השפעת יסודות סגסוגת על ברונזה פח

השפעת יסודות סגסוגת על ברונזה פח

ברונזה פח היא סגסוגת נחושת עם נחושת כיסוד הבסיס ופח כיסוד העיקרי. ישנן דרגות רבות של סגסוגת ברונזה פח, המתאימות לשימוש בתנאי עבודה שונים. ההבדל בין הציונים נעוץ בכמויות ההוספה השונות של האלמנטים. כמויות שונות של אלמנטים יכולים לגרום לסגסוגת ברונזה פח להשיג תכונות שונות ולהתאים לדרישות שימוש שונות. להלן נציג בפירוט את ההשפעות של תוספות אלמנטים שונות על הביצועים של ברונזה פח.

זרחן פ

1. תכולת הזרחן של ברונזה בדיל בדרך כלל אינה עולה על 0.45%. כאשר תכולת הזרחן גדולה מ-0.5%, התגובה האוטקטית-פריטקטונית L+ +Cu3P תתרחש בסביבות 637, ותגרום לשבירות חמה. כאשר תכולת הזרחן בסגסוגת גדולה מ-0.3%, יופיע בארגון אוקטיקה המורכבת מנחושת ופוספיד נחושת (Cu3P).

2. זרחן הוא מסיר חמצון יעיל לסגסוגות נחושת ומשפר את הנזילות של ברונזה פח. החיסרון הוא להגביר את ההפרדה ההפוכה של המטיל.

3. לגודל הגרגר של החומר לפני עבודה קרה ולחישול בטמפרטורה נמוכה (180~300) לאחר העיבוד יש השפעה רבה על התכונות המכניות של ברונזה פח-זרחנית. כאשר גודל הגרגיר קטן, החוזק, הקשיות, מודול האלסטי וחוזק העייפות של החומר גבוהים מאלה של חומר הגרגר הגס, אך הפלסטיות מעט נמוכה יותר. 4. לאחר חישול ברונזה פח-זרחן בעיבוד קר ב-200~260 למשך 1~2h, החוזק, הפלסטיות, גבול האלסטית ומודול האלסטי שלו משתפרים, וניתן גם לשפר את היציבות האלסטית.

אבץ Zn

1. אבץ הוא אחד ממרכיבי הסגסוג של ברונזה פח, ולאבץ יש מסיסות גדולה בתמיסה המוצקה של ברונזה פח. לכן, ברונזה מעובדת Cu-Sn-Zn היא פתרון מוצק חד פאזי. Zn משפר את נזילות הסגסוגת, מצמצם את טווח טמפרטורת ההתגבשות ומפחית הפרדה הפוכה, אך אין לו השפעה משמעותית על המבנה והתכונות שלה.

2. התוכן של Zn בברונזה מפח מעובד הוא בדרך כלל לא יותר מ-5%.

עופרת Pb

1. תכולת Pb בברונזה פח אינה עולה על 5%. הוא אינו מתמוסס בשלב ומתקיים במצב חופשי. הוא מופץ בין דנדריטים כחלקיקים שחורים, אך הפיזור אינו אחיד.

2. Pb יכול להפחית את מקדם החיכוך של ברונזה פח, לשפר את עמידות הבלאי ולהגדיל את יכולת העיבוד, אך להפחית מעט את התכונות המכניות של הסגסוגת.

מנגן מנגן

1. Mn הוא אחד הזיהומים המזיקים של ברונזה בדיל, ועל התוכן שלו להיות בפיקוח קפדני ולא יעלה על 0.002%. 2. מנגן מתחמצן בקלות ליצירת תחמוצות, מה שמפחית את נזילות ההמסה של הסגסוגת, ולאחר התמצקות הוא מתפזר על גבולות התבואה, מחליש את הקשר הבין-גבישי ומפחית את החוזק.

ברזל פה

Fe היא טומאה של ברונזה בדיל, עם תכולה מקסימלית של 0.05%. יש לו השפעה של זיקוק גרגרים, עיכוב תהליך ההתגבשות מחדש ושיפור החוזק והקשיחות. עם זאת, התוכן לא יעלה על ערך הגבול, אחרת ייווצר יותר מדי פאזה עשירה בברזל, מה שמפחית את עמידות הקורוזיה ואת ביצועי התהליך של הסגסוגת.

אלומיניום אל, מגנזיום Mg, סיליקון סי

1. ניתן להמיס כמות קטנה בתמיסה המוצקה כדי לשפר את התכונות המכניות של הסגסוגת, אך במהלך תהליך ההיתוך קל לחמצן לייצור תחמוצות עקשן, ובכך להפחית את נזילות וחוזק של ברונזה פח.

2. תכולת האלומיניום בברונזה Sn לא צריכה להיות גדולה מ-0.002%, ויש גם לשלוט בקפדנות על תכולת Mg, מכיוון שהתחמוצות שלהם יפחיתו את חוזק הסגסוגת ואת נזילות ההיתוך . כמה ברונזה מפח המכילים Al ו-Mg פותחו בחו"ל, אשר לא רק בעלות חוזק גבוה, אלא גם עמידות טובה בפני קורוזיה. לדוגמה, לסגסוגת Cu-5Sn-7Al יש עמידות וחוזק בפני קורוזיה גבוהים, ול-Cu-5Sn-1Mg פח ברונזה יש חוזק של 900 MPa ו-30 HRC לאחר טיפול הזדקנות, ומוליכות של 30% ~ 35% IACS, אשר ניתן להשתמש בהם לייצור רכיבים בעלי חוזק גבוה, עמידות גבוהה בפני קורוזיה ומוליכות טובה.