Επίδραση στοιχείων κράματος σε μπρούτζο κασσίτερου
Ο μπρούτζος κασσίτερος είναι κράμα χαλκού με βασικό στοιχείο τον χαλκό και κύριο στοιχείο τον κασσίτερο. Υπάρχουν πολλές μάρκες κραμάτων μπρούτζου κασσίτερου, τα οποία είναι κατάλληλα για χρήση σε διαφορετικές συνθήκες εργασίας. Η διαφορά μεταξύ των εμπορικών σημάτων έγκειται στην ποσότητα των πρόσθετων στοιχείων. Διαφορετικές προσθήκες στοιχείων μπορούν να επιτρέψουν στα κράματα μπρούτζου κασσίτερου να επιτύχουν διαφορετικές ιδιότητες και να χρησιμοποιηθούν σε διαφορετικές απαιτήσεις χρήσης. Παρακάτω θα παρουσιάσουμε αναλυτικά την επίδραση της προσθήκης διαφόρων στοιχείων στις ιδιότητες του μπρούτζου κασσίτερου.
Φώσφορος Π
1. Η περιεκτικότητα του μπρούτζου σε φώσφορο γενικά δεν υπερβαίνει το 0,45%. Όταν η περιεκτικότητα σε φώσφορο είναι μεγαλύτερη από 0,5%, θα συμβεί μια ευτηκτική-περιτεκτική αντίδραση L+ +Cu3P περίπου στο 637, προκαλώντας θερμική ευθραυστότητα. Όταν η περιεκτικότητα του κράματος σε φώσφορο είναι μεγαλύτερη από 0,3%, θα εμφανιστεί στη δομή μια ευτηκτική που αποτελείται από χαλκό και φωσφίδιο του χαλκού (Cu3P).
2. Ο φώσφορος είναι αποτελεσματικός αποοξειδωτικός παράγοντας για κράματα χαλκού και βελτιώνει τη ρευστότητα του μπρούτζου κασσίτερου. Το μειονέκτημα είναι ότι αυξάνει τον αντίστροφο διαχωρισμό του πλινθώματος.
3. Το μέγεθος κόκκου του υλικού πριν από την ψυχρή επεξεργασία και η ανόπτηση σε χαμηλή θερμοκρασία (180~300) μετά την επεξεργασία έχουν μεγάλο αντίκτυπο στις μηχανικές ιδιότητες του μπρούντζου κασσίτερου-φωσφόρου. Όταν οι κόκκοι είναι λεπτοί, η αντοχή, η σκληρότητα, ο συντελεστής ελαστικότητας και η αντοχή σε κόπωση του υλικού είναι υψηλότερες από εκείνες των υλικών χονδροειδών κόκκων, αλλά η πλαστικότητα είναι ελαφρώς χαμηλότερη. 4. Μετά την ανόπτηση του χαλκού που έχει υποστεί ψυχρή επεξεργασία στους 200~260 βαθμούς για 1~2 ώρες, η αντοχή, η πλαστικότητα, το όριο ελαστικότητας και το μέτρο ελαστικότητας βελτιώνονται και η ελαστική του σταθερότητα μπορεί επίσης να βελτιωθεί.
Ψευδάργυρος
1. Ο ψευδάργυρος είναι ένα από τα στοιχεία κράματος του μπρούτζου από κασσίτερο. Ο ψευδάργυρος έχει υψηλή διαλυτότητα στο άλφα στερεό διάλυμα του μπρούτζου κασσίτερου. Επομένως, ο επεξεργασμένος χαλκός με Cu-Sn-Zn είναι μονοφασικό στερεό διάλυμα. Ο Zn βελτιώνει τη ρευστότητα του κράματος, περιορίζει το εύρος θερμοκρασίας κρυστάλλωσης και μειώνει τον αντίστροφο διαχωρισμό, χωρίς να έχει σημαντικό αντίκτυπο στη δομή και τις ιδιότητές του.
