Podjela bakrenih legura i uloga elemenata legura
Bakrena legura odnosi se na leguru koja nastaje dodavanjem jednog ili nekoliko drugih elemenata čistom bakru. Razvrstavanje bakrenih legura prilično je lako razumjeti. Postoji mnogo boja bakrenih legura. Nebakrene vrste bakrenih legura imaju različite boje. Legure bakra uglavnom imaju ljubičastu, žutu, cijan i druge boje.
1. Klasifikacija
Klasifikacija bakrenih legura: prema boji
1. Mjed: odnosi se na leguru na bazi bakra i cinka, koja se može podijeliti na jednostavnu mjed i složenu mjed. Treća komponenta složene mjedi naziva se nikal mjed, silicijska mjed itd.;
2. Bronca: odnosi se na legure na bazi bakra osim legura bakra i nikla i bakra i cinka. Glavne vrste su kositrena bronca, aluminijska bronca i specijalna bronca (također poznata kao legura s visokim udjelom bakra);
3. Bijeli bakar: odnosi se na leguru bakra i nikla;
4. Crveni bakar: odnosi se na čisti bakar. Glavne vrste uključuju bakar bez kisika, crveni bakar, bakar deoksidiran fosforom i srebrni bakar.
Klasifikacija bakrenih legura: podijeljena po sustavu legura
1. Nelegirani bakar: Nelegirani bakar uključuje bakar visoke čistoće, žilavi bakar, deoksidirani bakar, bakar bez kisika, itd. Tradicionalno, ljudi nelegirani bakar nazivaju crveni bakar ili čisti bakar, koji se također naziva i crveni bakar.
2. Ostale bakrene legure spadaju u legirani bakar. moja zemlja i Rusija dijele bakrene legure na mjed, broncu i bijeli bakar, a zatim dijele male sustave legura u glavne kategorije.
Klasifikacija bakrenih legura: podijeljena prema funkciji
1. Bakrene legure za električnu i toplinsku vodljivost: uglavnom nelegirani bakar i mikrolegirani bakar.
2. Strukturne bakrene legure: uključujući gotovo sve bakrene legure.
3. Bakrene legure otporne na koroziju: uglavnom uključuju kositreni mesing, aluminijski mesing, razne nebijele bakrene boje, aluminijsku broncu, titan plavu itd.
4. Bakrene legure otporne na habanje: uglavnom uključuju složenu mesing, aluminijsku broncu itd. koje sadrže olovo, kositar, aluminij, mangan i druge elemente.
5. Legure bakra koje se lako režu: bakar-olovo, bakar-telur, bakar-antimon i druge legure.
6. Elastična legura bakra: uglavnom antimonska bronca, aluminijska bronca, berilijeva bronca, titanska bronca itd.
7. Legura bakra za prigušivanje: legura bakra s visokim sadržajem mangana, itd.
8. Umjetnička legura bakra: čisti bakar, mjed, kositrena bronca, aluminijska bronca, bijeli bakar itd.
Klasifikacija bakrenih legura: podijeljena prema metodi formiranja materijala
1. Lijevana bakrena legura: Lijevanje se također može koristiti za obradu deformacijom.
2. Deformirana legura bakra: Deformirana legura bakra može se koristiti za lijevanje.
3. Lijevane bakrene legure i deformirane bakrene legure mogu se dalje podijeliti na livački bakar, mjed, broncu i bijeli bakar.
2. Uloga legiranih elemenata
Neizbježno je da elementi u tragovima uđu u bakar. Zbog različitih svojstava elemenata, oni se možda neće otapati u bakru, imati krutu otopinu u tragovima, veliku količinu krute otopine ili beskonačnu međusobnu topljivost. Topljivost čvrste tvari drastično se smanjuje kako se temperatura smanjuje, au čvrstoj fazi dolazi do složenih faznih promjena. itd., tako da utjecaj na svojstva bakra jako varira.
