Med hensyn til varmebehandlingen af cupronickel vil de mekaniske egenskaber og anvendelser af cupronickel-kvaliteter blive forklaret.
1. Introduktion til hvidt kobber
Kobber-nikkel-legeringer indeholdende Ni<50% (wt) are called white copper.
Da de to grundstoffer kobber og nikkel er meget tætte i det periodiske system, er deres elektrokemiske egenskaber og atomradius ikke meget forskellige, og de er begge fladecentrerede kubiske gitter, de er uendeligt opløselige i hinanden. Kobber er ikke-magnetisk, og nikkel er ferromagnetisk. I Cu-Ni binær legering, når Ni-indholdet falder, falder Curie-punktet af legeringen. Når nikkelindholdet falder til 74%, falder Curie-punktet til stuetemperatur; når nikkelindholdet falder til 50 %, falder Curie-punktet til under -200 grad.
Tilføjelse af nikkel til kobber kan forbedre styrke, korrosionsbestandighed, elektrisk modstand og termoelektriske egenskaber markant. Industrielle kobber-nikkel-legeringer er opdelt i strukturelt hvidt kobber og elektrisk hvidt kobber baseret på forskellige ydeevneegenskaber og anvendelser. Den binære kobber-nikkel-legering kaldes simpelt hvidt kobber. De enestående egenskaber ved simpelt hvidt kobber er dets høje kemiske stabilitet i forskellige ætsende medier såsom havvand, organiske syrer og forskellige saltopløsninger og fremragende kolde og varme bearbejdningsegenskaber. Det hvide kobberkvalitetsnummer står foran "B", efterfulgt af nikkelindholdet (%). Cupronickel, der også indeholder andre elementer, kaldes kompleks cupronickel eller speciel cupronickel.
Cupronickel indeholdende Mn kaldes mangan cupronickel, også kendt som konstantan, såsom BMn40-1.5. Dens sammensætning (vægt) er 40% Ni og 1,5% Mn.
Tilføjelse af en lille mængde mangan eller jern til hvidt kobber kan ikke kun forfine kornstørrelsen, men også betydeligt forbedre dens korrosionsbestandighed. Derfor kan det jernholdige komplekse hvide kobber - jern-hvidt kobber BFe30-1-1 og BFe5-1 bruges som dele, der arbejder i søgående skibe og andre stærkt ætsende medier.
Zinks hovedrolle i kobber-nikkel-legeringer er fast opløsning, der styrker og forbedrer korrosionsbestandigheden. Zink-nikkel kobber indeholder Ni mellem 5 %-35 % (vægt) og Zn mellem 13 %-45 % (vægt). Blandt dem er BZn15-20 den mest udbredte. Det har høj korrosionsbestandighed, god behandlingsydelse, smuk sølvfarvet hvid farve, lille vægtfylde og lave omkostninger. Zink-nikkel kobber tilsættes<2% (wt) Pb and trace amounts of selenium. (Se) and tellurium (Te) can improve processability and are suitable for manufacturing precision mechanical parts.
Opløseligheden af aluminium i kobber-nikkel-legeringer falder, når temperaturen falder og kan styrkes i fast opløsning. For eksempel har aluminium-nikkel kobber BAl13-3 og BAl16-1.5 ikke kun fremragende mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed, men har også høj elasticitet og lav temperaturbestandighed. Ved en lav temperatur på 90K (-183 grad ) formindskes de mekaniske egenskaber ikke blot, men forbedres også. forbedre!
Tilføjelse af Ti (titanium), Zr (zirconium), Ne (niobium), Mo og andre elementer til kobber-nikkel-legeringer kan forbedre legeringens støbeydeevne, forbedre stuetemperatur mekaniske egenskaber og termoplasticitet og er også gavnlig for svejsning og korrosion modstand.
Nedenfor er de mekaniske egenskaber og anvendelser af cupronickel til korrosionsbestandige strukturer:
B5
Strip M, trækstyrke 220MPa, forlængelse 32%
Strip Y, trækstyrke 400MPa, forlængelse 10%
Anvendes til skibskorrosionsbestandige dele.
B19
Strip Y, trækstyrke 400MPa, forlængelse 10%
Strip M, trækstyrke 300MPa, forlængelse 25%
Strip Y, trækstyrke 400MPa, forlængelse 3%
Plade M, trækstyrke 300MPa, forlængelse 30%
Plade Y, trækstyrke 400MPa, forlængelse 3%
Det bruges til præcisionsinstrumenter, instrumentdele og metalnet og kemisk korrosionsbestandige dele, der fungerer i damp, ferskvand og havvand.
B30
Strip M, trækstyrke 380MPa
Strip Y, trækstyrke 550MPa
Plade M, trækstyrke 380MPa, forlængelse 23%
Plade Y, trækstyrke 550MPa, forlængelse 3%
Det bruges til korrosionsbestandige dele, der arbejder i damp og havvand, og metalrør og kondenseringsrør, der arbejder under høj temperatur og højt tryk.
BMn3-12
Strip M, trækstyrke 360MPa, forlængelse 25%
Plade Y, trækstyrke 360MPa, forlængelse 25%
Formålet er det samme som ovenfor.