2. Η περιεκτικότητα σε Zn στον επεξεργασμένο μπρούντζο κασσίτερο δεν είναι γενικά μεγαλύτερη από 5%.
ΜόλυβδοςPb
1. Η περιεκτικότητα σε Pb σε μπρούτζο κασσίτερο δεν υπερβαίνει το 5%. Δεν είναι στερεό διαλυμένο στη φάση και υπάρχει σε ελεύθερη κατάσταση. Κατανέμεται μεταξύ των δενδριτών με τη μορφή μαύρων σωματιδίων, αλλά η κατανομή είναι άνιση.
2. Το Pb μπορεί να μειώσει τον συντελεστή τριβής του μπρούντζου κασσίτερου, να βελτιώσει την αντίσταση στη φθορά και να βελτιώσει τη μηχανική ικανότητα, αλλά μειώνει ελαφρώς τις μηχανικές ιδιότητες του κράματος.
Μαγγάνιο
1. Το Mn είναι μία από τις επιβλαβείς ακαθαρσίες του μπρούτζου κασσίτερου και η περιεκτικότητά του θα πρέπει να ελέγχεται αυστηρά και να μην υπερβαίνει το 0,002%. 2. Το μαγγάνιο οξειδώνεται εύκολα για να σχηματίσει οξείδια, τα οποία μειώνουν τη ρευστότητα του τήγματος του κράματος. Μετά τη στερεοποίηση, κατανέμονται στα όρια των κόκκων, αποδυναμώνοντας τη διακοκκώδη σύνδεση και μειώνοντας την αντοχή.
Σίδηρος Fe
Ο Fe είναι πρόσμειξη σε μπρούτζο κασσίτερου, με μέγιστη περιεκτικότητα 0,05%. Μπορεί να εξευγενίσει τους κόκκους, να καθυστερήσει τη διαδικασία ανακρυστάλλωσης και να βελτιώσει την αντοχή και τη σκληρότητα. Ωστόσο, το περιεχόμενο δεν πρέπει να υπερβαίνει την οριακή τιμή, διαφορετικά θα σχηματιστεί πάρα πολύ πλούσια σε σίδηρο φάση, η οποία θα μειώσει την αντίσταση στη διάβρωση και την απόδοση της διεργασίας του κράματος.
Αλουμίνιο Al, μαγνήσιο Mg, πυρίτιο Si
1. Μια μικρή ποσότητα μπορεί να διαλυθεί σε στερεό διάλυμα για να βελτιωθούν οι μηχανικές ιδιότητες του κράματος, αλλά κατά τη διαδικασία τήξης, οξειδώνεται εύκολα για να παραχθούν πυρίμαχα οξείδια, μειώνοντας έτσι τη ρευστότητα και την αντοχή του μπρούτζου κασσίτερου.
2. Η περιεκτικότητα σε αλουμίνιο στον μπρούτζο Sn δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 0,002%, και η περιεκτικότητα σε Mg θα πρέπει επίσης να ελέγχεται αυστηρά, επειδή τα οξείδια τους θα μειώσουν την αντοχή του κράματος και θα μειώσουν τη ρευστότητα του λυώνω. Ορισμένοι μπρούτζοι κασσίτερου που περιέχουν Al και Mg έχουν αναπτυχθεί στο εξωτερικό, οι οποίοι όχι μόνο έχουν υψηλή αντοχή, αλλά έχουν και καλή αντοχή στη διάβρωση. Για παράδειγμα, το κράμα Cu-5Sn-7Al έχει υψηλή αντοχή στη διάβρωση και αντοχή και το Cu-5Sn- Η αντοχή του lMg κασσίτερου μπρούτζου μετά τη γήρανση μπορεί να φτάσει τα 900 MPa, 30 HRC, και η αγωγιμότητα είναι 30%~35% IACS. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή εξαρτημάτων με υψηλή αντοχή, υψηλή αντοχή στη διάβρωση και καλή αγωγιμότητα.