3. Legirani elementi
Utjecaj na vodljivost bakrenih legura
1. Vodik
Vodik i bakar ne tvore hidride. Topljivost vodika u tekućem i čvrstom bakru raste s porastom temperature, posebno u tekućem bakru, koji ima veliku topljivost. Kada se bakar skrutne, vodik stvara pore u bakru, uzrokujući da proizvodi od bakra postanu krti. U čvrstom bakru, vodik postoji u protonskom stanju, a elektroni vodika ispunjavaju orbitale S-sloja atoma bakra da tvore protonsku čvrstu otopinu. Iako čisti vodik malo utječe na performanse bakra, vodik je štetan za bakar i bakrene legure. Bakar koji sadržava kisik stvara pukotine kada se žari u vodiku. Razni elementi imaju različite učinke na topljivost vodika u bakru. Među njima elementi poput Ni i Mn povećavaju topljivost, dok elementi poput P i Si smanjuju topljivost. Sadržaj vodika u šarži može se kontrolirati smanjenjem vremena taljenja, prilagodbom sastava i korištenjem prekrivanja ugljenom na površini taline i drugih metoda za smanjenje sadržaja vodika u bakru.
2. Kisik
Kisik je neizbježan u procesu proizvodnje bakra, a njegov utjecaj je također vrlo važan. Osim vrlo male količine čvrste otopine u bakru, on postoji u obliku Cu2O. Bakreni oksid nije topljiv u bakru i tvori eutektičku strukturu Cu+Cu2O, koja je raspoređena na granicama zrna. Eutektička reakcija je: L koji sadrži kisik 0.39% ---- koji sadrži kisik 0.01% + Cu2O, u hipoeutektičkom bakru Sadržaj kisika u bakru izravno je proporcionalan količini eutektika , a sadržaj kisika u bakru može se točno izmjeriti usporedbom sa standardnim slikama pod mikroskopom.
Utjecaj kisika na svojstva bakra i legura je složen. Količine kisika u tragovima imaju mali učinak na električnu vodljivost i mehanička svojstva bakra. Industrijski bakar ima visoku električnu vodljivost. Razlog je taj što kisik, kao deterdžent, može ukloniti mnoge elemente iz bakra. Štetne nečistoće ulaze u trosku u obliku oksida, osobito elementi kao što su arsen, antimon i bizmut. Električna vodljivost bakra koji sadrži malu količinu kisika može doseći 100% do 103% IACS. Bakar visoke čistoće kao što je 6N bakar može preživjeti u kriogenim uvjetima. Vrijednost otpora je prilično niska.
Sadržaj kisika u bakru koji se koristi u električnim vakuumskim komponentama treba strogo kontrolirati. Razlog je taj što električni vakuumski uređaji moraju biti inkapsulirani u vodiku. Prisutnost vodika u bakru uzrokovat će vodikovu bolest i uzrokovati oštećenje uređaja u okruženju visokog vakuuma.
Kada se bakar i bakrene legure tale, općenito treba provesti deoksidaciju. Deoksidansi uključuju fosfor, bor, magnezij itd., koji se dodaju u obliku međulegura. Fosfor je najučinkovitiji dezoksidant, ali zaostalu količinu fosfora treba strogo kontrolirati jer može snažno smanjiti električnu vodljivost bakra i legura.
3. Antimon, bizmut, sumpor, telur, selen
Čvrsta topljivost ovih elemenata u bakru je izuzetno mala, te su u osnovi netopljivi u bakru na sobnoj temperaturi. Postoje u obliku metalnih spojeva i raspoređeni su na granicama zrna. Malo utječu na električnu i toplinsku vodljivost bakra, ali ozbiljno pogoršavaju plastičnost bakra i legura. Performanse obrade, njezin sadržaj trebaju biti strogo kontrolirani, a nacionalni standardi propisuju da ne smiju premašiti {{0}}.005%; jer bakar koji sadrži ove elemente ima dobra svojstva rezanja, također se koristi u inženjerskim i tehničkim krugovima, kao što je krom bakar, koji se može koristiti kao vakuumski prekidač i prekidač. Kontakti prekidača sprječavaju prianjanje kontakata prekidača kada je strujni krug prekinut. Sadržaj bizmuta u bizmut bakru može biti visok kao 0.5% do 1.0%; legura telur-bakar koja sadrži 0,15% do 0,5% telura može se koristiti kao visoko vodljivi nehrđajući čelik koji se lako reže. Kisikov bakar može se preraditi u precizne elektroničke komponente. Kao legura bakra posebne namjene, ovi elementi se mogu dodavati, ali je njena tehnologija obrade posebna, a mogu se koristiti metode kao što su ekstruzija plašta, hladno istiskivanje, lijevanje i metalurgija praha.
