Ефект на сплавни елементи върху калаен бронз
Калайеният бронз е медна сплав с мед като основен елемент и калай като основен елемент. Има много степени на калаено-бронзова сплав, които са подходящи за използване при различни работни условия. Разликата между класовете се състои в различното добавяне на количества елементи. Различните добавени количества елементи могат да накарат калаено-бронзовата сплав да постигне различни свойства и да бъде приложена към различни изисквания за употреба. По-долу ще представим подробно ефектите от различни добавки на елементи върху представянето на калаения бронз.
Фосфор P
1. Съдържанието на фосфор в калаения бронз обикновено не надвишава 0.45%. Когато съдържанието на фосфор е по-голямо от 0.5%, евтектично-перитектонската реакция L+ +Cu3P ще настъпи при около 637, причинявайки гореща крехкост. Когато съдържанието на фосфор в сплавта е по-голямо от 0.3%, в организацията ще се появи евтектика, съставена от мед и меден фосфид (Cu3P).
2. Фосфорът е ефективен деоксидант за медни сплави и подобрява течливостта на калаения бронз. Недостатъкът е да се увеличи обратната сегрегация на слитъка.
3. Размерът на зърното на материала преди студена обработка и нискотемпературното отгряване (180~300) след обработката имат голямо влияние върху механичните свойства на калаено-фосфорния бронз. Когато размерът на зърното е малък, якостта, твърдостта, модулът на еластичност и якостта на умора на материала са по-високи от тези на едрозърнестия материал, но пластичността е малко по-ниска. 4. След като студено обработеният калаено-фосфорен бронз се закали при 200~260 за 1~2 часа, неговата здравина, пластичност, граница на еластичност и модул на еластичност са подобрени и еластичната стабилност също може да бъде подобрена.
Цинк Zn
1. Цинкът е един от легиращите елементи на калаения бронз и цинкът има голяма разтворимост в твърдия разтвор на калаения бронз. Следователно обработеният с Cu-Sn-Zn бронз е еднофазен твърд разтвор. Zn подобрява течливостта на сплавта, стеснява температурния диапазон на кристализация и намалява обратната сегрегация, но няма значителен ефект върху нейната структура и свойства.
2. Съдържанието на Zn в обработения калаен бронз обикновено не е повече от 5%.
Олово Pb
1. Съдържанието на Pb в калаения бронз не надвишава 5%. Не е разтворен във фазата и съществува в свободно състояние. Разпределя се между дендритите като черни частици, но разпределението е неравномерно.
2. Pb може да намали коефициента на триене на калаения бронз, да подобри устойчивостта на износване и да увеличи обработваемостта, но леко да намали механичните свойства на сплавта.
Манган Mn
1. Mn е един от вредните примеси на калаения бронз и съдържанието му трябва да бъде строго контролирано и не трябва да надвишава 0.002%. 2. Манганът лесно се окислява до образуване на оксиди, което намалява течливостта на стопилката на сплавта и след втвърдяване се разпределя по границите на зърната, отслабвайки междукристалното свързване и намалявайки якостта.
Желязо Fe
Fe е примес от калаен бронз с максимално съдържание 0.05%. Има ефект на рафиниране на зърната, забавяне на процеса на рекристализация и подобряване на здравината и твърдостта. Съдържанието обаче не трябва да надвишава граничната стойност, в противен случай ще се образува твърде много фаза, богата на желязо, намалявайки устойчивостта на корозия и ефективността на процеса на сплавта.
Алуминий Al, магнезий Mg, силиций Si
1. Малко количество може да се разтвори в твърдия разтвор, за да се подобрят механичните свойства на сплавта, но по време на процеса на топене е лесно да се окисли, за да се получат огнеупорни оксиди, като по този начин се намали течливостта и здравината на калаения бронз.
2. Съдържанието на алуминий в Sn бронз не трябва да бъде по-голямо от 0.002%, а съдържанието на Mg също трябва да бъде строго контролирано, тъй като техните оксиди ще намалят здравината на сплавта и течливостта на стопилката . Някои калаени бронзи, съдържащи Al и Mg, са разработени в чужбина, които не само имат висока якост, но и добра устойчивост на корозия. Например сплавта Cu-5Sn-7Al има висока устойчивост на корозия и якост, а Cu-5Sn-1Mg калаен бронз има якост от 900 MPa и 30 HRC след лечение на стареене и проводимост от 30% ~ 35% IACS, което може да се използва за производство на компоненти с висока якост, висока устойчивост на корозия и добра проводимост.
