Što se tiče toplinske obrade kupronikla, bit će objašnjena mehanička svojstva i upotreba vrsta bakronikla.
1. Uvod u bijeli bakar
Legure bakra i nikla koje sadrže Ni<50% (wt) are called white copper.
Budući da su dva elementa bakar i nikal vrlo bliski u periodnom sustavu, njihova elektrokemijska svojstva i atomski radijusi nisu mnogo različiti, a oba su kubične rešetke usmjerene na lice, beskonačno su topljivi jedan u drugom. Bakar je nemagnetičan, a nikal je feromagnetičan. U Cu-Ni binarnoj slitini, kako se sadržaj Ni smanjuje, Curiejeva točka legure se smanjuje. Kada sadržaj nikla padne na 74%, Curiejeva točka pada na sobnu temperaturu; kada sadržaj nikla padne na 50%, Curiejeva točka pada ispod -200 stupnjeva.
Dodavanje nikla bakru može značajno poboljšati čvrstoću, otpornost na koroziju, električni otpor i termoelektrična svojstva. Industrijske legure bakra i nikla dijele se na strukturni bijeli bakar i električni bijeli bakar na temelju različitih radnih karakteristika i upotrebe. Binarna legura bakra i nikla naziva se jednostavni bijeli bakar. Izvanredne karakteristike jednostavnog bijelog bakra su njegova visoka kemijska stabilnost u raznim korozivnim medijima kao što su morska voda, organske kiseline i razne otopine soli, te izvrsna svojstva hladne i tople obrade. Broju kvalitete bijelog bakra prethodi "B", nakon čega slijedi sadržaj nikla (%). Kupronikal koji sadrži i druge elemente naziva se složeni kupronikal ili specijalni baker.
Kupronikal koji sadrži Mn naziva se manganski kupronikal, poznat i kao konstantan, kao što je BMn40-1.5. Njegov sastav (težinski) je 40% Ni i 1,5% Mn.
Dodavanje male količine mangana ili željeza bijelom bakru ne samo da može poboljšati veličinu zrna, već i značajno poboljšati njegovu otpornost na koroziju. Stoga se kompleksni bijeli bakar koji sadrži željezo - željezo-bijeli bakar BFe30-1-1 i BFe5-1, može koristiti kao dijelovi koji rade na pomorskim brodovima i drugim jako korozivnim medijima.
Glavna uloga cinka u legurama bakra i nikla je jačanje čvrste otopine i poboljšanje otpornosti na koroziju. Cink-nikal bakar sadrži Ni između 5%-35% (wt) i Zn između 13%-45% (wt). Među njima se najviše koristi BZn15-20. Ima visoku otpornost na koroziju, dobre performanse obrade, lijepu srebrnasto bijelu boju, malu specifičnu težinu i nisku cijenu. Cink-nikal bakar se dodaje sa<2% (wt) Pb and trace amounts of selenium. (Se) and tellurium (Te) can improve processability and are suitable for manufacturing precision mechanical parts.
Topivost aluminija u legurama bakra i nikla smanjuje se s padom temperature i može se ojačati u čvrstoj otopini. Na primjer, aluminij-nikal bakar BAl13-3 i BAl16-1.5 ne samo da imaju izvrsna mehanička svojstva i otpornost na koroziju, već imaju i visoku elastičnost i otpornost na niske temperature. Na niskoj temperaturi od 90 K (-183 stupnjeva), mehanička svojstva ne samo da se ne smanjuju, već se i poboljšavaju. poboljšati!
Dodavanje Ti (titana), Zr (cirkonija), Ne (niobija), Mo i drugih elemenata legurama bakra i nikla može poboljšati performanse lijevanja legure, poboljšati mehanička svojstva pri sobnoj temperaturi i termoplastičnost, a također je koristan za zavarivanje i koroziju otpornost.
U nastavku su navedena mehanička svojstva i upotreba kupronikla za konstrukcije otporne na koroziju:
B5
Traka M, vlačna čvrstoća 220MPa, istezanje 32%
Traka Y, vlačna čvrstoća 400MPa, istezanje 10%
Koristi se za dijelove broda otporne na koroziju.
B19
Traka Y, vlačna čvrstoća 400MPa, istezanje 10%
Traka M, vlačna čvrstoća 300MPa, istezanje 25%
Traka Y, vlačna čvrstoća 400MPa, istezanje 3%
Ploča M, vlačna čvrstoća 300MPa, istezanje 30%
Ploča Y, vlačna čvrstoća 400MPa, istezanje 3%
Koristi se za precizne instrumente, dijelove instrumenata i metalne mreže i dijelove otporne na kemijsku koroziju koji rade u pari, slatkoj i morskoj vodi.
B30
Traka M, vlačna čvrstoća 380MPa
Traka Y, vlačna čvrstoća 550MPa
Ploča M, vlačna čvrstoća 380MPa, istezanje 23%
Ploča Y, vlačna čvrstoća 550MPa, istezanje 3%
Koristi se za dijelove otporne na koroziju koji rade u pari i morskoj vodi, te metalne cijevi i kondenzacijske cijevi koje rade pod visokom temperaturom i visokim tlakom.
BMn3-12
Traka M, vlačna čvrstoća 360MPa, istezanje 25%
Ploča Y, vlačna čvrstoća 360MPa, istezanje 25%
Svrha je ista kao gore.
