Einfluss von Legierungselementen auf Zinnbronze
Zinnbronze ist eine Kupferlegierung mit Kupfer als Basiselement und Zinn als Hauptelement. Es gibt viele Sorten von Zinnbronzelegierungen, die für den Einsatz unter unterschiedlichen Arbeitsbedingungen geeignet sind. Der Unterschied zwischen den Sorten liegt in den unterschiedlichen Zugabemengen der Elemente. Durch unterschiedliche Zugabemengen der Elemente kann die Zinnbronzelegierung unterschiedliche Eigenschaften erreichen und für unterschiedliche Einsatzanforderungen eingesetzt werden. Im Folgenden werden wir die Auswirkungen verschiedener Elementzugaben auf die Leistung von Zinnbronze im Detail vorstellen.
Phosphor P
1. Der Phosphorgehalt von Zinnbronze übersteigt im Allgemeinen nicht 0,45 %. Wenn der Phosphorgehalt größer als 0,5 % ist, tritt bei etwa 637 die eutektisch-peritektonische Reaktion L+ +Cu3P auf, die zu Heißsprödigkeit führt. Wenn der Phosphorgehalt der Legierung größer als 0,3 % ist, tritt in der Organisation ein Eutektikum aus Kupfer und Kupferphosphid (Cu3P) auf.
2. Phosphor ist ein wirksames Desoxidationsmittel für Kupferlegierungen und verbessert die Fließfähigkeit von Zinnbronze. Der Nachteil besteht darin, dass die umgekehrte Entmischung des Barrens zunimmt.
3. Die Korngröße des Materials vor der Kaltbearbeitung und das Niedertemperaturglühen (180–300) nach der Bearbeitung haben großen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der Zinn-Phosphor-Bronze. Bei kleiner Korngröße sind Festigkeit, Härte, Elastizitätsmodul und Dauerfestigkeit des Materials höher als bei grobkörnigem Material, die Plastizität ist jedoch etwas geringer. 4. Nachdem kaltverarbeitete Zinn-Phosphor-Bronze 1–2 Stunden lang bei 200–260 geglüht wurde, verbessern sich Festigkeit, Plastizität, Elastizitätsgrenze und Elastizitätsmodul, und auch die elastische Stabilität kann verbessert werden.
Zink Zn
1. Zink ist eines der Legierungselemente von Zinnbronze und weist eine hohe Löslichkeit in der festen Lösung von Zinnbronze auf. Daher ist Cu-Sn-Zn-verarbeitete Bronze eine einphasige feste Lösung. Zn verbessert die Fließfähigkeit der Legierung, verengt den Kristallisationstemperaturbereich und verringert die umgekehrte Entmischung, hat jedoch keinen signifikanten Einfluss auf ihre Struktur und Eigenschaften.
2. Der Zn-Gehalt in verarbeiteter Zinnbronze beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 5 %.
Blei Pb
1. Der Bleigehalt in Zinnbronze überschreitet 5 % nicht. Es ist nicht in der Phase gelöst und liegt in freiem Zustand vor. Es ist als schwarze Partikel zwischen Dendriten verteilt, die Verteilung ist jedoch ungleichmäßig.
2. Pb kann den Reibungskoeffizienten von Zinnbronze verringern, die Verschleißfestigkeit verbessern und die Bearbeitbarkeit erhöhen, die mechanischen Eigenschaften der Legierung jedoch leicht verringern.
Mangan Mn
1. Mn ist eine der schädlichen Verunreinigungen von Zinnbronze. Sein Gehalt sollte streng kontrolliert werden und 0,002 % nicht überschreiten. 2. Mangan oxidiert leicht zu Oxiden, wodurch die Fließfähigkeit der Legierungsschmelze verringert wird. Nach der Verfestigung verteilt es sich an den Korngrenzen, schwächt die interkristalline Bindung und verringert die Festigkeit.
Eisen Fe
Fe ist eine Verunreinigung von Zinnbronze mit einem maximalen Gehalt von 0,05 %. Es hat die Wirkung, die Körner zu verfeinern, den Rekristallisationsprozess zu verzögern und Festigkeit und Härte zu verbessern. Der Gehalt darf jedoch den Grenzwert nicht überschreiten, da sich sonst zu viel eisenreiche Phase bildet, was die Korrosionsbeständigkeit und die Prozessleistung der Legierung verringert.
Aluminium Al, Magnesium Mg, Silizium Si
1. Eine kleine Menge kann in der festen Lösung gelöst werden, um die mechanischen Eigenschaften der Legierung zu verbessern, aber während des Schmelzvorgangs oxidiert es leicht und es entstehen feuerfeste Oxide, wodurch die Fließfähigkeit und Festigkeit der Zinnbronze verringert wird.
2. Der Aluminiumgehalt in Sn-Bronze sollte nicht höher als 0,002 % sein, und der Mg-Gehalt sollte ebenfalls streng kontrolliert werden, da ihre Oxide die Festigkeit der Legierung und die Fließfähigkeit der Schmelze verringern. Im Ausland wurden einige Zinnbronzen entwickelt, die Al und Mg enthalten und nicht nur eine hohe Festigkeit, sondern auch eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Beispielsweise weist die Cu-5Sn-7Al-Legierung eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit auf, und Cu-5Sn-1Mg-Zinnbronze hat nach der Alterungsbehandlung eine Festigkeit von 900 MPa und 30 HRC sowie eine Leitfähigkeit von 30 % bis 35 % IACS, die zur Herstellung von Komponenten mit hoher Festigkeit, hoher Korrosionsbeständigkeit und guter Leitfähigkeit verwendet werden kann.
