Bok tamo! Kao dobavljača brončanih legura, često me pitaju o mehanizmima taloženja - stvrdnjavanja u ovim nevjerojatnim materijalima. Pa sam mislio uzeti malo vremena da vam to objasnim.
Za početak, razgovarajmo malo o bronci. Bronca je legura koja se prvenstveno sastoji od bakra i kositra, iako se mogu dodati i drugi elementi poput aluminija, silicija ili fosfora kako bi se poboljšala njezina svojstva. Postoji već godinama i ima širok raspon primjena, od umjetnosti i nakita do industrijskih strojeva. Možete pogledati neke od naših brončanih proizvoda, nprCijev u obliku bronce,Šipka u obliku bronce, iBrončana okrugla cijev, na našoj web stranici.
Sada, na precipitacijsko otvrdnjavanje. Ovo je postupak toplinske obrade koji se koristi za ojačavanje legura i jako dobro funkcionira s broncom. Osnovna ideja taložnog otvrdnjavanja je stvaranje sitnih čestica, ili precipitata, unutar strukture legure. Ovi precipitati djeluju poput prepreka za kretanje dislokacija (defekti u kristalnoj rešetki metala), što čini leguru tvrđom i jačom.
Proces taloženja - otvrdnjavanje u legurama bronce obično se odvija u tri glavna koraka: obrada otopinom, kaljenje i starenje.
Liječenje otopinom
Prvi korak je tretman otopinom. U ovoj se fazi brončana legura zagrijava do visoke temperature i tamo drži određeno vrijeme. Ta je temperatura obično iznad solvus linije na faznom dijagramu legure. Na ovoj visokoj temperaturi, svi elementi legure, poput kositra u slučaju bronce, otapaju se u bakrenoj matrici, tvoreći jednofaznu čvrstu otopinu. To je kao da pravite jako dobro izmiješan koktel u kojem su svi sastojci ravnomjerno raspoređeni.
Na primjer, ako imamo brončanu leguru s određenim postotkom kositra, njezino zagrijavanje tijekom obrade otopinom omogućuje atomima kositra da se ravnomjerno rasporede po bakrenoj rešetki. Ova ravnomjerna raspodjela ključna je za sljedeće korake procesa. Vrijeme i temperatura za obradu otopine ovise o specifičnom sastavu brončane legure. Različite legure će imati različita optimalna rješenja - uvjete obrade.
Gašenje
Nakon obrade otopinom, sljedeći korak je kaljenje. To uključuje brzo hlađenje legure s visoke temperature otopine - obrade na sobnu temperaturu. To obično radimo uranjanjem zagrijane legure u medij za gašenje, poput vode ili ulja. Cilj kaljenja je "zamrznuti" krutu otopinu visoke temperature na mjestu.
Kada gasimo leguru, atomi u čvrstoj otopini nemaju dovoljno vremena da se preurede. Dakle, atomi kositra koji su bili ravnomjerno raspoređeni u bakrenoj matrici tijekom tretmana otopinom ostaju tamo gdje jesu, iako su u prezasićenom stanju na sobnoj temperaturi. To je kao da fotografirate dobro izmiješan koktel i odjednom ga učvrstite.
Međutim, kaljenje ponekad može uzrokovati unutarnje naprezanje u leguri zbog brzog hlađenja. Ova naprezanja mogu dovesti do pucanja ili izobličenja legure ako se njima ne upravlja pravilno. Zato ponekad možemo koristiti kontroliraniji proces kaljenja ili ga pratiti toplinskom obradom za ublažavanje stresa.
Starenje
Posljednji korak je starenje. Ovdje se stvarno događa magija. Nakon gašenja, prezasićena čvrsta otopina je nestabilna. Tijekom starenja, legura se zagrijava na nižu temperaturu, obično između 100°C i 300°C, i tamo se drži neko vrijeme. Na ovoj nižoj temperaturi, prezasićeni atomi kositra počinju se spajati i formirati male klastere. Ovi klasteri zatim rastu u precipitate o kojima smo ranije govorili.
Kako se proces starenja nastavlja, precipitati postaju sve veći i brojniji. Veličina, oblik i raspodjela tih taloga imaju veliki utjecaj na mehanička svojstva brončane legure. U početnim fazama starenja, precipitati su vrlo mali i koherentni s bakrenom matricom. To znači da je kristalna struktura precipitata slična onoj okolne matrice i da su s njom dobro povezani.
