Om varmebehandling av hvitt kobber
1. Introduksjon til hvitt kobber
Kobber-nikkel-legeringer som inneholder Ni<50% (wt) are called white copper.
Siden de to grunnstoffene kobber og nikkel er veldig nære i det periodiske systemet, er deres elektrokjemiske egenskaper og atomradius ikke mye forskjellige, og de er begge ansiktssentrerte kubiske gitter, er de uendelig løselige i hverandre. Kobber er ikke-magnetisk og nikkel er ferromagnetisk. I Cu-Ni binær legering, når Ni-innholdet avtar, reduseres Curie-punktet til legeringen. Når nikkelinnholdet synker til 74 %, synker Curie-punktet til romtemperatur; når nikkelinnholdet synker til 50 %, synker Curie-punktet til under -200 grad .
Tilsetning av nikkel til kobber kan forbedre styrke, korrosjonsmotstand, elektrisk motstand og termoelektriske egenskaper betydelig. Industrielle kobber-nikkel-legeringer er delt inn i strukturelt hvitt kobber og elektrisk hvitt kobber basert på forskjellige ytelsesegenskaper og bruksområder. Den binære kobber-nikkel-legeringen kalles enkelt hvitt kobber. De enestående egenskapene til enkelt hvitt kobber er dets høye kjemiske stabilitet i ulike korrosive medier som sjøvann, organiske syrer og ulike saltløsninger, og dets utmerkede kald- og varmebehandlingsegenskaper. Klassetallet for hvitt kobber er innledet av "B", etterfulgt av nikkelinnholdet (%). Cupronickel som også inneholder andre elementer kalles kompleks cupronickel eller spesiell cupronickel.
Cupronickel som inneholder Mn kalles mangan cupronickel, også kjent som konstantan, for eksempel BMn40-1.5. Sammensetningen (vekt) er 40 % Ni og 1,5 % Mn.
Å tilsette en liten mengde mangan eller jern til hvitt kobber kan ikke bare forbedre kornstørrelsen, men også forbedre korrosjonsbestandigheten betydelig. Derfor kan det jernholdige komplekset hvite kobberet - jern-hvitt kobber BFe30-1-1 og BFe5-1 brukes som deler som arbeider i havgående skip og andre sterkt etsende medier.
Hovedrollen til sink i kobber-nikkel-legeringer er solid løsning som styrker og forbedrer korrosjonsmotstanden. Sink-nikkel kobber inneholder Ni mellom 5 %-35 % (vekt) og Zn mellom 13 %-45 % (vekt). Blant dem er BZn15-20 den mest brukte. Den har høy korrosjonsmotstand, god prosessytelse, vakker sølvhvit farge, liten egenvekt og lav pris. Sink-nikkel kobber tilsettes<2% (wt) Pb and Trace amounts of selenium (Se) and tellurium (Te) can improve processability and are suitable for manufacturing precision mechanical parts.
Løseligheten av aluminium i kobber-nikkel-legeringer avtar når temperaturen synker og kan styrkes i fast løsning. For eksempel har aluminium-nikkel kobber BAl13-3 og BAl16-1.5 ikke bare utmerkede mekaniske egenskaper og korrosjonsbestandighet, men har også høy elastisitet og lav temperaturbestandighet. Ved en lav temperatur på 90K (-183 grader), reduseres ikke de mekaniske egenskapene bare, men forbedres faktisk!
Tilsetning av Ti (titan), Zr (zirkonium), Ne (niob), Mo og andre elementer til kobber-nikkel-legeringer kan forbedre støpeytelsen til legeringen, forbedre romtemperaturens mekaniske egenskaper og termoplastisitet, og er også gunstig for sveising og korrosjon motstand.
Nedenfor er de mekaniske egenskapene og bruken av hvitt kobber for korrosjonsbestandige strukturer:
B5
Strip M, strekkfasthet 220MPa, forlengelse 32%
Strip Y, strekkfasthet 400MPa, forlengelse 10%
Brukes til skipskorrosjonsbestandige deler.
B19
Strip Y, strekkfasthet 400MPa, forlengelse 10%
Strip M, strekkfasthet 300 MPa, forlengelse 25 %
Strip Y, strekkfasthet 400 MPa, forlengelse 3 %
Plate M, strekkfasthet 300MPa, forlengelse 30%
Plate Y, strekkfasthet 400MPa, forlengelse 3%
Den brukes til presisjonsinstrumenter, instrumentdeler og metallnett og kjemiske korrosjonsbestandige deler som fungerer i damp, ferskvann og sjøvann.
B30
Strip M, strekkfasthet 380MPa
Strip Y, strekkfasthet 550MPa
Plate M, strekkfasthet 380MPa, forlengelse 23%
Plate Y, strekkfasthet 550 MPa, forlengelse 3 %
Den brukes til korrosjonsbestandige deler som arbeider i damp og sjøvann, og metallrør og kondenseringsrør som arbeider under høy temperatur og høyt trykk.
BMn3-12
Strip M, strekkfasthet 360 MPa, forlengelse 25 %
Plate Y, strekkfasthet 360 MPa, forlengelse 25 %
Formålet er det samme som ovenfor.
