 镍铝青铜; 一种严酷工况合金，具有更强的海洋和耐磨定位性能. |
| 代表性连铸抗拉强度 | 110 KSI 最小值. | 85 KSI 最小值. | 95 KSI 最小值. |
| 代表性连铸屈服强度 | 62 KSI 最小值. | 32 KSI 最小值.
) |
42 KSI 最小值. |
| 代表性连铸伸长率 | 14% 最低限度. | 12% 最低限度.
) |
10% 最低限度. |
| 密度 | 0.283 磅/立方英寸; 比重 7.83. | 0.269 磅/立方英寸; 比重 7.45. | 0.272 磅/立方英寸; 比重 7.53. |
| 电导率 | 8% IACS. | 13% IACS. | 8% IACS. |
| 导热率 | 20.5 Btu/平方英尺/小时/°F. | 33.9 Btu/平方英尺/小时/°F. | 24.2 Btu/平方英尺/小时/°F. |
| 弹性模量 | 14,200 KSI. | 15,500 KSI. | 16,000 KSI. |
| 机械加工性能等级 | 8. | 60. | 50. |
| 铸造行为 | 铸件成品率低, 高渣, 中等流动性, 低放气量, 凝固收缩率高. | 铸件成品率低, 高渣, 中等流动性, 中等产气, 凝固收缩率高. | 铸件成品率低, 高渣, 中等流动性, 中等产气, 凝固收缩率高. |
加入 / 制造 |
焊接不良, 钎焊不良, 氧乙炔焊接不良, 气体保护电弧焊性能较差, 涂层金属电弧焊良好. | 焊接良好, 钎焊性好, 不推荐使用氧乙炔焊, 气体保护电弧焊 良好, 涂层金属电弧焊良好. | 焊接良好, 钎焊展, 不推荐使用氧乙炔焊, 气体保护电弧焊 良好, 涂层金属电弧焊良好. |
| 典型的服务重点 | 慢速重载轴承, 衬套, 齿轮, 凸轮, 液压缸零件, 桥销, 螺旋桨, 阀杆, 和海洋硬件. | 轴承, 衬套, 齿轮, 阀体, 泵零件, 热轧机导轨, 起落架零件, 和工业磨损部件. | 海洋硬件, 阀体, 轴承, 衬套, 齿轮, 螺旋桨相关零件, 穿盘子, 和严酷服务的工业零件. |
9. 结论
C86300 锰青铜是材料工程力量的证明, 结合了黄铜的铸造性, 钢的强度, 以及铝青铜的耐腐蚀性能, 多功能材料.
其精心平衡的化学成分——铜, 锌, 锰, 铝, 和铁——形成多相微观结构
提供非凡的力量, 戴阻力, 和延性, 使其成为最苛刻的重型应用的首选.
从重型机械轴承和船用螺旋桨轮毂到航空航天起落架和民用基础设施中的作用, C86300解决了传统铜合金甚至某些钢材的局限性.
其承受高负载的能力, 恶劣的环境, 和循环加载——同时保持可浇注和可加工——使其成为工程中真正的主力.
对于任何寻求平衡强度材料的人, 戴阻力, 和重型用途的耐腐蚀性, C86300 不仅仅是一种选择，更是标准.
常见问题解答
C86300可以用于自润滑应用吗?
是的, 但仅当修改时.
C86300 经常用作石墨塞轴承的母材, 将固体润滑剂塞插入青铜中，以允许在恶劣环境下进行无油操作.
C86300和“锰青铜”一样吗?
C86300 是最常见的“高强度”锰青铜. 然而, 还有其他强度较低的牌号，例如 C86200 和 C86500.
始终指定 UNS 编号以确保正确的机械性能.
C86300 与铝青铜相比如何 (C95400)?
两者都是高强度合金. C86300 通常提供更高的拉伸强度和硬度, 而C95400 (铝青铜) 提供更好的抗气蚀和冲击载荷能力.