4. Arsen, bor
Arsen ima veliku topljivost u čvrstom stanju u bakru, a sadržaj u čvrstoj otopini može doseći 6,8% do 7.0%. Prisutnost arsena u bakru snažno smanjuje njegovu električnu vodljivost i toplinsku vodljivost. Općenito se dodaje kao modifikator, posebno za mesing. Kondenzacijske legure još su vrjednije. Korištenje kondenzatorskih cijevi u termoelektranama i na brodovima u proteklih 100 godina pokazalo je da mjed koja sadrži 0,1% do 0,15% arsena može spriječiti dezincifikacijsku koroziju mjedi i riješiti problem mjedenog kondenzatora cijevi. Rano curenje je fatalan problem, tako da različiti materijalni standardi propisuju da se mora dodati arsen. Iskustvo pokazuje da kondenzatorske cijevi HSn70-1 bez arsena često propuštaju unutar prve 2 do 3 godine korištenja. Nakon dodavanja arsena, radni vijek može se povećati na 15 do 20 godina, što se naziva velikim tehnološkim napretkom u istraživanju bakrenih legura. Razlog zašto arsen može spriječiti dezincifikacijsku koroziju mesinga je taj što su mnoge studije pokazale da arsen može smanjiti elektrodni potencijal bakra, čime se smanjuje tendencija elektrokemijske korozije. Budući da arsenovi oksidi zagađuju okoliš i štetni su za ljudski organizam, tvornice koje tale legure trebaju imati posebne mjere zaštite okoliša i zaštite; arsen treba dodati u obliku predlegura, a sadržaj arsena u osnovnim legurama arsen-bakar može doseći 15% do 30%.
Bor ima nisku topljivost u čvrstom stanju u bakru i općenito se koristi kao deoksidans. Preostali bor može pročistiti zrna. Ljudi su otkrili da je učinak propadanja vrlo značajan. Dodavanje {{0}}.01% do 0,04% bora legurama mjedi s dodatkom arsena ima učinak bolje zaštite od dezincifikacije i korozije mjedi. Borov oksid je izvrsno sredstvo za pokrivanje u topljenju bakrenih legura i naširoko se koristi. Bor se također često dodaje bakrenim materijalima za zavarivanje kako bi se spriječila oksidacija metala za zavarivanje.
5. Fosfor
Kako se temperatura smanjuje, količina čvrste otopine fosfora u bakru se brzo smanjuje, dosežući {{0}}.6% na 300 stupnjeva i 0.4 % na 200 stupnjeva . Fosfor otopljen u bakru značajno smanjuje njegovu električnu vodljivost. Vodljivost meke trake koja sadrži P0,014% je 94% IACS. Vodljivost P0,14% je samo 45,2%. Fosfor je najučinkovitiji i najjeftiniji dezoksidant. Prisutnost količina u tragovima može poboljšati fluidnost taline, poboljšati zavarljivost i otpornost na koroziju bakra i legura te povećati temperaturu protiv omekšavanja. Stoga je i fosfor glavni sastojak bakra. A vrijedni aditivni elementi u legurama, legure fosfornog bakra koje sadrže P0,015% do 0,04% naširoko se koriste u proizvodnji građevinskih vodovodnih cijevi, rashladnih i klimatizacijskih toplinskih cijevi te brodskih cijevi za morsku vodu; ploče i trake od legure bakra s niskim sadržajem fosfora koriste se u Široko korištene u elektroničkoj i kemijskoj industriji, bakrene trake okvira integriranog kruga također koriste veliki broj legura bakra niske vjernosti; legure fosfora i bakra eutektičkog sastava izvrsni su materijali za zavarivanje. Legure s visokim udjelom bakra imaju superplastičnost na 580 do 620 stupnjeva i mogu se zagrijavati. Žica za zavarivanje ekstrudirana u 3~5 mm važan je materijal za zavarivanje bakra i bakrenih legura, čelika i bakrenih dijelova.
