Bronce de aluminio C61400: resistencia, resistencia al desgaste y propiedades mecánicas

¿Qué es la aleación de cobre C61400?

UNS C61400 es un bronce de aluminio - una aleación de cobre en la que el aluminio es la principal adición de la aleación, aproximadamente un 7%, y el hierro, aproximadamente un 2%, controla la estructura del grano y fortalece la matriz. Se conoce en la práctica europea como CuAl7Fe3 y aparece en ASTM B171 para placas, láminas, tiras y barras laminadas y en ASTM B111 para condensadores y tubos intercambiadores de calor sin costura.

Vale la pena ser preciso acerca de la familia, porque la aleación a veces se describe vagamente como latón. No lo es. Sus propiedades distintivas - alta resistencia, resistencia a la cavitación y erosión y su fuerte desempeño en agua de mar - provienen de la fase rica en aluminio-y la adición de hierro, no del zinc. El contenido de zinc se limita a un nivel residual y el contenido de plomo se mantiene a un máximo muy bajo, lo cual es una ventaja en aplicaciones donde las aleaciones que contienen plomo-están restringidas.

Composición química

El límite bajo de plomo tiene dos consecuencias. En primer lugar, la aleación es adecuada para servicios en los que el contenido de plomo está regulado. En segundo lugar, y a menudo se pasa por alto, significa que el material no tiene el comportamiento de mecanizado libre-de los latón con plomo, por lo que se debe mecanizar con herramientas y parámetros elegidos para un bronce de aluminio-endurecido por trabajo en lugar de un latón-de corte libre.

Propiedades mecánicas

Debido a que los bronces de aluminio-se endurecen fuertemente, el temple y la cantidad de reducción en frío aplicada a la pieza terminada tienen una gran influencia en las propiedades entregadas. Por lo tanto, las especificaciones de compra deben indicar el temple y no sólo la aleación, y deben solicitar resultados de tracción y rendimiento en el producto terminado.

Comportamiento de corrosión y desgaste

C61400 desarrolla una película protectora de óxido de aluminio en su superficie, y esa película es la fuente de su reputación en ambientes agresivos. Resiste el agua de mar, el agua salobre, muchas soluciones salinas neutras, ácidos diluidos y una variedad de productos químicos industriales, y funciona particularmente bien donde el flujo es turbulento y donde la cavitación o el ataque por impacto dañarían las aleaciones de cobre más blandas.

En servicio de desgaste, la aleación se comporta bien donde las cargas son de moderadas a altas y la lubricación es imperfecta. Resiste mejor la irritación contra el acero y el acero inoxidable que la mayoría de las aleaciones de cobre, razón por la cual se encuentra en casquillos, cojinetes, placas de desgaste y componentes de bombas. Cuando las cargas son pesadas, el siguiente paso suele ser un grado de bronce de níquel-aluminio; donde el medio ambiente es benigno y el costo es crítico, un bronce de latón o estaño puede ser suficiente.

Aplicaciones típicas

Cuerpos de bombas, impulsores, anillos de desgaste y difusores para bombas de agua de mar y de proceso.

Cuerpos de válvulas, asientos, vástagos y accesorios para servicios marinos y químicos.

Placas de tubos de intercambiadores de calor, cajas de agua y componentes de condensadores.

Cojinetes, casquillos y arandelas de empuje en maquinaria marina e industrial.

Engranajes helicoidales y componentes de engranajes muy cargados.

Revestimientos de ejes de hélice, herrajes marinos y accesorios estructurales marinos.

Guía de fabricación, mecanizado y unión

El trabajo en caliente se realiza en el rango de temperatura habitual para los bronces al aluminio, seguido de un recocido adecuado; La aleación no está diseñada para un conformado en frío extenso porque-se endurece rápidamente. El recocido suaviza una pieza-trabajada en frío y restaura la ductilidad para seguir moldeándola o combándola.

El mecanizado requiere herramientas de inclinación positiva, configuraciones rígidas y parámetros de corte que mantengan la herramienta enganchada; el material-se endurece debajo de la herramienta, por lo que el reposo y las repetidas pasadas de luz producen una piel dura que acelera el desgaste. Las herramientas afiladas, el refrigerante adecuado y los avances firmes brindan el mejor acabado superficial y vida útil de la herramienta.

La soldadura es práctica con procesos de arco de tungsteno con gas y arco de metal con gas utilizando un metal de aportación de bronce de aluminio correspondiente. La preparación de las juntas debe ser limpia, el precalentamiento normalmente es mínimo y el bajo aporte de calor con cordones continuos limita el agrietamiento y la dilución. La soldadura fuerte y fuerte es más difícil que la de latón debido al tenaz óxido de la superficie y requieren un fundente y una preparación de la superficie adecuados.

Puntos de inspección y errores comunes

Verificar el contenido de aluminio y hierro en el certificado; controlan la resistencia y el comportamiento frente a la corrosión.

Compruebe que se respete el límite de plomo de la norma vigente, especialmente cuando la aplicación restringe las aleaciones-que contienen plomo.

Confirme el estado de ánimo y solicite resultados de pruebas mecánicas del producto terminado en lugar de del lingote.

No especifique parámetros de mecanizado-libres; la aleación efectivamente no contiene plomo-y se comporta en consecuencia.

Cuando la pieza se soldará después del mecanizado, tenga en cuenta la resistencia perdida en la zona de soldadura y diseñe la unión en consecuencia.

Preguntas frecuentes

P: ¿El C61400 es de latón o de bronce?
Es un bronce de aluminio, no un latón. El principal elemento de aleación es aproximadamente un 7% de aluminio con aproximadamente un 2% de hierro, y el contenido de zinc es sólo una impureza residual. Su solidez, resistencia al desgaste y rendimiento ante el agua de mar provienen de su estructura rica en aluminio-.

P: ¿Cuáles son las propiedades mecánicas del C61400?
Es una aleación de cobre de alta-resistencia, cuyo producto comercial suele citarse con una resistencia a la tracción mínima de aproximadamente 550 MPa, un límite elástico mínimo de alrededor de 275 MPa y un alargamiento de al menos aproximadamente el 30 %. Las especificaciones vigentes de ASTM tabulan los valores mínimos que se aplican a cada forma y temperamento del producto.

P: ¿C61400 contiene plomo?
El contenido de plomo se mantiene en un máximo residual muy bajo, efectivamente 0,01 %, por lo que la aleación se considera libre de plomo-. Eso también significa que no se mecaniza como un latón-de corte libre de plomo; debe mecanizarse como un bronce de aluminio-endurecible.

P: ¿Dónde se utiliza C61400?
Normalmente, en cuerpos de bombas e impulsores, cuerpos y accesorios de válvulas, placas de tubos de intercambiadores de calor y cajas de agua, cojinetes y casquillos, engranajes helicoidales, revestimientos de ejes de hélices y herrajes marinos - situaciones que combinan carga, desgaste y un medio corrosivo.

P: ¿Se puede soldar el C61400?
Sí, con soldadura por arco de tungsteno con gas o arco metálico con gas y un metal de aportación de bronce y aluminio correspondiente. Una preparación limpia de las juntas y un bajo aporte de calor son esenciales, y la soldadura fuerte y fuerte es considerablemente más difícil que en los grados de latón debido al óxido de la superficie.

P: ¿Es el C61400 un buen conductor eléctrico?
No. Su conductividad eléctrica es baja, del orden del 13% IACS, muy por debajo del cobre puro y por debajo de los latones. La aleación debe especificarse en cuanto a resistencia, resistencia al desgaste y rendimiento contra la corrosión, no en cuanto a conductividad.