O toplinskoj obradi bijelog bakra
1. Uvod u bijeli bakar
Legure bakra i nikla koje sadrže Ni<50% (wt) are called white copper.
Pošto su dva elementa bakar i nikl veoma bliski u periodnom sistemu, njihova elektrohemijska svojstva i atomski radijusi se ne razlikuju mnogo, a oba su kubične rešetke sa centrima lica, beskonačno su rastvorljive jedna u drugoj. Bakar je nemagnetičan, a nikal je feromagnetičan. U Cu-Ni binarnoj leguri, kako se sadržaj Ni smanjuje, Kirijeva tačka legure se smanjuje. Kada sadržaj nikla padne na 74%, Curie tačka padne na sobnu temperaturu; kada sadržaj nikla padne na 50%, Curie tačka padne ispod -200 stepena.
Dodavanje nikla bakru može značajno poboljšati čvrstoću, otpornost na koroziju, električnu otpornost i termoelektrična svojstva. Industrijske legure bakra i nikla dijele se na strukturni bijeli bakar i električni bijeli bakar na osnovu različitih karakteristika performansi i upotrebe. Binarna legura bakra i nikla naziva se jednostavnim bijelim bakrom. Izvanredne karakteristike jednostavnog bijelog bakra su njegova visoka kemijska stabilnost u raznim korozivnim medijima kao što su morska voda, organske kiseline i razne otopine soli, te odlična svojstva hladne i vruće obrade. Broju razreda bijelog bakra prethodi "B", nakon čega slijedi sadržaj nikla (%). Kupronikl koji sadrži i druge elemente naziva se složeni bakronikl ili specijalni bakronikl.
Kupronikl koji sadrži Mn naziva se mangan bakronikl, također poznat kao konstantan, kao što je BMn40-1.5. Njegov sastav (težinski) je 40% Ni i 1,5% Mn.
Dodavanje male količine mangana ili željeza bijelom bakru može ne samo poboljšati veličinu zrna, već i značajno poboljšati njegovu otpornost na koroziju. Stoga se kompleks bijeli bakar koji sadrži željezo - željezo-bijeli bakar BFe30-1-1 i BFe5-1, može koristiti kao dijelovi koji rade u morskim brodovima i drugim jako korozivnim medijima.
Glavna uloga cinka u legurama bakra i nikla je jačanje čvrstog rastvora i poboljšanje otpornosti na koroziju. Cink-nikl bakar sadrži Ni između 5%-35% (težinski) i Zn između 13%-45% (težinski). Među njima, BZn15-20 se najviše koristi. Ima visoku otpornost na koroziju, dobre performanse obrade, prekrasnu srebrno bijelu boju, malu specifičnu težinu i nisku cijenu. Dodan je cink-nikl bakar<2% (wt) Pb and Trace amounts of selenium (Se) and tellurium (Te) can improve processability and are suitable for manufacturing precision mechanical parts.
Rastvorljivost aluminija u legurama bakra i nikla opada kako temperatura pada i može se ojačati čvrstim rastvorom. Na primjer, aluminijum-nikl bakar BAl13-3 i BAl16-1.5 ne samo da imaju odlična mehanička svojstva i otpornost na koroziju, već imaju i visoku elastičnost i otpornost na niske temperature. Na niskoj temperaturi od 90K (-183 stepen), mehanička svojstva ne samo da se ne smanjuju, već se zapravo poboljšavaju!
Dodavanje Ti (titan), Zr (cirkonijum), Ne (niobijum), Mo i drugih elemenata legurama bakra i nikla može poboljšati performanse livenja legure, poboljšati mehanička svojstva i termoplastičnost na sobnoj temperaturi, a takođe je korisno za zavarivanje i koroziju. otpor.
U nastavku su navedena mehanička svojstva i upotreba bijelog bakra za konstrukcije otporne na koroziju:
B5
Traka M, vlačna čvrstoća 220MPa, istezanje 32%
Y traka, zatezna čvrstoća 400MPa, istezanje 10%
Koristi se za brodske dijelove otporne na koroziju.
B19
Y traka, zatezna čvrstoća 400MPa, istezanje 10%
Traka M, vlačna čvrstoća 300MPa, istezanje 25%
Y traka, vlačna čvrstoća 400MPa, istezanje 3%
Ploča M, vlačna čvrstoća 300MPa, istezanje 30%
Ploča Y, vlačna čvrstoća 400MPa, istezanje 3%
Koristi se za precizne instrumente, dijelove instrumenata i metalne mreže i dijelove otporne na kemijsku koroziju koji rade u pari, slatkoj vodi i morskoj vodi.
B30
Traka M, vlačna čvrstoća 380MPa
Traka Y, vlačna čvrstoća 550MPa
Ploča M, vlačna čvrstoća 380MPa, istezanje 23%
Ploča Y, vlačna čvrstoća 550MPa, istezanje 3%
Koristi se za dijelove otporne na koroziju koji rade u pari i morskoj vodi, te metalne cijevi i kondenzacijske cijevi koje rade pod visokim temperaturama i visokim pritiskom.
BMn3-12
Traka M, zatezna čvrstoća 360MPa, istezanje 25%
Ploča Y, zatezna čvrstoća 360MPa, istezanje 25%
Svrha je ista kao i gore.
