Per quanto riguarda il trattamento termico del cupronichel, verranno spiegate le proprietà meccaniche e gli usi dei gradi di cupronichel.
1. Introduzione al rame bianco
Leghe rame-nichel contenenti Ni<50% (wt) are called white copper.
Poiché i due elementi rame e nichel sono molto vicini nella tavola periodica, le loro proprietà elettrochimiche e i raggi atomici non sono molto diversi, e sono entrambi reticoli cubici a facce centrate, sono infinitamente solubili l'uno nell'altro. Il rame è non magnetico e il nichel è ferromagnetico. Nella lega binaria Cu-Ni, al diminuire del contenuto di Ni, diminuisce il punto Curie della lega. Quando il contenuto di nichel scende al 74%, il punto Curie scende a temperatura ambiente; quando il contenuto di nichel scende al 50%, il punto Curie scende al di sotto del -200 grado.
L'aggiunta di nichel al rame può migliorare significativamente la robustezza, la resistenza alla corrosione, la resistenza elettrica e le proprietà termoelettriche. Le leghe industriali di rame-nichel sono suddivise in rame bianco strutturale e rame bianco elettrico in base a diverse caratteristiche prestazionali e usi. La lega binaria rame-nichel è chiamata rame bianco semplice. Le caratteristiche eccezionali del rame bianco semplice sono la sua elevata stabilità chimica in vari mezzi corrosivi come acqua di mare, acidi organici e varie soluzioni saline, nonché eccellenti proprietà di lavorazione a freddo e a caldo. Il numero del grado di rame bianco è preceduto da "B", seguito dal contenuto di nichel (%). Il cupronichel che contiene anche altri elementi è chiamato cupronichel complesso o cupronichel speciale.
Il cupronichel contenente Mn è chiamato cupronichel al manganese, noto anche come costantana, come BMn40-1.5. La sua composizione (in peso) è 40% Ni e 1,5% Mn.
L'aggiunta di una piccola quantità di manganese o ferro al rame bianco può non solo affinare la dimensione del grano, ma anche migliorarne significativamente la resistenza alla corrosione. Pertanto, il complesso rame bianco contenente ferro - ferro-rame bianco BFe30-1-1 e BFe5-1, può essere utilizzato come parti di lavoro nelle navi marittime e in altri mezzi fortemente corrosivi.
Il ruolo principale dello zinco nelle leghe rame-nichel è quello di rafforzare la soluzione solida e migliorare la resistenza alla corrosione. Il rame zinco-nichel contiene Ni tra il 5%-35% (in peso) e Zn tra il 13%-45% (in peso). Tra questi, BZn15-20 è il più utilizzato. Ha un'elevata resistenza alla corrosione, buone prestazioni di lavorazione, un bel colore bianco argenteo, un peso specifico ridotto e un basso costo. Viene aggiunto rame zinco-nichel<2% (wt) Pb and trace amounts of selenium. (Se) and tellurium (Te) can improve processability and are suitable for manufacturing precision mechanical parts.
La solubilità dell'alluminio nelle leghe rame-nichel diminuisce al diminuire della temperatura e può essere rafforzata con una soluzione solida. Ad esempio, il rame alluminio-nichel BAl13-3 e BAl16-1.5 non solo hanno eccellenti proprietà meccaniche e resistenza alla corrosione, ma hanno anche un'elevata elasticità e resistenza alle basse temperature. Alla bassa temperatura di 90K (-183 gradi), le proprietà meccaniche non solo non diminuiscono, ma migliorano anche. migliorare!
L'aggiunta di Ti (titanio), Zr (zirconio), Ne (niobio), Mo e altri elementi alle leghe di rame-nichel può migliorare le prestazioni di fusione della lega, migliorare le proprietà meccaniche e la termoplasticità a temperatura ambiente ed è anche vantaggioso per la saldatura e la corrosione resistenza.
Di seguito sono elencate le proprietà meccaniche e gli usi del cupronichel per strutture resistenti alla corrosione:
B5
Striscia M, resistenza alla trazione 220MPa, allungamento 32%
Striscia Y, resistenza alla trazione 400MPa, allungamento 10%
Utilizzato per parti resistenti alla corrosione delle navi.
B19
Striscia Y, resistenza alla trazione 400MPa, allungamento 10%
Striscia M, resistenza alla trazione 300MPa, allungamento 25%
Striscia Y, resistenza alla trazione 400MPa, allungamento 3%
Piastra M, resistenza alla trazione 300MPa, allungamento 30%
Piastra Y, resistenza alla trazione 400MPa, allungamento 3%
Viene utilizzato per strumenti di precisione, parti di strumenti, reti metalliche e parti resistenti alla corrosione chimica che funzionano con vapore, acqua dolce e acqua di mare.
B30
Striscia M, resistenza alla trazione 380MPa
Striscia Y, resistenza alla trazione 550MPa
Piastra M, resistenza alla trazione 380MPa, allungamento 23%
Piastra Y, resistenza alla trazione 550MPa, allungamento 3%
Viene utilizzato per parti resistenti alla corrosione che funzionano con vapore e acqua di mare, tubi metallici e tubi di condensa che funzionano ad alta temperatura e alta pressione.
BM3-12
Striscia M, resistenza alla trazione 360MPa, allungamento 25%
Piastra Y, resistenza alla trazione 360MPa, allungamento 25%
Lo scopo è lo stesso di cui sopra.
