Djelovanje legirajućih elemenata na kositrenu broncu
Kositrena bronca je legura bakra s bakrom kao osnovnim elementom i kositrom kao glavnim elementom. Postoje mnoge marke legura kositrene bronce, koje su prikladne za upotrebu u različitim radnim uvjetima. Razlika između marki leži u količini dodanih elemenata. Dodaci različitih elemenata mogu omogućiti legurama kositrene bronce da postignu različita svojstva i da se koriste u različitim zahtjevima uporabe. U nastavku ćemo detaljno predstaviti utjecaj dodatka raznih elemenata na svojstva kositrene bronce.
Fosfor P
1. Sadržaj fosfora u kositrenoj bronci općenito ne prelazi 0.45%. Kada je sadržaj fosfora veći od 0,5%, eutektičko-peritektička reakcija L+ +Cu3P dogodit će se na oko 637, uzrokujući toplinsku krtost. Kada je sadržaj fosfora u leguri veći od 0,3%, u strukturi će se pojaviti eutektik sastavljen od bakra i bakrenog fosfida (Cu3P).
2. Fosfor je učinkovit dezoksidant za bakrene legure i poboljšava fluidnost kositrene bronce. Nedostatak je taj što povećava obrnutu segregaciju ingota.
3. Veličina zrna materijala prije hladne obrade i niskotemperaturno žarenje (180~300) nakon obrade imaju veliki utjecaj na mehanička svojstva kositar-fosforne bronce. Kada su zrna sitna, čvrstoća, tvrdoća, modul elastičnosti i čvrstoća na zamor materijala veći su od onih grubo zrnatih materijala, ali je plastičnost nešto niža. 4. Nakon što se hladno obrađena kositar-fosforna bronca žari na 200~260 stupnjeva tijekom 1~2 sata, njezina čvrstoća, plastičnost, granica elastičnosti i modul elastičnosti se poboljšavaju, a može se poboljšati i njena elastična stabilnost.
CinkZn
1. Cink je jedan od elemenata legure kositrene bronce. Cink ima visoku topljivost u alfa čvrstoj otopini kositrene bronce. Stoga je bronca obrađena Cu-Sn-Zn jednofazna čvrsta otopina. Zn poboljšava fluidnost legure, sužava temperaturni raspon kristalizacije i ublažava obrnutu segregaciju, a da nema većeg utjecaja na njenu strukturu i svojstva.
2. Sadržaj Zn u prerađenoj kositrenoj bronci općenito nije veći od 5%.
OlovoPb
1. Sadržaj Pb u kositrenoj bronci ne prelazi 5%. Nije čvrst otopljen u fazi i postoji u slobodnom stanju. Raspoređuje se između dendrita u obliku crnih čestica, ali je raspodjela neravnomjerna.
2. Pb može smanjiti koeficijent trenja kositrene bronce, poboljšati otpornost na habanje i obradivost, ali malo smanjuje mehanička svojstva legure.
Mangan
1. Mn je jedna od štetnih nečistoća u kositrenoj bronci, a njegov sadržaj treba strogo kontrolirati i ne smije prelaziti 0.002%. 2. Mangan se lako oksidira u okside, koji smanjuju fluidnost taline legure. Nakon skrućivanja raspoređuju se po granicama zrna, slabeći međuzrnastu vezu i smanjujući čvrstoću.
Željezo Fe
Fe je nečistoća u kositrenoj bronci, s maksimalnim sadržajem 0,05%. Može pročistiti zrna, odgoditi proces rekristalizacije i poboljšati snagu i tvrdoću. Međutim, sadržaj ne smije prijeći graničnu vrijednost, inače će se formirati previše faze bogate željezom, što će smanjiti otpornost na koroziju i procesnu učinkovitost legure.
Aluminij Al, Magnezij Mg, Silicij Si
1. Mala količina može se otopiti u krutu otopinu kako bi se poboljšala mehanička svojstva legure, ali tijekom procesa taljenja lako se oksidira da bi se proizveli vatrostalni oksidi, čime se smanjuje fluidnost i čvrstoća kositrene bronce.
2. Sadržaj aluminija u Sn bronci ne smije biti veći od 0.002%, a sadržaj Mg također treba strogo kontrolirati, jer će njihovi oksidi smanjiti čvrstoću legure i smanjiti fluidnost topiti. Neke kositrene bronce koje sadrže Al i Mg razvijene su u inozemstvu, a koje ne samo da imaju visoku čvrstoću, već imaju i dobru otpornost na koroziju. Na primjer, legura Cu-5Sn-7Al ima visoku otpornost na koroziju i čvrstoću, a Cu-5Sn- Čvrstoća 1Mg kositrene bronce nakon tretmana starenjem može doseći 900 MPa, 30 HRC, a vodljivost je 30%~35% IACS. Može se koristiti za proizvodnju komponenti visoke čvrstoće, visoke otpornosti na koroziju i dobre vodljivosti.
