C63000 Aluminiowy brąz i jego równoważne alternatywy: kompleksowa ocena wydajności i kosztów

1. Wprowadzenie

C63000 Aluminiowy brąz jest wysokim stopem na bazie miedzi rozpoznanym za wyjątkową wytrzymałość mechaniczną, odporność na korozję i wydajność w wymagających zastosowaniach. Ta kompleksowa analiza analizuje C63000 wraz z potencjalnymi równoważnymi alternatywami, zapewniając specjalistów ds. Zamówień, inżynierów i specjalistów ds. Wyboru materiałów, szczegółowe porównania składu chemicznego, właściwości mechanicznych, wzglętów produkcyjnych i wskaźników kosztów wydajności. Niniejszy przewodnik ma na celu ułatwienie świadomego podejmowania decyzji przy pozyskiwaniu materiałów do krytycznych zastosowań w zakresie lotniczej, morskiej, ropy i gazu oraz ciężkich sektorach przemysłowych.

2. C63000 Aluminiowy brąz: specyfikacje podstawowe

Tabela 1: Skład chemiczny brązu aluminiowego C63000 (%)

Glin	Cu	Fe	Pb	Mn	W	I
9,0-11,0	Rem.	2,0-4,0	00,02 maks	1,5 maks	4.0-5.5	00,25 maks
10.0*	81.25*	3.0*	–	1.0*	4.5*	0.25*

*Wartości nominalne

Tabela 2: Właściwości mechaniczne brązu aluminiowego C63000

Nieruchomość	Wartość	Jednostka
Wytrzymałość na rozciąganie	690-860	MPa
Siła plonowania	380-450	MPa
Wydłużenie	6-15	%
Twardość Brinella	170-240	HB
Gęstość	7.6	g/cm³
Moduł sprężystości	117	GPa
Przewodność cieplna	38	W/m · k
Współczynnik rozszerzalności cieplnej	16.0	μm/m · k
Przewodnictwo elektryczne	6	% IACS

3. Bezpośrednie równoważne alternatywy dla C63000

3.1 Międzynarodowe równoważniki standardowe

Tabela 3: Odpowiednicy międzynarodowych standardów dla C63000

Kraj	Standard	Przeznaczenie	Poziom równoważności
USA	ASTM	US C63000	Odniesienie
Europa	W	CuAl10Ni5Fe4	Wysoki
Niemcy	OD	SEASF10F5N5	Wysoki
Wielka Brytania	BS	CA104	Średni-wysoki
Japonia	JIS	CAC704	Średni
Chiny	GB	KAL10-5-5	Wysoki
Rosja	GOST	Brazhnfe 10-5-5	Średni-wysoki
Międzynarodowy	ISO	SEASF10F5N5	Wysoki

3.2 Porównanie składu chemicznego

Tabela 4: Porównanie składu chemicznego C63000 i jego bezpośrednich równoważników (%)

Stop	Standard	Glin	Cu	Fe	Pb	Mn	W	I	Inni
C63000	ASTM	9,0-11,0	Rem.	2,0-4,0	00,02 maks	1,5 maks	4.0-5.5	00,25 maks	–
CuAl10Ni5Fe4	W	8.5-10.5	Rem.	3,0-5,0	00,02 maks	0.5-2.5	4.0-6.0	00,1 maks	Zn ≤ 0,5
CA104	BS	9,0-11,0	Rem.	2,0-4,0	00,01 maks	1,0-2,0	4.0-6.0	00,2 maks	Zn ≤ 0,5
CAC704	JIS	9,0-11,0	Rem.	2,0-4,0	00,05 maks	1,0-2,0	4.0-6.0	00,3 maks	–
KAL10-5-5	GB	9,0-11,0	Rem.	4.0-5.5	00,01 maks	0.5-1.5	4.5-6.0	00,2 maks	–

3.3 Porównanie właściwości mechanicznych

Tabela 5: Porównanie właściwości mechanicznych C63000 i bezpośrednich równoważników

