Introduzione al prodotto AMS 4880-C95510 Bronzo al nichel-alluminio
Composizione chimica
| Elemento | Percentuale (%) | Ruolo in lega |
|---|
| Insieme a | 78,00 minuti | Costituente primario, fornisce struttura e proprietà di base |
| Sn | 0.20 massimo | Migliora la resistenza alla corrosione e la robustezza |
| Zn | 0.30 massimo | Aumenta la forza e agisce come disossidante |
| Fe | 2.00-3.50 | Affina la struttura del grano e aumenta la resistenza |
| Ni | 4.50-5.50 | Migliora la resistenza alla corrosione e le proprietà meccaniche |
| Al | 9.70-10.90 | Forma composti intermetallici, migliorando la robustezza e la resistenza all'usura |
| mn | 1,50 massimo | Migliora la resistenza e disossida la lega |
Nota: Cu + somma degli elementi nominati, 99,8% min. Il valore Ni include Co. Se non diversamente specificato, i singoli valori rappresentano i massimi.
Proprietà meccaniche
| Proprietà | Castings <4.0, Heat Treated | Getti 4.0+, trattati termicamente |
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| Resistenza alla trazione, min | 105,0 ksi (724 MPa) | 95,0 ksi (655 MPa) |
| Limite di snervamento (0,2% di compensazione), min | 62,5 ksi (431 MPa) | 56,0 ksi (386 MPa) |
| Allungamento in 4D, min | 9% | 9% |
| Durezza Brinell | da 192 a 248 BHN | da 192 a 248 BHN |
Prestazioni a diverse temperature
| Intervallo di temperatura | Caratteristiche di performance |
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| Basse temperature (da -50°C a 0°C) | Mantiene una buona duttilità e tenacità |
| Temperatura ambiente (da 20°C a 25°C) | Equilibrio ottimale tra resistenza e duttilità |
| Temperature moderate (da 100°C a 200°C) | Mantiene una buona durezza e resistenza all'usura |
| Temperature elevate (da 200°C a 300°C) | Leggera diminuzione della resistenza, ma mantiene una buona resistenza alla corrosione |
| Alte temperature (da 300°C a 400°C) | Proprietà meccaniche ridotte, ma ancora utilizzabili in alcune applicazioni |
Applicazioni industriali
| Settore industriale | Applicazioni specifiche |
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| Aerospaziale | Boccole del carrello di atterraggio, cuscinetti nelle strutture degli aerei |
| Marino | Eliche, giranti di pompe, componenti di valvole in sistemi di acqua di mare |
| Olio e gas | Componenti di piattaforme offshore, attrezzature sottomarine |
| Rendimento della resistenza alla trazione | Boccole in sistemi di sospensione, componenti del cambio |
| Macchinari industriali | Piastre antiusura, boccole in macchinari pesanti |
| Estrazione mineraria | Componenti di pompe, parti di sistemi di trasporto |
| Produzione di energia | Componenti di turbine, sedi di valvole in centrali elettriche |
Disponibilità di forme e dimensioni
| Modulo | Gamma di dimensioni | è un acciaio strutturale ad alta resistenza a bassa lega standard cinese GB |
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| Solidi | Da 1/2" a 9" D.E. | – |
| Tubi | 1 1/8″ a 13″ D.E. | Consultare il mulino per lo spessore della parete |
| Rettangoli | Fino a 15″ | – |
| Lunghezze standard | 24″ | Consultare il mulino per altre lunghezze |
| Barra di scorta | Vari diametri | Disponibili nelle forme tonda, esagonale e quadrata |
| Piatto | Fino a 6″ di spessore | La larghezza e la lunghezza variano in base allo spessore |
| forgiati | Dimensioni personalizzate | Realizzato su ordinazione in base alle specifiche |
Standard di produzione
| Standard | Descrizione |
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| AMS 4880 | Specifiche dei materiali aerospaziali per bronzo al nichel-alluminio |
| ASTM B150 | Specifiche standard per aste, barre e forme in bronzo-alluminio |
| ASTM B171 | Specifiche standard per piastre e fogli in lega di rame per recipienti a pressione, condensatori e scambiatori di calore |
| SAE J461 | Tubo per scambiatore di calore in rame lavorato e lega di rame |
| MIL-B-21230 | Specifiche militari per bronzo, alluminio |
Standard e gradi corrispondenti in diversi paesi
| Paese/regione | Standard/Grado | Designazione equivalente |
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| Stati Uniti d'America | AMS4880-C95510 | Stati Uniti C95510 |
| Europa | EN1982-CC333G | CuAl10Ni5Fe4 |
| Giappone | HE H5120-CAC703 | – |
| Cina | GB/T5231-QAl9-4 | – |
| Russia | GOST 493-79 Grado BrA9Zh4N4 | – |
| India | IS 3091 Grado 2 | – |
| Australia | AS2074-CA953 | – |
Saldatura, Lavorazione, Lucidatura, Trattamento Termico, Lavorazione a freddo
Saldatura
| Metodo di saldatura | adeguatezza | è un acciaio strutturale ad alta resistenza a bassa lega standard cinese GB |