BZn15-20
Striscia M, resistenza alla trazione 350MPa, allungamento 3,5%
Striscia Y, resistenza alla trazione 550MPa, allungamento 1,5%
Striscia T, resistenza alla trazione 650MPa, allungamento 1%
Piastra M, resistenza alla trazione 350MPa, allungamento 3,5%
Striscia Y, resistenza alla trazione 550MPa, allungamento 2%
Piastra T, resistenza alla trazione 650MPa, allungamento 1%
Asta di controllo Y, diametro 5-20mm, resistenza alla trazione 450MPa, allungamento 5%
Asta di controllo Y, diametro 21-30mm, resistenza alla trazione 400MPa, allungamento 7%
Asta di controllo Y, diametro 31-40mm, resistenza alla trazione 350MPa, allungamento 12%
Asta di controllo M, resistenza alla trazione 300MPa, allungamento 30%
Utilizzato in parti di macchinari di precisione per strumenti, utensili industriali e macchinari medici.
BAl6-1.5
Piastra, resistenza alla trazione 550MPa, allungamento 3%
Utilizzato per realizzare molle e parti elastiche.
2. Di seguito vengono introdotte le principali proprietà fisiche del rame bianco elettrico comunemente utilizzato.
Semplice rame bianco B0.6
Conduttività termica λ272w/(m· gradi )
Resistività ρ0.031×10ˉ6Ω·m
Coefficiente di temperatura della resistenza 0,0028/grado
Semplice rame bianco B16
Coefficiente di dilatazione lineare 15,3×10ˉ6/grado
Resistività ρ0.223×10ˉ6Ω·m
Coefficiente di temperatura della resistenza 0,0028/grado
Manganese rame BMn3-12
Coefficiente di dilatazione lineare 16,0×10ˉ6/ grado
Calore specifico c410J/kg· grado
Conducibilità termica λ22w/(m· gradi )
Resistività ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Coefficiente di temperatura della resistenza 0,00003/grado
Costantana BMn40-1.5
Coefficiente di dilatazione lineare 14,4×10ˉ6/grado
Calore specifico c410J/kg· grado
Conduttività termica λ21w/(m· gradi )
Resistività ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Coefficiente di temperatura della resistenza 0,00002/grado
Prova bronzo BMn43-0.5
Coefficiente di dilatazione lineare 14,4×10ˉ6/grado
Conducibilità termica λ24w/(m· gradi )
Resistività ρ0,49×10ˉ6Ω·m
Coefficiente di temperatura della resistenza-0,00014/grado
3. Trattamento termico del rame bianco
L'alluminio rame bianco BAl2-3 può essere rafforzato mediante trattamento termico. Dopo la soluzione solida a 900 gradi, la laminazione a freddo del 50% e l'invecchiamento a 550 gradi, la resistenza può raggiungere 800-1000MPa e lo stato della soluzione solida è solo 250-350MPa.
La segregazione intracristallina del lingotto di rame bianco è grave ed è necessario effettuare una ricottura di omogeneizzazione. Il sistema di ricottura di omogeneizzazione del rame bianco è il seguente:
B19, B30, temperatura 100-1050 gradi, ora 3-4h
BMn3-12, temperatura 830-870 gradi, ora 2-3h
BMn40-1.5, temperatura 1050-1150 gradi, ora 3-4h
BZn15-20, temperatura 940-970 gradi, ora 2-3h
Diversi processi di trattamento termico del rame bianco hanno un grande impatto sulle sue prestazioni. Il BMn3-12 utilizzato per gli strumenti di precisione deve essere sottoposto a distensione e ricottura per stabilizzare la resistenza.
BMn40-1.5 che funziona a temperature elevate deve essere ricotto a breve termine a una temperatura più elevata di 750-850 gradi, raffreddato ad acqua o ad aria.
Il rame zinco-nichel BZn15-20 utilizzato per realizzare componenti elastici può essere ricotto a una bassa temperatura di 325-375 gradi.
La temperatura di ricottura intermedia (gradi) delle parti lavorate in rame bianco deve essere opportunamente ridotta al diminuire dello spessore effettivo (mm), come elencato di seguito:
B19, B25
750-780℃ (>5 mm) 700-750 gradi (15- mm)
{{0}} gradi (0,5-1mm) 530-620 gradi (<0.5mm)
BZn15-20\bmN3-12
700-750 gradi (maggiore di 5 mm) 680-730 gradi (1-5 mm)
{{0}} gradi (0,5-1mm) 520-600 gradi (<0.5mm)
BAl6-1.5, BAl13-3
700-750℃ (>5 mm) 700-730 (1-5 mm)
{{0}} gradi (0.5-1mm) 550-600 gradi (<0,5 mm)
BMn40-1.5
800-850℃ (>5 mm) 750-800 gradi (1-5 mm)
{{0}} gradi (0,5-1mm) 550-600 gradi (<0.5mm)
La temperatura di ricottura delle barre e dei fili di rame-nichel finiti varia anche con i diversi stati di "semiduro e morbido" prima della ricottura, come elencato di seguito:
BZn15-20
Barra, semidura 400-420 grado, morbida 650-700 grado
Filo Φ{{0}}.3-Φ6.0, morbido 650-700 gradi
BM3-12
Filo Φ{{0}}.3-Φ6.0, morbido 500-540 gradi
BMn40-1.5
Filo Φ{{0}}.3-Φ0,8, morbido 670-680 gradi
Filo Φ{{0}}.85-Φ2.0, morbido 690-700 gradi
Filo Φ2.1-Φ6.0, morbido 710-730 grado