Stop	Wytrzymałość na rozciąganie (MPa)	Granica plastyczności (MPa)	Wydłużenie (%)	Twardość (HB)
C63000 (ASTM)	690-860	380-450	6-15	170-240
CUAL10NI5FE4 (EN)	650-830	350-420	8-15	160-220
CA104 (BS)	680-840	360-430	7-15	170-230
CAC704 (on)	650-820	350-420	6-12	170-220
QAL10-5-5 (GB)	680-850	370-440	7-14	170-230

4. Alternatywne kategorie materiałów

4.1 Inne gatunki brązu aluminium

Tabela 6: Porównanie alternatywnych gatunków brązu

Stop	NAS#	Al (%)	Kluczowe różnice	Koszt względny	Ocena wydajności
C63200	C63200	8.7-9.5	Niższa al, lepsza plastyczność	95%	Wysoki
C63020	C63020	10.0-11.5	Wyższa AL, zwiększona twardość	105%	Bardzo wysoki
C62300	C62300	8.5-10.0	Niższy Ni, zmniejszona wytrzymałość	85%	Średni-wysoki
C95400	C95400	10.0-11.5	Bez Ni, niższa odporność na korozję	80%	Średni
C95500	C95500	10.0-11.5	Zawiera Ni, podobna siła	90%	Wysoki

4.2 Nickel Aluminium Brązowe Alternatywy

Tabela 7: Nickel aluminium brązowe alternatywy

Stop	NAS#	Kluczowy kompozycja	Kluczowe właściwości	Współczynnik kosztów do C63000	Najlepsze aplikacje
C95800	C95800	CU-9AL-4FE-4NI	Wyższy odporność na korozję	110%	Morskie śmigła, zawory
C95700	C95700	CU-12AL-6FE-2NI	Wyższa wytrzymałość, niższa plastyczność	105%	Łożyska wytrzymałe
C95900	C95900	CU-12AL-6NI-2,5FE	Doskonała odporność na zużycie	115%	Części lądowania samolotów

4.3 Alternatywy z brązu bez aluminium

Tabela 8: Alternatywne materiały z brązu bez aluminium

Kategoria materialna	Przykładowy stop	Porównanie kluczowych właściwości	Wskaźnik kosztów	Zgodność
Brąz fosforowy	C52400	Niższa wytrzymałość, lepsza przewodność elektryczna	70%	Niskie średnio
Brąz manganu	C86300	Podobna wytrzymałość, niższa odporność na korozję	75%	Średni
Krzemowy brąz	C87300	Lepsza maszyna, niższa odporność na zużycie	80%	Średni
Miedź berylowa	C17200	Wyższa siła, doskonałe właściwości sprężyny	170%	Średni
Nickel-silver	C75200	Niższa wytrzymałość, dobra odporność na korozję	85%	Niski

4.4 Alternatywy nieokreślone

Tabela 9: Alternatywne materiały nieokreślone

Kategoria materialna	Przykładowa ocena	Wydajność porównawcza	Wskaźnik kosztów	Nakładanie się aplikacji
Stal nierdzewna	17-4ph	Wyższa siła, niższe tarcia	70%	Średni-wysoki
Stopy niklu	Inkonel 625	Doskonała odporność na korozję, wyższy koszt	180%	Wysoki dla morskiej
Stopy tytanu	Ti-6Al-4V	Wyższa siła do masy, znacznie wyższy koszt	300%	Średni
Dupleks ze stali nierdzewnej	2205	Dobra odporność na korozję, niższy koszt	80%	Średni
Łożyska kompozytowe	PTFE/BRONZE	Niskie tarcia, ograniczona pojemność obciążenia	65%	Niski

5. Analiza kosztów wydajności

5.1 Wskaźnik kosztów materiałów względnych

Tabela 10: Wskaźnik kosztów materiału względnego (C63000 = 100)

Materiał	Koszt surowca	Koszt przetwarzania	Całkowity wskaźnik kosztów	Trend kosztów (2 lata)
C63000	100	100	100	Stabilny
CUAL10NI5FE4 (EN)	95-105	95-105	95-105	Stabilny
C63200	90-100	95-105	92-102	Stabilny
C95400	75-85	90-100	80-90	Niewielki spadek
C95800	105-115	100-110	103-113	Wzrastający
17-4ph ss	65-75	75-85	68-78	Lotny
Inkonel 625	170-190	150-170	160-180	Wzrastający
Ti-6Al-4V	280-320	150-170	240-270	Lotny

