Wie Kupferlegierungen in Nordamerika klassifiziert werden
In der nordamerikanischen Praxis werden Kupferlegierungen nach dem einheitlichen Nummerierungssystem klassifiziert, das in ASTM E527 und SAE J1086 beschrieben ist. Jede Legierung erhält eine fünfstellige Nummer, der der Buchstabe C vorangestellt ist: Knetlegierungen liegen im Allgemeinen im Bereich von C10000 bis C79999 und Gusslegierungen im Bereich von C80000 bis C99999. Innerhalb dieser Zahl verweisen die zweite und dritte Ziffer auf die Legierungsfamilie, sodass C5xxxx Zinnbronzen und Phosphorbronzen abdeckt, C6xxxx Aluminiumbronzen und Nickel-Aluminiumbronzen abdeckt, C7xxxx Kupfer-Nickel abdeckt und die Blöcke C8xxxx und C9xxxx Gusslegierungen abdecken. Ein Käufer, der C93200 liest, weiß daher sofort, dass es sich bei dem Material um eine gegossene bleihaltige Zinnbronze handelt, und ein Designer, der C51000 schreibt, verlangt eine bearbeitete 5 %ige Zinn-Phosphor-Bronze. Über dem Nummerierungssystem stehen Produktnormen: ASTM B22 umfasst Bronzegussteile, ASTM B584 Kupferlegierungs-Sandgussteile für allgemeine Anwendungen, ASTM B505/B505M Kupferlegierungs-Stranggussteile, ASTM B148 Aluminiumbronze-Sandgussteile, ASTM B62 Manganbronze, ASTM B271 Kupferbasislegierungs-Schleudergussteile und ASTM B824 allgemeine Anforderungen. Europäische Käufer arbeiten nach EN 1412 für die Nummerierung und EN 1982 für Barren und Gussteile, während dieselben Familien in China durch GB/T 1176 für gegossene Kupferlegierungen und GB/T 5231 für Knetgüten abgedeckt werden.
Die Bronzefamilien und was sie auszeichnet
Zinnbronze: Zinn ist der Hauptzusatz, normalerweise 3-14 %. Gussformen bieten ein hervorragendes Gleitverhalten und werden für Schneckenräder, Zahnräder und schwere Lager verwendet.
Phosphorbronze: mit 0,03–0,35 % Phosphor desoxidierte Zinnbronze, geliefert als C51000 oder C52100 gemäß ASTM B103/B103M für Federn, Kontakte und Unterlegscheiben.
Aluminiumbronze: 6–12 % Aluminium mit Eisen- und Nickelzusätzen, was die höchste Festigkeit und beste Seewasserbeständigkeit in der Familie ergibt.
Siliziumbronze: bis zu etwa 6 % Silizium, bekannt für Gießbarkeit, saubere Oberflächenbeschaffenheit und Verwendung in Pumpen- und Ventilgehäusen.
Manganbronze: bis zu etwa 3 % Mangan auf Kupfer-Zinkbasis, stoßfest und häufig für Schiffspropeller und schwere Ventilteile verwendet.
Bleihaltige Lagerbronze: 6-8 % Blei mit Zinn, was die geringe Reibung und Einbettbarkeit gewährleistet, die für unzugängliche Lager und Buchsen erforderlich sind.
Kupfernickel und Nickelbronze: Nickelzusätze von etwa 2 % bis 30 %, die erste Wahl für Chlorid- und Meerwasseranwendungen.
Wismutbronze: 1-6 % Wismut als bleifreier Ersatz, der die Bearbeitbarkeit beibehält und die Duktilität und Wärmeleitfähigkeit verbessert.
Zusammensetzungs- und Eigenschafts-Benchmarks
| UNS-Klasse | Typische Komposition | Minimale Zugfestigkeit | Mindestertrag | Verlängerung |
|---|---|---|---|---|
| C83600 (Rotguss) | Sn 4–6 %, Pb 4–6 %, Zn 4–6 %, Rest Cu | 248 MPa | 124 MPa | 15 % |
| C93200 (Lagerbronze) | Sn 6,3–7,5 %, Pb 6,3–7,5 %, Zn 1,5–4,0 % | 240 MPa | 145 MPa | 15 % |
| C95400 (Aluminiumbronze) | Al 10-11,5 %, Fe 3-5 %, Ni 1,5 % max | 585 MPa | 240 MPa | 12 % |
Bei den oben genannten Zahlen handelt es sich um Mindestwerte, die für Gussmaterial gemäß ASTM B584, ASTM B505/B505M bzw. ASTM B148 angegeben sind; Stranggussprodukte weisen normalerweise eine feinere Körnung und eine etwas höhere und gleichmäßigere Festigkeit auf als Sandgussprodukte derselben Analyse. Aluminiumbronze C95400 ist nicht im üblichen Sinne wärmebehandelbar, reagiert jedoch auf eine Vergütungsbehandlung, wenn maximale Härte erforderlich ist.