BZn15-20
Traka M, vlačna čvrstoća 350MPa, istezanje 3,5%
Y traka, zatezna čvrstoća 550MPa, istezanje 1,5%
Traka T, vlačna čvrstoća 650MPa, istezanje 1%
Ploča M, vlačna čvrstoća 350MPa, istezanje 3,5%
Y traka, zatezna čvrstoća 550MPa, istezanje 2%
Ploča T, vlačna čvrstoća 650MPa, istezanje 1%
Kontrolna šipka Y, prečnik 5-20mm, zatezna čvrstoća 450MPa, izduženje 5%
Kontrolna šipka Y, prečnik 21-30mm, zatezna čvrstoća 400MPa, izduženje 7%
Kontrolna šipka Y, prečnik 31-40mm, zatezna čvrstoća 350MPa, izduženje 12%
Kontrolna šipka M, vlačna čvrstoća 300MPa, istezanje 30%
Koristi se u dijelovima strojeva za preciznost instrumenata, industrijskom posuđu i medicinskim mašinama.
BA6-1.5
Ploča, vlačna čvrstoća 550MPa, istezanje 3%
Koristi se za izradu opruga i elastičnih dijelova.
2. Glavna fizička svojstva najčešće korištenog električnog bijelog bakra predstavljena su u nastavku.
Jednostavan bijeli bakar B0.6
Toplotna provodljivost λ272w/(m· stepen)
Otpornost ρ0.031×10ˉ6Ω·m
Temperaturni koeficijent otpora 0.0028/ stepen
Jednostavan bijeli bakar B16
Koeficijent linearne ekspanzije 15,3×10ˉ6/stepen
Otpornost ρ0.223×10ˉ6Ω·m
Temperaturni koeficijent otpora 0.0028/ stepen
mangan bakar BMn3-12
Koeficijent linearne ekspanzije 16.0×10ˉ6/ stepen
Specifična toplota c410J/kg· stepen
Toplotna provodljivost λ22w/(m· stepen)
Otpornost ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Temperaturni koeficijent otpora 0.00003/ stepen
Constantan BMn40-1.5
Koeficijent linearne ekspanzije 14,4×10ˉ6/stepen
Specifična toplota c410J/kg· stepen
Toplotna provodljivost λ21w/(m· stepen)
Otpornost ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Temperaturni koeficijent otpora 0.00002/ stepen
Ispitivanje bakra BMn43-0.5
Koeficijent linearne ekspanzije 14,4×10ˉ6/stepen
Toplotna provodljivost λ24w/(m· stepen)
Otpornost ρ0.49×10ˉ6Ω·m
Temperaturni koeficijent otpora-0.00014/ stepen
3. Toplinska obrada bijelog bakra
Aluminijum bijeli bakar BAl2-3 može se ojačati termičkom obradom. Nakon čvrstog rastvora na 900 stepeni, hladnog valjanja 50% i starenja na 550 stepeni, čvrstoća može dostići 800-1000MPa, a stanje čvrstog rastvora je samo 250-350MPa.
Intrakristalna segregacija ingota bijelog bakra je ozbiljna i mora se izvršiti homogenizacijsko žarenje. Sistem homogenizacijskog žarenja bijelog bakra je sljedeći:
B19, B30, temperatura 100-1050 stepen, vrijeme 3-4h
BMn3-12, temperatura 830-870 stepen, vrijeme 2-3h
BMn40-1.5, temperatura 1050-1150 stepen , vrijeme 3-4h
BZn15-20, temperatura 940-970 stepen, vrijeme 2-3h
Različiti procesi termičke obrade bijelog bakra imaju veliki utjecaj na njegove performanse. BMn3-12 koji se koristi za precizne instrumente treba osloboditi od naprezanja i žariti kako bi se stabilizirao otpor.
BMn40-1.5 koji radi na visokim temperaturama treba kratkotrajno žariti na višoj temperaturi od 750-850 stepena, hlađen vodom ili zrakom.
Cink-nikl bakar BZn15-20 koji se koristi za izradu elastičnih komponenti može se žariti na niskoj temperaturi od 325-375 stepeni.
Srednju temperaturu žarenja (stepen) mašinski obrađenih dijelova bijelog bakra potrebno je na odgovarajući način smanjiti kako se efektivna debljina (mm) smanjuje, kao što je navedeno u nastavku:
B19, B25
750-780℃ (>5mm) 700-750 stepen (15-mm)
{{0}} stepen (0.5-1mm) 530-620 stepen (<0.5mm)
BZn15-20\bmN3-12
700-750 stepen (veći od 5 mm) 680-730 stepen (1-5 mm)
{{0}} stepen (0.5-1mm) 520-600 stepen (＜0.5mm)
BAl6-1.5, BAl{2}}
700-750℃ (>5mm) 700-730 (1-5mm)
{{0}} stepen (0.5-1mm) 550-600 stepen (<0.5mm)
BMn40-1.5
800-850℃ (>5mm) 750-800 stepen (1-5mm)
{{0}} stepen (0.5-1mm) 550-600 stepen (＜0.5mm)
Temperatura žarenja gotovih bakar-nikl šipki i žica također varira s različitim stanjima "polutvrdo i meko" prije žarenja, kao što je navedeno u nastavku:
BZn15-20
Šipka, polutvrda 400-420 stepen, meka 650-700 stepen
Žica Φ{{0}.3-Φ6.0, meki 650-700 stepen
BMn3-12
Žica Φ{{0}.3-Φ6.0, meki 500-540 stepen
BMn40-1.5
Žica Φ{{0}.3-Φ0.8, meki 670-680 stepen
Žica Φ{{0}.85-Φ2.0, meki 690-700 stepen
Žica Φ2.1-Φ6.0, meki 710-730 stepen