6. Olovo
Olovo nije topljivo u bakru, a njegova topljivost u bakrenim legurama također je vrlo mala. S bakrom tvori topljivu eutektičku strukturu. Za bakar koji sadrži 0 do 38% olova, tekuće olovo se ne miješa s tekućim bakrom i skrutnjuje se. Nastaje monokristalna struktura; u čvrstom stanju, olovo je raspoređeno u jednostavnom stanju u bakru i može se raspodijeliti unutar zrna i na granici zrna. Kada se bakrena legura koja sadrži olovo podvrgne faznoj promjeni ili rekristalizaciji, olovo na granici zrna može se prenijeti na granicu zrna. Iznutra. Olovo nema značajan utjecaj na električnu i toplinsku vodljivost bakra i legura, ali može poboljšati obradivost. Čestice olova su čvrsta faza, što je meka faza poželjna za materijale za ležajeve. Stoga su bakar i legure koje sadrže olovo vrijedni materijali koji se lako režu. Materijali za ležajeve popularniji su na tržištu zbog niske cijene. Mjed koja sadrži olovo ima široku primjenu. Što su čestice olova manje, to je ravnomjernija raspodjela i bolji učinak. Olovni bakar i legure mogu se koristiti kao lijevani ili prešani. Olovni mjed je jednofazan na visokim temperaturama (iznad 500 stupnjeva), ima izvrsnu vruću obradivost i može izdržati velike toplinske deformacije. Međutim, to je faza i faza + na sobnoj temperaturi. Ima visoku otpornost na deformaciju i slabu plastičnost tijekom hladnog deformiranja. , Prevelika brzina obrade uzrokovat će pukotine u materijalu legure.
S razvojem znanosti i tehnologije, sadržaj olova u konvencionalnom olovnom mesingu povećao se sa 0,8% na 2,5% na više od 5%, a novi crveni bakar, mjed, bronca i bijeli bakar koji sadrže olovo stalno se razvijaju. Posebno treba istaknuti da su bakrene legure koje sadrže olovo izuzetno prilagodljive sirovinama i mogu se izravno proizvoditi korištenjem recikliranog bakra, što je vrlo važno za poduzeća koja se bave preradom bakra.
7. Željezo, cirkonij, krom, silicij, srebro, berilij, kadmij
Zajednička značajka ovih sedam metalnih elemenata je da imaju ograničenu topljivost u čvrstom stanju u bakru, a njihova se topljivost u čvrstom stanju drastično mijenja s promjenama temperature. Kada nakon završene kristalizacije legure temperatura počne padati, počinje i njihova čvrsta topljivost u bakru. Smanjuju se i talože iz čvrste faze u obliku metalnih spojeva ili elementarnih elemenata. Kada su ti elementi u čvrstom stanju otopljeni u bakru, mogu značajno poboljšati njegovu čvrstoću i imati učinak jačanja čvrste otopine. Kada se talože iz krute faze, dolazi do ojačanja disperzije. Kao rezultat toga, svojstva električne i toplinske vodljivosti su obnovljena. To su tipične toplinski obrađene legure bakra starenja. Kroz kaljenje (950~980 stupnjeva, voda za kaljenje) i starenje (450~550 stupnjeva, 2-4h), mogu se dobiti svojstva visoke čvrstoće i visoke električne vodljivosti. Količine srebra u tragovima ne smanjuju značajno električnu vodljivost i toplinsku vodljivost bakra, ali mogu značajno povećati temperaturu rekristalizacije, otpornost na deformaciju i otpornost na trošenje. Široko se koristi u motornim komutatorima i, u novije vrijeme, u proizvodnji kontaktnih žica za vlakove velikih brzina. . Bakar ima svojstvo da ne stvara iskre pri udaru i važan je materijal za zrakoplovne instrumente. Budući da je kadmij otrovan i zagađuje okoliš, njegova se uporaba smanjuje. Berilij bakar je najelastičniji materijal. Berilij najznačajnije ojačava bakar. Čvrstoća berilij bakra nakon toplinske obrade može doseći 4 do 5 puta veću čvrstoću čistog bakra.