5.2 Ocena wydajności według aplikacji

Tabela 11: Ocena wydajności według aplikacji (skala 1-10, 10 = najlepsza)

Materiał	Przemysł lotniczy	Morski	Oil & Gas	Ciężkie maszyny	Ogólna ocena wartości
C63000	9	8	8	9	8,5
CuAl10Ni5Fe4	8	8	8	9	8.3
C63200	8	9	8	9	8,5
C95400	6	7	7	8	7.0
C95800	8	9	9	8	8,5
17-4ph ss	9	7	8	8	8.0
Inkonel 625	9	9	9	7	8,5
Ti-6Al-4V	10	8	7	6	7.8

6. Rozważania produkcyjne

6.1 Porównanie przetwarzania

Tabela 12: Przydatność procesu produkcyjnego (skala 1-10, 10 = doskonała)

Materiał	Casting piasku	Odlewanie odśrodkowe	Casting inwestycyjny	Obrabialność	Spawalność	Odpowiedź na obróbkę cieplną
C63000	8	9	8	6	5	9
CuAl10Ni5Fe4	8	9	8	6	5	9
C63200	9	9	8	7	6	8
C95400	8	9	7	6	5	7
C95800	8	9	7	6	6	7
17-4ph ss	6	7	8	5	8	9
Inkonel 625	5	6	7	4	8	7
Ti-6Al-4V	4	5	7	3	7	8

6.2 Rozważania łańcucha dostaw

Tabela 13: Czynniki łańcucha dostaw

Materiał	Globalna dostępność	Czas realizacji (tygodnie)	Różnorodność dostawców	Stabilność cen	Możliwość recyklingu
C63000	Wysoki	5-7	Wysoki	Średni	Wysoki
CuAl10Ni5Fe4	Wysoki	5-7	Wysoki	Średni	Wysoki
C63200	Wysoki	4-6	Wysoki	Średni	Wysoki
C95400	Wysoki	3-5	Wysoki	Średni	Wysoki
C95800	Średni-wysoki	5-8	Średni	Niskie średnio	Wysoki
17-4ph ss	Bardzo wysoki	2-4	Bardzo wysoki	Średni	Wysoki
Inkonel 625	Średni	8-12	Średni	Niski	Średni
Ti-6Al-4V	Średni	10-14	Średni	Niski	Średni

7. Równoważność specyficzna dla aplikacji

Tabela 14: Zalecane alternatywy według aplikacji

Podanie	Pierwszy wybór	Drugi wybór	Trzeci wybór	Kluczowy współczynnik wyboru
Łożyska lotnicze	C63000	C63020	Ti-6Al-4V	Siła do masy
Wały morskie	C63000	C95800	Inkonel 625	Odporność na korozję
Oil & gas valves	C63000	C95800	17-4ph	Pojemność nacisku
Ciężkie sprzęty maszynowe	C63000	C63200	17-4ph	Odporność na zużycie
Zastosowania o wysokim tempie	C63000	Inkonel 625	C95800	Stabilność temperatury
Składniki strukturalne	C63000	C63200	17-4ph	Odporność na zmęczenie
Łączniki	C63000	17-4ph	Ti-6Al-4V	Wytrzymałość
Tuleje i łożyska	C63000	C63200	C95400	Pojemność ładowania

8. Metodologia selekcji dla równoważnych materiałów

Tabela 15: Matryca decyzyjna do wyboru materiału

Czynnik wyboru	Waga	C63000	CuAl10Ni5Fe4	C63200	17-4ph ss	C95800	Inkonel 625
Siła mechaniczna	25%	9	8	8	9	8	9
Odporność na korozję	20%	8	8	8	7	9	10
Odporność na zużycie	15%	9	8	9	7	8	7
Opłacalność	15%	7	7	7	8	6	4
Obrabialność	10%	6	6	7	5	6	4
Dostępność	10%	8	8	8	9	7	6
Spawalność	5%	5	5	6	8	6	8
Ważony wynik	100%	8.05	7.65	7.90	7.70	7.65	7.40