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| Saldatura ad arco continuo a gas (GAW/TI) | Eccellente | Metodo preferito per saldature di alta qualità |
| Saldatura ad arco gas-metallo (GMAW/MIG) | Bene | Adatto per componenti più grandi |
| Saldatura ad arco in metallo schermato (SMAW) | Equo | Può essere utilizzato ma non preferito |
| Saldatura a fascio di elettroni | Eccellente | Per saldature di precisione in applicazioni aerospaziali |
| Saldatura ad agitazione dell'attrito | Bene | Metodo emergente per la giunzione a stato solido |
in lavorazione
| Metodo di elaborazione | Valutazione di lavorabilità | è un acciaio strutturale ad alta resistenza a bassa lega standard cinese GB |
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| girando | 50 (scala 0-100) | Utilizzare strumenti in metallo duro per ottenere i migliori risultati |
| Fresatura | 50 (scala 0-100) | Si consigliano velocità di taglio moderate |
| foratura | 50 (scala 0-100) | Utilizzare punte in acciaio ad alta velocità o carburo |
| Rettifica | Bene | Adatto per ottenere tolleranze strette |
| Elettroerosione (EDM) | Eccellente | Per forme e profili complessi |
Lucidatura
| Metodo di lucidatura | Fine raggiungibile | è un acciaio strutturale ad alta resistenza a bassa lega standard cinese GB |
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| Lucidatura meccanica | Finitura a specchio | Utilizzare abrasivi progressivamente più fini |
| Elettrolucidatura | Alta lucentezza | Adatto per geometrie complesse |
| Lucidatura | Alta brillantezza | Passaggio finale per applicazioni decorative |
Trattamento termico
| Processo di trattamento termico | Intervallo di temperatura | Scopo |
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| Ricottura della soluzione | 870-900°C | Omogeneizzare la microstruttura |
| tempra | Raffreddamento rapido a temperatura ambiente | Aumenta la forza e la durezza |
| Invecchiamento | 350-400°C per 2-4 ore | Migliorare le proprietà meccaniche |
| Alleviare lo stress | 350-400°C per 1-2 ore | Ridurre le tensioni interne |
Lavorazione a freddo
| Metodo di lavorazione a freddo | Effetto sul materiale | Applicazioni |
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| Laminazione a freddo | Aumenta la forza e la durezza | Produzione di lastre e nastri |
| Trafilatura a freddo | Migliora la finitura superficiale e la precisione dimensionale | Produzione di fili e tubi |
| Forgiatura a freddo | Migliora le proprietà meccaniche | Componenti di forma quasi netta |
Vantaggi e svantaggi dei materiali
Vantaggi
| Vantaggio | Descrizione |
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| Molta forza | Eccellente resistenza alla trazione e allo snervamento rispetto a molte altre leghe di rame |
| Resistenza all'usura | Resistenza superiore all'abrasione e al grippaggio |
| Resistenza alla corrosione | Buona resistenza all'acqua di mare e a molti prodotti chimici |
| Conduttività termica | Migliori degli acciai inossidabili, adatti per applicazioni di scambio termico |
| Antiscintilla | Sicuro per l'uso in ambienti esplosivi |
| Bassa permeabilità magnetica | Adatto per applicazioni che richiedono materiali non magnetici |
Svantaggi
| Svantaggio | Descrizione |
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| Costo | Più costoso delle leghe di rame o degli acciai più semplici |
| Il peso | Più pesante delle leghe di alluminio, il che può costituire un problema in alcune applicazioni |
| Elaborazione complessa | Richiede un attento controllo durante la fusione e il trattamento termico |
| Duttilità limitata | Meno duttile del rame puro o di altre leghe di rame |
| Potenziale di fessurazione da corrosione da stress | Può verificarsi in determinate condizioni ambientali |
Prodotti simili e confronto
Leghe simili di nichel alluminio bronzo
| Designazione della lega | Composizione chimica | Differenze chiave |
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| C95800 | Cu-9Al-4Fe-4Ni | Contenuto di ferro più elevato, resistenza leggermente inferiore |
| C95700 | Cu-11Al-3Fe-5Ni | Maggiore contenuto di alluminio, maggiore durezza |
| C95400 | Cu-11Al-4Fe | Nessun nichel, minore resistenza alla corrosione |
Confronto con altre classi di materiali
| Materiale | Vantaggi rispetto a C95510 | Svantaggi rispetto a C95510 |
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| Acciaio inossidabile 316 | Costo inferiore, maggiore disponibilità | Minore conduttività termica, peso maggiore |
| Bronzo alluminio (ad esempio C95400) | Costo inferiore, più facile da lanciare | Minore resistenza e resistenza alla corrosione |
| Bronzo fosforoso | Migliore conduttività elettrica | Minore robustezza e resistenza all'usura |
