Utjecaj legiranih elemenata na kalajnu broncu
Kalitar bronza je legura bakra sa bakrom kao osnovnim elementom i kositrom kao glavnim elementom. Postoji mnogo vrsta legure kalajne bronze, koje su pogodne za upotrebu u različitim radnim uslovima. Razlika između ocjena leži u različitim dodanim količinama elemenata. Različite količine dodataka elemenata mogu učiniti da legura kalajne bronze postigne različita svojstva i može se primijeniti na različite zahtjeve upotrebe. U nastavku ćemo detaljno predstaviti efekte raznih dodataka elemenata na performanse kalajne bronce.
Fosfor P
1. Sadržaj fosfora u kalaj bronzi generalno ne prelazi 0.45%. Kada je sadržaj fosfora veći od 0.5%, eutektičko-peritektonska reakcija L+ +Cu3P će se pojaviti na oko 637, uzrokujući vruću lomljivost. Kada je sadržaj fosfora u leguri veći od 0.3%, u organizaciji će se pojaviti eutektik sastavljen od bakra i bakarnog fosfida (Cu3P).
2. Fosfor je efikasan deoksidator za legure bakra i poboljšava fluidnost kalajne bronze. Nedostatak je povećanje obrnute segregacije ingota.
3. Veličina zrna materijala prije hladne obrade i niskotemperaturno žarenje (180~300) nakon obrade imaju veliki utjecaj na mehanička svojstva kalaj-fosforne bronze. Kada je veličina zrna mala, čvrstoća, tvrdoća, modul elastičnosti i čvrstoća na zamor materijala su veći od onih kod krupnozrnog materijala, ali je plastičnost nešto niža. 4. Nakon što se hladno obrađena kalaj-fosforna bronza žari na 200~260 u trajanju od 1~2h, poboljšavaju se njena čvrstoća, plastičnost, granica elastičnosti i modul elastičnosti, a može se poboljšati i elastična stabilnost.
Cink Zn
1. Cink je jedan od legirajućih elemenata kalajne bronze, a cink ima veliku rastvorljivost u čvrstom rastvoru kalajne bronze. Stoga je Cu-Sn-Zn obrađena bronca jednofazna čvrsta otopina. Zn poboljšava fluidnost legure, sužava raspon temperature kristalizacije i smanjuje obrnutu segregaciju, ali nema značajan utjecaj na njenu strukturu i svojstva.
2. Sadržaj Zn u obrađenoj kalaj bronzi uglavnom nije veći od 5%.
Olovo Pb
1. Sadržaj Pb u kalaj bronzi ne prelazi 5%. Nije rastvoren u fazi i postoji u slobodnom stanju. Raspoređuje se između dendrita kao crne čestice, ali je neravnomjerna.
2. Pb može smanjiti koeficijent trenja kalajne bronce, poboljšati otpornost na habanje i povećati obradivost, ali malo smanjiti mehanička svojstva legure.
Manganese Mn
1. Mn je jedna od štetnih nečistoća kalajne bronze, čiji sadržaj treba strogo kontrolisati i ne smije prelaziti 0.002%. 2. Mangan se lako oksidira u okside, što smanjuje fluidnost taline legure, a nakon skrućivanja se distribuira po granicama zrna, slabeći međukristalnu vezu i smanjujući čvrstoću.
Iron Fe
Fe je nečistoća kalajne bronze, sa maksimalnim sadržajem od 0.05%. Ima učinak rafiniranja zrna, odgađanja procesa rekristalizacije i poboljšanja čvrstoće i tvrdoće. Međutim, sadržaj ne smije prelaziti graničnu vrijednost, inače će se formirati previše gvožđem bogate faze, što će smanjiti otpornost na koroziju i procesne performanse legure.
Aluminijum Al, magnezijum Mg, silicijum Si
1. Mala količina se može rastvoriti u čvrstom rastvoru kako bi se poboljšala mehanička svojstva legure, ali tokom procesa topljenja, lako se oksidira da bi se proizveli vatrostalni oksidi, čime se smanjuje fluidnost i čvrstoća kalajne bronze.
2. Sadržaj aluminijuma u Sn bronzi ne bi trebalo da bude veći od 0.002%, a sadržaj Mg takođe treba strogo kontrolisati, jer će njihovi oksidi smanjiti čvrstoću legure i fluidnost taline . Neke limene bronze koje sadrže Al i Mg razvijene su u inostranstvu, koje ne samo da imaju visoku čvrstoću, već i dobru otpornost na koroziju. Na primjer, legura Cu-5Sn-7Al ima visoku otpornost na koroziju i čvrstoću, a Cu-5Sn-1Mg kalajna bronza ima čvrstoću od 900 MPa i 30 HRC nakon tretman starenjem i provodljivost od 30%~35% IACS, koji se može koristiti za proizvodnju komponenti visoke čvrstoće, visoke otpornosti na koroziju i dobre provodljivosti.