Die richtige Familie für die Aufgabe auswählen
Die Auswahl beginnt mit dem Fehlermodus und nicht mit dem Legierungsnamen. Wenn das Risiko adhäsiver Abnutzung besteht und eine weiche, einbettbare Matrix benötigt wird, ist bleihaltige Zinnbronze C93200 oder C83600 die wirtschaftliche Antwort. Wenn das Risiko eines Chloridangriffs oder einer Erosion durch schnelles Meerwasser besteht, übernimmt Aluminiumbronze C95400 oder eine Kupfernickelsorte die Oberhand, da sich ein schützender Aluminium- oder Nickeloxidfilm schneller wieder aufbaut, als die Strömung ihn ablösen kann. Wenn das Risiko einer mechanischen Überlastung in Kombination mit Stößen besteht, wird Manganbronze in den Propeller- und Ventilfamilien bevorzugt, da sie sich verformt, bevor sie bricht. Wo elektrische Übergangswiderstände und Federverhalten dominieren, werden die Phosphorknetbronzen anstelle einer Gusslegierung eingesetzt.
Bestellung und Qualitätskontrolle für Guss- und Schmiedebronze
Ein Bronzegussauftrag sollte den Gussprozess, das Muster und die Bearbeitungszugabe, den Lieferzustand, die Abnahmeprüfungen und die Dokumentation festlegen. Sand-, Schalen-, Fein- und Schleuderguss erzeugen unterschiedliche Kornstrukturen und unterschiedliche Porositätsrisiken, daher ist der Prozess Teil der Spezifikation und keine Präferenz des Lieferanten. Typische Abnahmeprüfungen sind Zugprüfungen nach ASTM E8, Härteprüfungen nach ASTM E18, chemische Analysen und zerstörungsfreie Prüfungen wie Flüssigkeitseindringprüfungen oder Röntgenprüfungen für druckführende Teile. Bearbeitungszugaben von 1,5–4 mm pro Seite sind bei Sandgussteilen normal, und Maßtoleranzen sollten sich auf die Zeichnung und nicht auf eine allgemeine Tabelle beziehen. Ein Mühlen- oder Gießereizertifikat nach EN 10204 3.1 mit Rückverfolgbarkeit der Schmelzennummer ist die normale Dokumentationsbasis für Exportsendungen.
Häufig gestellte Fragen
F: Wie kann ich auf einer Zeichnung eine gegossene Bronze von einer bearbeiteten Bronze unterscheiden?
A: Schauen Sie sich die UNS-Nummer an: Knetlegierungen liegen normalerweise zwischen C10000 und C79999, Gusslegierungen zwischen C80000 und C99999, daher weist die Bezeichnung C9xxxx immer auf einen Guss hin.
F: Welche Güteklasse ist die Standardeinstellung für Mehrzwecklager-?
A: C93200 ist die standardmäßige bleihaltige Zinnbronze für Lager und Buchsen und bietet eine Mindestzugfestigkeit von etwa 240 MPa bei geringer Reibung und guter Einbettbarkeit bei leichter bis mittlerer Belastung.
F: Was ist die stärkste herkömmliche Gussbronze?
A: Aluminiumbronze C95400 erreicht im Sandguss gemäß ASTM B148 eine Mindestzugfestigkeit von 585 MPa und eine Mindeststreckgrenze von 240 MPa, kombiniert mit der besten Meerwasserbeständigkeit der Gussfamilie.
F: Definiert die UNS-Nummer die Zusammensetzung?
A: Die UNS-Nummer ist nur eine Bezeichnung; Die Zusammensetzungsgrenzen und Eigenschaftsanforderungen ergeben sich aus der Produktnorm wie ASTM B584 oder ASTM B148. Daher müssen bei der Bestellung sowohl die C--Nummer als auch die Norm angegeben werden.
F: Welche Unterlagen sollten einer Export-Bronzelieferung beiliegen?
A: Ein Analysezertifikat, das die Wärmezahl mit der Chemie verknüpft, mechanische Testergebnisse gemäß ASTM E8 und ASTM E18, zerstörungsfreie Testberichte, sofern angegeben, und eine Konformitätsbescheinigung gemäß EN 10204 3.1.