| Leghe di titanio | Densità inferiore, rapporto resistenza/peso più elevato | Costo molto più elevato, più difficile da lavorare |
Tabella comparativa dettagliata
| Proprietà | AMS4880-C95510 | Acciaio inossidabile 316 | Bronzo alluminio C95400 | Titanio grado 5 (Ti-6Al-4V) |
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| Resistenza alla trazione (MPa) | 655-724 | 515-690 | 586-758 | 895-930 |
| Carico di snervamento (MPa) | 386-431 | 205-310 | 241-379 | 828-910 |
| Allungamento (%) | 9 (minuti) | 40 | 12 | 10-15 |
| Densità (g/cm³) | 7.64 | 8.00 | 7.45 | 4.43 |
| Conducibilità termica (W/m·K) | 42 | 16.3 | 59 | 6.7 |
| Resistenza alla corrosione nell'acqua di mare | Eccellente | Eccellente | Bene | Eccellente |
| Lavorabilità (scala 0-100) | 50 | 50 | 60 | 30 |
| Costo relativo | Alto | Moderare | Moderare | Molto alto |
Proprietà e caratteristiche aggiuntive
| Proprietà | Valore | Unità |
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| Rendimento della resistenza alla trazione | 14.4 | µΩ·cm |
| Capacità termica specifica | 0.375 | J/g·°C |
| Rendimento della resistenza alla trazione | 1030-1060 | °C |
| Modulo di elasticità | 110-120 | GPa |
| Rapporto di Poisson | 0.33 | – |
| Resistenza alla fatica (10⁷ cicli) | 207-241 | MPa |
| Capacità di smorzamento | Moderare | – |
Considerazioni ambientali e di riciclaggio
| Aspetto | Descrizione |
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| Riciclabilità | Altamente riciclabile, può essere rifuso e riutilizzato |
| Impatto ambientale | Minore fabbisogno energetico per il riciclo rispetto alla produzione primaria |
| Tossicità | Non tossico in forma solida, ma è necessario controllare la polvere e i fumi durante la lavorazione |
| Fine vita | Possono essere raccolti e riciclati attraverso flussi consolidati di riciclaggio dei metalli |
Metodi di controllo e test di qualità
| Metodo di prova | Scopo | Standard |
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| Prove di trazione | Determinare resistenza e duttilità | ASTM E8 |
| Test di durezza | Misurare la durezza superficiale | ASTM E10 (Brinell) |
| Analisi chimica | Verificare la composizione | ASTM E478 |
| Test ad ultrasuoni | Rilevare i difetti interni | ASTM E114 |
| Test radiografici | Ispezionare porosità e inclusioni | ASTM E1742 |
| Test di corrosione | Valutare la resistenza alla corrosione | ASTM G31 |
Raccomandazioni per la conservazione e la manipolazione
| Aspetto | Raccomandazione |
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| Ambiente di stoccaggio | Area asciutta e pulita, lontana da sostanze chimiche |
| Gestione | Utilizzare attrezzature di sollevamento adeguate per pezzi pesanti |
| Protezione | Applicare rivestimenti o involucri protettivi per evitare danni alla superficie |
| Gestione dell'inventario | Utilizza il sistema FIFO (First In, First Out) per gestire le scorte |
| Precauzioni di sicurezza | Indossare DPI adeguati durante la manipolazione, soprattutto durante il taglio o la lavorazione |
Tempi di consegna tipici e fattori di prezzo
| Fattore | Descrizione |
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| Dimensioni a magazzino standard | Solitamente disponibile con tempi di consegna di 1-2 settimane |
| Dimensioni/forme personalizzate | Potrebbe richiedere un tempo di consegna di 4-8 settimane |
| Quantità | Gli ordini più grandi possono avere tempi di consegna più lunghi ma prezzi migliori |
| Condizioni di mercato | I prezzi del rame e del nichel possono influire in modo significativo sul costo finale |
| Requisiti di certificazione | Certificazioni speciali possono aumentare tempi e costi |
Conclusione
Il bronzo alluminio nichel AMS 4880-C95510 è una lega ad alte prestazioni che offre un'eccellente combinazione di robustezza, resistenza all'usura e resistenza alla corrosione. La sua versatilità lo rende adatto a un'ampia gamma di applicazioni in vari settori, in particolare in ambienti marini e aerospaziali. Sebbene possa avere un costo iniziale più elevato rispetto ad altri materiali, le sue prestazioni e la sua durata a lungo termine spesso si traducono in costi del ciclo di vita inferiori per i componenti critici. La capacità del materiale di mantenere le sue proprietà in diverse condizioni operative, unita alle sue caratteristiche antiscintilla, lo rendono la scelta preferita per applicazioni critiche per la sicurezza. Come per qualsiasi materiale specializzato, è necessario prestare la dovuta attenzione alla progettazione, alla lavorazione e alla manutenzione per sfruttare appieno le sue capacità e garantire prestazioni ottimali per tutta la sua durata di servizio.