BZn15-20
Strip M, strekkfasthet 350 MPa, forlengelse 3,5 %
Strip Y, strekkfasthet 550 MPa, forlengelse 1,5 %
Strip T, strekkfasthet 650MPa, forlengelse 1 %
Plate M, strekkfasthet 350 MPa, forlengelse 3,5 %
Strip Y, strekkfasthet 550 MPa, forlengelse 2 %
Plate T, strekkfasthet 650MPa, forlengelse 1 %
Kontrollstang Y, diameter 5-20mm, strekkfasthet 450 MPa, forlengelse 5 %
Kontrollstang Y, diameter 21-30mm, strekkfasthet 400 MPa, forlengelse 7 %
Kontrollstang Y, diameter 31-40mm, strekkfasthet 350 MPa, forlengelse 12 %
Kontrollstang M, strekkfasthet 300MPa, forlengelse 30%
Brukes i instrumentpresisjonsmaskineri deler, industrielle redskaper og medisinske maskiner.
BAl6-1.5
Plate, strekkfasthet 550MPa, forlengelse 3%
Brukes til å lage fjærer og elastiske deler.
2. De viktigste fysiske egenskapene til vanlig brukt elektrisk hvitt kobber er introdusert nedenfor.
Enkel hvit kobber B0.6
Termisk ledningsevne λ272w/(m· grad )
Resistivitet ρ0.031×10ˉ6Ω·m
Motstandstemperaturkoeffisient 0.0028/ grad
Enkel hvit kobber B16
Lineær ekspansjonskoeffisient 15,3×10ˉ6/ grad
Resistivitet ρ0.223×10ˉ6Ω·m
Motstandstemperaturkoeffisient 0.0028/ grad
Mangan kobber BMn3-12
Lineær ekspansjonskoeffisient 16.0×10ˉ6/ grad
Spesifikk varme c410J/kg· grad
Termisk ledningsevne λ22w/(m· grad )
Resistivitet ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Motstandstemperaturkoeffisient 0.00003/ grad
Constantan BMn40-1.5
Lineær ekspansjonskoeffisient 14,4×10ˉ6/ grad
Spesifikk varme c410J/kg· grad
Termisk ledningsevne λ21w/(m· grad )
Resistivitet ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Motstandstemperaturkoeffisient 0.00002/ grad
Test kobber BMn43-0.5
Lineær ekspansjonskoeffisient 14,4×10ˉ6/ grad
Termisk ledningsevne λ24w/(m· grad )
Resistivitet ρ0.49×10ˉ6Ω·m
Motstandstemperaturkoeffisient-0.00014/ grad
3. Varmebehandling av hvitt kobber
Aluminium hvit kobber BAl2-3 kan forsterkes ved varmebehandling. Etter fast oppløsning ved 900 grader, kaldvalsing 50 % og aldring ved 550 grader, kan styrken nå 800-1000MPa, og fast oppløsningstilstand er bare 250-350MPa.
Intrakrystallsegregeringen av den hvite kobberblokken er alvorlig og homogeniseringsgløding må utføres. Homogeniseringsglødingssystemet for hvitt kobber er som følger:
B19, B30, temperatur 100-1050 grad, tid 3-4t
BMn3-12, temperatur 830-870 grad, tid 2-3t
BMn40-1.5, temperatur 1050-1150 grad, tid 3-4t
BZn15-20, temperatur 940-970 grad, tid 2-3t
Ulike varmebehandlingsprosesser av hvitt kobber har stor innvirkning på ytelsen. BMn3-12 som brukes til presisjonsinstrumenter, bør være stressavlastet og glødet for å stabilisere motstanden.
BMn40-1.5 som arbeider ved høye temperaturer bør korttidsglødes ved en høyere temperatur på 750-850 grader, vannkjølt eller luftkjølt.
Sink-nikkel kobber BZn15-20 som brukes til å lage elastiske komponenter kan glødes ved en lav temperatur på 325-375 grader.
Den mellomliggende glødetemperaturen (graden) for hvite kobberbearbeidede deler må reduseres på passende måte ettersom den effektive tykkelsen (mm) avtar, som listet nedenfor:
B19, B25
750-780℃ (>5 mm) 700-750 grader (15- mm)
{{0}} grader (0.5-1mm) 530-620 grader (<0.5mm)
BZn15-20\bmN3-12
700-750 grader (større enn 5 mm) 680-730 grader (1-5 mm)
{{0}} grader (0.5-1 mm) 520-600 grader (＜0,5 mm)
BAl6-1.5, BAl13-3
700-750℃ (>5 mm) 700-730 (1-5 mm)
{{0}} grader (0.5-1mm) 550-600 grader (<0.5mm)
BMn40-1.5
800-850℃ (>5 mm) 750-800 grader (1-5 mm)
{{0}} grader (0.5-1 mm) 550-600 grader (＜0,5 mm)
Glødetemperaturen til ferdige kobber-nikkelstenger og ledninger varierer også med de forskjellige tilstandene "halvhard og myk" før gløding, som listet nedenfor:
BZn15-20
Bar, halvhard 400-420 grad , myk 650-700 grad
Ledning Φ{{0}}.3-Φ6.0, myk 650-700 grad
BMn3-12
Ledning Φ{{0}}.3-Φ6.0, myk 500-540 grad
BMn40-1.5
Ledning Φ{{0}}.3-Φ0,8, myk 670-680 grad
Ledning Φ{{0}}.85-Φ2.0, myk 690-700 grad
Ledning Φ2.1-Φ6.0, myk 710-730 grad