Željezo može pročistiti zrna i poboljšati svojstva bakra i legura. U okruženjima koja zahtijevaju antimagnetska svojstva, sadržaj željeza treba biti strogo kontroliran, općenito ispod 0,003%.
Legure cirkonija i kroma i bakra imaju visoku električnu vodljivost, čvrstoću i dobru otpornost na omekšavanje. Oni su najbolje legure elektroda i imaju važnu primjenu u zrakoplovnim motorima.
Silicijska bronca ima visoku čvrstoću i otpornost na habanje. Željezna, cirkonska i kromova bronca su najnovije legure bakra visoke čvrstoće i visoke vodljivosti i imaju važnu primjenu u proizvodnji elektroda.
Željezo, silicij, cirkonij i krom-bakrene legure postale su osnova bakrenih legura za olovne okvire integriranih krugova, a istraživanje sastava i svojstava njihovih legura vrlo je aktivno.
8. Cink, kositar, aluminij, nikal
Zajedničko obilježje ova četiri elementa je da imaju veliku čvrstu topljivost u bakru, koja iznosi 39,9%, 15,8% odnosno 9,4%. Nikal je beskonačno topljiv jedan u drugom. S bakrom tvore kontinuiranu čvrstu otopinu i imaju široko jednofazno područje. Mogu značajno poboljšati mehanička svojstva i otpornost bakra na koroziju, ali također smanjuju električnu i toplinsku vodljivost bakra. U usporedbi s drugim metalnim materijalima, oni su još uvijek izvrsni električni i toplinski vodljivi materijali. Oni tvore vrijedne legure s bakrom, koje se mogu podijeliti na legure mjedi, bronce i bijelog bakra, čineći osnovu golemog sustava legura. Ove legure imaju izvrsna sveobuhvatna svojstva. Na primjer, mesing ima visoku čvrstoću, otpornost na habanje, otpornost na koroziju, visoku toplinsku vodljivost i nisku cijenu; bronca ima visoku čvrstoću, otpornost na habanje i otpornost na koroziju; bijeli bakar ima izuzetno dobru otpornost na oštru kvalitetu vode i koroziju u morskoj vodi. Sve ove prednosti su druge prednosti. Metalni materijali se ne mogu zamijeniti.
9. Elementi rijetke zemlje
Elementi rijetkih zemalja općenito su gotovo netopivi u bakru, ali male količine metala rijetkih zemalja, bilo da su dodane same ili u miješanom obliku, korisne su za mehanička svojstva bakra i imaju mali učinak na električnu vodljivost bakra. Ova vrsta elementa može tvoriti spojeve s visokim talištem s nečistoćama kao što su olovo i bizmut u bakru. Male kuglaste čestice ravnomjerno su raspoređene u zrncima, pročišćavajući zrna i poboljšavajući visokotemperaturnu plastičnost čelika. Dodavanje 0.008% miješane rijetke zemlje bakru može značajno poboljšati procesna svojstva bakra; kada se doda manje od 0.1% Y, poboljšavaju se mehanička svojstva i procesna svojstva bakra; mehanička svojstva bakrenih legura koje sadrže 0,01%~0,15% La. Njegove performanse, električna vodljivost i temperatura otpora na omekšavanje bolji su od onih kod legure Cu-0.15Ag, a koristi se i u industriji.
10. Vatrostalni metali i drugi metali
E i povećati njegovu temperaturu rekristalizacije. , neutralizirajući štetne učinke nekih topljivih nečistoća, što je korisno za poboljšanje visokotemperaturne plastičnosti.
Legure bakra koje sadrže male količine cirkonija (Cl5000, C15100, C18100), kobalta (C17110, C17500) i kroma (C18400, C18200, C18500) korištene su u industriji i postale su dobri električni materijali.