BZn15-20
Traka M, vlačna čvrstoća 350MPa, istezanje 3,5%
Traka Y, vlačna čvrstoća 550MPa, istezanje 1,5%
Traka T, vlačna čvrstoća 650MPa, istezanje 1%
Ploča M, vlačna čvrstoća 350MPa, istezanje 3,5%
Traka Y, vlačna čvrstoća 550MPa, istezanje 2%
Ploča T, vlačna čvrstoća 650MPa, istezanje 1%
Kontrolna šipka Y, promjer 5-20 mm, vlačna čvrstoća 450 MPa, istezanje 5%
Upravljačka šipka Y, promjer 21-30 mm, vlačna čvrstoća 400 MPa, istezanje 7%
Upravljačka šipka Y, promjer 31-40 mm, vlačna čvrstoća 350 MPa, istezanje 12%
Kontrolna šipka M, vlačna čvrstoća 300MPa, istezanje 30%
Koristi se u dijelovima preciznih strojeva za instrumente, industrijskom posuđu i medicinskim strojevima.
BAl6-1.5
Ploča, vlačna čvrstoća 550MPa, istezanje 3%
Koristi se za izradu opruga i elastičnih dijelova.
2. U nastavku su predstavljena glavna fizikalna svojstva uobičajeno korištenog električnog bijelog bakra.
Jednostavni bijeli bakar B0.6
Toplinska vodljivost λ272w/(m· stupanj)
Otpornost ρ0.031×10ˉ6Ω·m
Otporni temperaturni koeficijent 0.0028/ stupanj
Jednostavan bijeli bakar B16
Koeficijent linearnog širenja 15,3×10ˉ6/ stupanj
Otpornost ρ0.223×10ˉ6Ω·m
Otporni temperaturni koeficijent 0.0028/ stupanj
Mangan bakar BMn3-12
Koeficijent linearnog širenja 16.0×10ˉ6/ stupanj
Specifična toplina c410J/kg· stupanj
Toplinska vodljivost λ22w/(m· stupanj)
Otpornost ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Otporni temperaturni koeficijent 0.00003/ stupanj
Constantan BMn40-1.5
Koeficijent linearnog širenja 14,4×10ˉ6/ stupanj
Specifična toplina c410J/kg· stupanj
Toplinska vodljivost λ21w/(m· stupanj)
Otpornost ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Otporni temperaturni koeficijent 0.00002/ stupanj
Probna bronca BMn43-0.5
Koeficijent linearnog širenja 14,4×10ˉ6/ stupanj
Toplinska vodljivost λ24w/(m· stupanj)
Otpornost ρ0.49×10ˉ6Ω·m
Otporni temperaturni koeficijent-0.00014/ stupanj
3. Toplinska obrada bijelog bakra
Aluminijski bijeli bakar BAl2-3 može se ojačati toplinskom obradom. Nakon krute otopine na 900 stupnjeva, hladnog valjanja 50%, i starenja na 550 stupnjeva, čvrstoća može doseći 800-1000MPa, a stanje krute otopine je samo 250-350MPa.
Intrakristalna segregacija ingota bijelog bakra je ozbiljna i mora se provesti homogenizacijsko žarenje. Sustav homogenizacijskog žarenja bijelog bakra je sljedeći:
B19, B30, temperatura 100-1050 stupnjeva, vrijeme 3-4h
BMn3-12, temperatura 830-870 stupnjeva, vrijeme 2-3h
BMn40-1.5, temperatura 1050-1150 stupnjeva, vrijeme 3-4h
BZn15-20, temperatura 940-970 stupnjeva, vrijeme 2-3h
Različiti postupci toplinske obrade bijelog bakra imaju velik utjecaj na njegovu učinkovitost. BMn3-12 koji se koristi za precizne instrumente treba osloboditi naprezanja i žariti kako bi se stabilizirao otpor.
BMn40-1.5 koji radi na visokim temperaturama trebao bi se kratkotrajno žariti na višoj temperaturi od 750-850 stupnjeva, hlađen vodom ili zrakom.
Cink-nikal bakar BZn15-20 koji se koristi za izradu elastičnih komponenti može se žariti na niskoj temperaturi od 325-375 stupnjeva.
Međutemperaturu žarenja (stupanj) strojno obrađenih dijelova od bijelog bakra potrebno je odgovarajuće smanjiti kako se efektivna debljina (mm) smanjuje, kao što je navedeno u nastavku:
B19, B25
750-780℃ (>5 mm) 700-750 stupnjeva (15- mm)
{{0}} stupanj (0.5-1 mm) 530-620 stupanj (<0.5mm)
BZn15-20\bmN3-12
700-750 stupnjeva (veće od 5 mm) 680-730 stupnjeva (1-5 mm)
{{0}} stupanj (0.5-1 mm) 520-600 stupanj (<0.5mm)
BAl6-1.5, BAL13-3
700-750℃ (>5 mm) 700-730 (1-5 mm)
{{0}} stupnjeva (0.5-1 mm) 550-600 stupnjeva (＜0,5 mm)
BMn40-1.5
800-850℃ (>5 mm) 750-800 stupnjeva (1-5 mm)
{{0}} stupanj (0.5-1 mm) 550-600 stupanj (<0.5mm)
Temperatura žarenja gotovih šipki i žica od bakra i nikla također varira s različitim stanjima "polutvrdih i mekih" prije žarenja, kao što je navedeno u nastavku:
BZn15-20
Šipka, polutvrdo 400-420 stupanj, meko 650-700 stupanj
Žica Φ{{0}}.3-Φ6.0, meko 650-700 stupanj
BMn3-12
Žica Φ{{0}}.3-Φ6.0, meko 500-540 stupanj
BMn40-1.5
Žica Φ{{0}}.3-Φ0,8, meka 670-680 stupnjeva
Žica Φ{{0}}.85-Φ2.0, meko 690-700 stupanj
Žica Φ2.1-Φ6.0, meka 710-730 stupnjeva