9. Regionalna dostępność rynku i trendy cenowe

Tabela 16: Dostępność regionalna i zmiany cenowe

Region	Dostępność C63000	Wskaźnik cen	Wiodący dostawcy	Rozważania dotyczące importu
Ameryka Północna	Wysoki	100	Copper & Brass Fabricators Council members	Solidne dostawy krajowe
Europa	Wysoki	105-110	Kme, Wieland, Aurubis	Certyfikaty materiałowe UE
Chiny	Średni-wysoki	85-95	Ningbo, dostawcy stopu miedzi w Szanghaju	Potrzebna weryfikacja jakości
Japonia	Średni	110-120	JX Nippon Mining, Mitsubishi Materials	Wysokiej jakości cena premium
Indie	Średni	90-100	Hindustan Copper, regionalne odlewnie	Zmienna jakość
Środkowy Wschód	Niskie średnio	115-125	Głównie importowane	Obowiązki importowe, czasy realizacji
Australia	Średni	110-120	Regionalni dystrybutorzy	Współczynnik kosztów transportu

Tabela 17: Pięcioletnia analiza trendów cenowych (wskaźnik: 2020 = 100)

Rok	C63000	C63200	C95800	17-4ph ss	Indeks miedzi	Indeks niklu
2020	100	100	100	100	100	100
2021	118	116	122	108	125	135
2022	132	128	138	116	135	150
2023	128	125	135	120	130	145
2024	125	122	130	115	128	140
2025*	120	118	128	118	125	138

*Prognozowane wartości

10. Zalecenia dotyczące wniosków i zamówień

Brąz Aluminiowy C63000 oferuje wyjątkową wydajność w wymagających aplikacjach wymagających wysokiej wytrzymałości, dobrej odporności na korozję i właściwości zużycia. Najbardziej bezpośrednie równoważne alternatywy znajdują się w europejskim standardowym standardowym CUAL10NI5FE4 i chińskim standardowym QAL10-5-5, które oferują bardzo podobne charakterystyki wydajności z minimalnymi zmianami kosztów.

C63200 przedstawia doskonałą alternatywę z nieco lepszą maszynowością i podobnymi właściwościami mechanicznymi przy porównywalnym lub nieco niższym koszcie. W przypadku zastosowań o ekstremalnych wymaganiach dotyczących korozji, szczególnie w środowiskach morskich, aluminiowy brąz Aluminiowy C95800 może uzasadnić jego 5-10% wyższy koszt poprzez doskonałą wydajność i długowieczność.

W przypadku specjalistów ds. Zamówień obowiązują następujące zalecenia strategiczne:

Rozwijaj relacje z wieloma dostawcami w różnych regionach, aby ograniczyć ryzyko łańcucha dostaw
Zawsze żądaj dokumentacji certyfikacji materialnej w celu weryfikacji składu i nieruchomości
Rozważ całkowity koszt własności, w tym częstotliwość konserwacji i wymiany, a nie tylko początkowy koszt materiału
W przypadku zastosowań niekrytycznych oceń stal nierdzewną 17-4ph jako potencjalną alternatywę oszczędzania kosztów
Monitoruj ceny towarów miedzi i niklu, ponieważ znacząco wpływają one na koszty brązu aluminium
Zachowaj zapasy bezpieczeństwa krytycznych komponentów w okresach zmienności cen lub ograniczeń podaży
Opracuj standaryzowane protokoły podstawy materialnej w sytuacjach awaryjnych

Dzięki dokładnie oceniając czynniki równoważności przedstawione w tej analizie, specjaliści ds. Zakupów i inżynierowie mogą podejmować świadome decyzje przy wyborze alternatyw dla brązu aluminiowego C63000, równoważenie wymagań dotyczących wydajności z względami kosztowymi i odpornością łańcucha dostaw.