BZn15-20
Strip M, trækstyrke 350 MPa, forlængelse 3,5 %
Strip Y, trækstyrke 550 MPa, forlængelse 1,5 %
Strip T, trækstyrke 650MPa, forlængelse 1%
Plade M, trækstyrke 350MPa, forlængelse 3,5%
Strip Y, trækstyrke 550MPa, forlængelse 2%
Plade T, trækstyrke 650MPa, forlængelse 1%
Styrestang Y, diameter 5-20mm, trækstyrke 450 MPa, forlængelse 5 %
Styrestang Y, diameter 21-30mm, trækstyrke 400MPa, forlængelse 7 %
Styrestang Y, diameter 31-40mm, trækstyrke 350 MPa, forlængelse 12 %
Kontrolstang M, trækstyrke 300MPa, forlængelse 30%
Anvendes i instrumentpræcisionsmaskineri, industrielle redskaber og medicinske maskiner.
BAl6-1.5
Plade, trækstyrke 550MPa, forlængelse 3%
Bruges til at lave fjedre og elastiske dele.
2. De vigtigste fysiske egenskaber ved almindeligt anvendt elektrisk hvidt kobber er introduceret nedenfor.
Simpelt hvidt kobber B0.6
Termisk ledningsevne λ272w/(m· grad )
Resistivitet ρ0.031×10ˉ6Ω·m
Modstandstemperaturkoefficient 0.0028/grad
Enkel hvid kobber B16
Lineær ekspansionskoefficient 15,3×10ˉ6/ grad
Resistivitet ρ0.223×10ˉ6Ω·m
Modstandstemperaturkoefficient 0.0028/grad
Mangan kobber BMn3-12
Lineær ekspansionskoefficient 16.0×10ˉ6/ grad
Specifik varme c410J/kg· grad
Termisk ledningsevne λ22w/(m· grad )
Resistivitet ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Modstandstemperaturkoefficient 0.00003/grad
Constantan BMn40-1.5
Lineær ekspansionskoefficient 14,4×10ˉ6/ grad
Specifik varme c410J/kg· grad
Termisk ledningsevne λ21w/(m· grad )
Resistivitet ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Modstandstemperaturkoefficient 0.00002/grad
Test bronze BMn43-0.5
Lineær ekspansionskoefficient 14,4×10ˉ6/ grad
Termisk ledningsevne λ24w/(m· grad )
Resistivitet ρ0.49×10ˉ6Ω·m
Modstandstemperaturkoefficient-0.00014/grad
3. Varmebehandling af hvidt kobber
Aluminium hvid kobber BAl2-3 kan forstærkes ved varmebehandling. Efter fast opløsning ved 900 grader, koldvalsning 50 % og ældning ved 550 grader, kan styrken nå 800-1000MPa, og den faste opløsnings tilstand er kun 250-350MPa.
Intrakrystaladskillelsen af den hvide kobberbarre er alvorlig, og homogeniseringsudglødning skal udføres. Homogeniseringsudglødningssystemet af hvidt 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
Forskellige varmebehandlingsprocesser af hvidt kobber har stor indflydelse på dets ydeevne. BMn3-12, der bruges til præcisionsinstrumenter, skal være spændingsaflastet og udglødet for at stabilisere modstanden.
BMn40-1.5, der arbejder ved høje temperaturer, bør korttidsudglødet ved en højere temperatur på 750-850 grader, vandkølet eller luftkølet.
Zink-nikkel kobber BZn15-20, der bruges til at fremstille elastiske komponenter, kan udglødes ved en lav temperatur på 325-375 grader.
Den mellemliggende udglødningstemperatur (grad) af hvide kobberbearbejdede dele skal reduceres passende, efterhånden som den effektive tykkelse (mm) falder, som angivet nedenfor:
B19, B25
750-780℃ (>5 mm) 700-750 grader (15- mm)
{{0}} grad (0.5-1mm) 530-620 grad (<0.5mm)
BZn15-20\bmN3-12
700-750 grad (større end 5 mm) 680-730 grad (1-5 mm)
{{0}} grad (0.5-1mm) 520-600 grad (<0.5mm)
BAl6-1.5, BAl13-3
700-750℃ (>5 mm) 700-730 (1-5 mm)
{{0}} grader (0.5-1 mm) 550-600 grader (＜0,5 mm)
BMn40-1.5
800-850℃ (>5 mm) 750-800 grader (1-5 mm)
{{0}} grad (0.5-1mm) 550-600 grad (<0.5mm)
Udglødningstemperaturen af færdige kobber-nikkel stænger og tråde varierer også med de forskellige tilstande af "halvhård og blød" før udglødning, som anført nedenfor:
BZn15-20
Bar, halvhård 400-420 grad, blød 650-700 grad
Ledning Φ{{0}}.3-Φ6.0, blød 650-700 grad
BMn3-12
Ledning Φ{{0}}.3-Φ6.0, blød 500-540 grad
BMn40-1.5
Ledning Φ{{0}}.3-Φ0,8, blød 670-680 grad
Ledning Φ{{0}}.85-Φ2.0, blød 690-700 grad
Ledning Φ2.1-Φ6.0, blød 710-730 grad
