Qu'est-ce que l'alliage de cuivre C61400
UNS C61400 est un bronze d'aluminium - un alliage de cuivre dans lequel l'aluminium est le principal ajout d'alliage, à environ 7 %, avec du fer à environ 2 % contrôlant la structure des grains et renforçant la matrice. Il est connu dans la pratique européenne sous le nom de CuAl7Fe3 et apparaît dans la norme ASTM B171 pour les plaques, feuilles, bandes et barres laminées et dans la norme ASTM B111 pour les tubes de condenseur et d'échangeur de chaleur sans soudure.
Il convient d'être précis sur la famille, car l'alliage est parfois décrit de manière vague comme un laiton. Ce n'est pas. Ses propriétés distinctives - haute résistance, résistance à la cavitation et à l'érosion et fortes performances dans l'eau de mer - proviennent de la phase riche en aluminium-et de l'ajout de fer, et non du zinc. La teneur en zinc est limitée à un niveau résiduel et la teneur en plomb est maintenue à un maximum très faible, ce qui constitue un avantage dans les applications où les alliages contenant du plomb-sont restreints.
Composition chimique
| Élément | Exigence % | Effet |
|---|---|---|
| Cu | 88,0 minutes | matrice |
| Al | 6.0-8.0 | principal fortifiant; construit le film de surface protecteur |
| Fe | 1.5-3.5 | affine la structure du grain; augmente la solidité et la résistance à l'usure |
| Mn | 1,0 maximum | résiduel; contribue à la force |
| Zn | 1,0 maximum | impureté résiduelle |
| Pb | 0,01 maximum | résiduel; l'alliage est effectivement sans plomb- |
La faible limite de plomb a deux conséquences. Premièrement, l’alliage convient aux services où la teneur en plomb est réglementée. Deuxièmement, et souvent négligé, cela signifie que le matériau n'a pas le comportement d'usinage libre-des laitons au plomb, il doit donc être usiné avec des outils et des paramètres choisis pour un bronze d'aluminium à écrouissage{{3} plutôt que pour un laiton de coupe libre-.
Propriétés mécaniques
| Propriété | Comportement |
|---|---|
| Résistance à la traction | élevé pour un alliage de cuivre ; les tubes et les barres sont libérés par rapport aux valeurs minimales tabulées dans ASTM B111 et ASTM B171 pour l'état commandé, et le produit commercial C61400 est généralement cité avec une résistance à la traction minimale d'environ 550 MPa |
| Limite d'élasticité | généralement cité autour de 275 MPa minimum, ce qui donne une capacité de charge utile-dans la pompe, la vanne et les pièces d'usure |
| Élongation | généralement au moins 30 % à l'état recuit, de sorte que l'alliage conserve sa ductilité malgré sa résistance |
| Dureté et usure | bonne résistance à l'usure par glissement, au grippage et aux attaques abrasives par rapport aux laitons et au cuivre pur |
| Conductivité électrique | faible, de l’ordre de 13 % SIGC ; l'alliage est sélectionné pour sa solidité et sa résistance à la corrosion, et non pour sa conductivité |
Étant donné que les bronzes d'aluminium durcissent fortement au travail, la trempe et le degré de réduction à froid appliqué à la pièce finie ont une grande influence sur les propriétés fournies. Les spécifications d'achat doivent donc indiquer l'état plutôt que seulement l'alliage, et doivent demander des résultats de traction et de rendement sur le produit fini.
Comportement à la corrosion et à l'usure
Le C61400 développe un film protecteur d'oxyde d'aluminium à sa surface, et ce film est à l'origine de sa réputation dans les environnements agressifs. Il résiste à l'eau de mer, à l'eau saumâtre, à de nombreuses solutions salines neutres, aux acides dilués et à une gamme de produits chimiques industriels, et il fonctionne particulièrement bien là où l'écoulement est turbulent et là où la cavitation ou l'attaque par impaction endommageraient les alliages de cuivre plus mous.
En service d'usure, l'alliage se comporte bien lorsque les charges sont modérées à élevées et que la lubrification est imparfaite. Il résiste mieux au grippage de l'acier et de l'acier inoxydable que la plupart des alliages de cuivre, c'est pourquoi on le retrouve dans les bagues, les roulements, les plaques d'usure et les composants de pompes. Lorsque les charges sont lourdes, une nuance de bronze nickel-aluminium est souvent la prochaine étape ; lorsque l'environnement est inoffensif et que le coût est critique, un laiton ou un bronze à l'étain peut suffire.
Applications typiques
Corps de pompe, roues, bagues d'usure et diffuseurs pour pompes à eau de mer et de process.
Corps de vannes, sièges, tiges et garnitures pour services marins et chimiques.
Plaques tubulaires d'échangeur de chaleur, boîtes à eau et composants de condenseur.
Roulements, bagues et rondelles de butée dans les machines marines et industrielles.
Engrenages à vis sans fin et composants d'engrenages fortement chargés.
Chemises d'arbre d'hélice, quincaillerie marine et raccords structurels offshore.
Conseils pour la fabrication, l'usinage et l'assemblage
Le travail à chaud est effectué dans la plage de température habituelle pour les bronzes d'aluminium, suivi d'un recuit approprié ; l'alliage n'est pas destiné à un formage à froid intensif car il durcit rapidement-au travail. Le recuit adoucit une pièce travaillée à froid-et restaure la ductilité pour un formage ou un pliage ultérieur.
L'usinage nécessite un outillage de coupe positif, des configurations rigides et des paramètres de coupe qui maintiennent l'outil engagé ; le travail du matériau-durcit sous l'outil, de sorte que les passages de lumière persistants et répétés produisent une peau dure qui accélère l'usure. Des outils tranchants, un liquide de refroidissement adéquat et des avances fermes donnent la meilleure finition de surface et la meilleure durée de vie de l'outil.
Le soudage est pratique avec les procédés à l'arc gazeux au tungstène et à l'arc gazeux métallique utilisant un métal d'apport en bronze d'aluminium correspondant. La préparation des joints doit être propre, le préchauffage est normalement minimal et le faible apport de chaleur avec les cordons de serrage limite la fissuration et la dilution. Le brasage et la soudure sont plus difficiles que sur les laitons en raison de l'oxyde de surface tenace, et nécessitent un flux et une préparation de surface appropriés.
Points d'inspection et pièges courants
Vérifier la teneur en aluminium et en fer sur le certificat ; à la fois la résistance au contrôle et les performances en matière de corrosion.
Vérifiez que la limite de plomb de la norme en vigueur est respectée, en particulier lorsque l'application restreint les alliages contenant du plomb.
Confirmez l'état et exigez les résultats des tests mécaniques sur le produit fini plutôt que sur le lingot.
Ne spécifiez pas de paramètres d'usinage-libres ; l'alliage est effectivement sans plomb-et se comporte en conséquence.
Lorsque la pièce sera soudée après l'usinage, tenez compte de la résistance perdue dans la zone de soudure et concevez le joint en conséquence.
FAQ
Q : Le C61400 est-il un laiton ou un bronze ?
C'est un bronze d'aluminium et non un laiton. Le principal élément d'alliage est environ 7 % d'aluminium et environ 2 % de fer, et la teneur en zinc n'est qu'une impureté résiduelle. Sa solidité, sa résistance à l'usure et ses performances à l'eau de mer proviennent de la structure riche en aluminium-.
Q : Quelles sont les propriétés mécaniques du C61400 ?
Il s'agit d'un alliage de cuivre à haute résistance-avec un produit commercial généralement cité comme ayant une résistance à la traction minimale d'environ 550 MPa, une limite d'élasticité minimale d'environ 275 MPa et un allongement d'au moins environ 30 %. Les spécifications ASTM en vigueur répertorient les valeurs minimales qui s'appliquent à chaque forme et trempe de produit.
Q : Le C61400 contient-il du plomb ?
La teneur en plomb est maintenue à un maximum résiduel très faible, effectivement 0,01 %, de sorte que l'alliage est considéré comme sans plomb. Cela signifie également qu'il ne s'usine pas comme un laiton de décolletage au plomb - ; il doit être usiné comme un bronze d'aluminium à écrouissage -.
Q : Où le C61400 est-il utilisé ?
Généralement dans les corps de pompe et les roues, les corps et les garnitures de vannes, les plaques tubulaires d'échangeur de chaleur et les boîtes à eau, les roulements et les bagues, les engrenages à vis sans fin, les chemises d'arbre d'hélice et le matériel marin - situations qui combinent charge, usure et milieu corrosif.
Q : Le C61400 peut-il être soudé ?
Oui, avec le soudage à l'arc gazeux au tungstène ou à l'arc gazeux métallique et un métal d'apport en bronze d'aluminium correspondant. Une préparation propre des joints et un faible apport de chaleur sont essentiels, et le brasage ou le brasage est considérablement plus difficile que sur les nuances de laiton en raison de l'oxyde de surface.
Q : Le C61400 est-il un bon conducteur électrique ?
Non. Sa conductivité électrique est faible, de l’ordre de 13 % IACS, bien en dessous du cuivre pur et en dessous des laitons. L'alliage doit être spécifié pour sa résistance, sa résistance à l'usure et ses performances à la corrosion, et non pour sa conductivité.