Kako se vrijeme starenja produljuje, precipitati počinju gubiti svoju koherentnost i postaju polu-koherentni ili nekoherentni. Čvrstoća legure obično se povećava kako talog raste, ali postoji točka u kojoj može doći do prekomjernog starenja. Prekomjerno starenje se događa kada talog postane prevelik. U ovoj fazi, čvrstoća legure počinje se smanjivati jer su veliki precipitati manje učinkoviti u blokiranju kretanja dislokacija.
Optimalno vrijeme i temperatura starenja ovise o sastavu legure i željenim svojstvima. Za neke brončane legure, relativno kratko vrijeme starenja na umjerenoj temperaturi moglo bi dati najbolje rezultate, dok bi za druge moglo biti bolje dulje vrijeme starenja na nešto drugačijoj temperaturi.
Čimbenici koji utječu na taložno otvrdnjavanje brončanih legura
Nekoliko je čimbenika koji mogu utjecati na proces taloženja - otvrdnjavanje brončanih legura.
Sastav legure
Sastav brončane legure je glavni faktor. Vrsta i količina legirajućih elemenata igra veliku ulogu. Na primjer, postotak kositra u brončanoj leguri će odrediti koliko se taloga može formirati tijekom starenja. Više kositra općenito znači veći potencijal za oborine, ali postoji optimalan raspon. Ako ima previše kositra, to može dovesti do drugih problema poput stvaranja krhkih intermetalnih spojeva.
Ostali legirajući elementi također mogu utjecati. Dodavanje malih količina elemenata poput aluminija ili fosfora može promijeniti veličinu, oblik i raspodjelu taloga. Ovi elementi mogu djelovati kao mjesta nukleacije za precipitate ili utjecati na brzinu difuzije legirajućih elemenata tijekom starenja.
Parametri toplinske obrade
Vrijeme i temperatura koji se koriste u obradi otopinom, gašenju i starenju ključni su. Kao što smo ranije spomenuli, različite legure zahtijevaju različite optimalne uvjete toplinske obrade. Čak i male varijacije u ovim parametrima mogu imati veliki učinak na konačna svojstva legure. Na primjer, ako je temperatura otopine - tretmana preniska, neće se svi elementi legure pravilno otopiti, što može dovesti do neravnomjerne raspodjele taloga tijekom starenja.
Veličina zrna
Veličina zrna brončane legure također je važna. Finija veličina zrna općenito dovodi do boljeg taloženja - rezultata otvrdnjavanja. Manja zrna stvaraju više granica zrna, koja mogu djelovati kao dodatna mjesta za stvaranje taloga. Također, granice zrna mogu pomoći u ravnomjernijoj raspodjeli unutarnjih naprezanja tijekom kaljenja, smanjujući rizik od pucanja.
Prednosti taložnog otvrdnjavanja brončanih legura
Precipitacijsko otvrdnjavanje nudi nekoliko prednosti za brončane legure.
Povećana snaga i tvrdoća
Glavna prednost je značajno povećanje čvrstoće i tvrdoće. To brončanu leguru čini prikladnijom za primjene gdje je potrebna visoka čvrstoća, poput mehaničkih dijelova ili strukturnih komponenti. Na primjer, brončani zupčanik ojačan talogom moći će izdržati veća opterećenja i bolje se trošiti od netretiranog brončanog zupčanika.
Poboljšana otpornost na trošenje
Povećana tvrdoća također dovodi do bolje otpornosti na trošenje. Taloženje - manje je vjerojatno da će se očvrsnute brončane legure istrošiti trenjem, što ih čini idealnim za primjene kao što su ležajevi ili klizne komponente.
Dobra otpornost na koroziju
Osim čvrstoće i otpornosti na habanje, brončane legure očvrsle taloženjem često održavaju dobru otpornost na koroziju. Proces toplinske obrade obično ne smanjuje sposobnost legure da se odupre koroziji, što je važno za primjene u teškim uvjetima.
Ako ste zainteresirani za korištenje precipitacije - očvrsnute brončane legure za svoje projekte, voljeli bismo razgovarati s vama. Trebate liCijev u obliku bronce,Šipka u obliku bronce, iliBrončana okrugla cijev, možemo vam pružiti proizvode visoke kvalitete. Samo nam se obratite i možemo razgovarati o vašim specifičnim zahtjevima i kako vam možemo pomoći da dobijete najprikladnije legure bronce za vaše potrebe.
Reference
- Porter, DA i Easterling, KE (1992). Fazne transformacije u metalima i legurama. Chapman & Hall.
- Askeland, DR, i Phule, PP (2006). Znanost i inženjerstvo materijala. Thomson inženjerstvo.
- Davis, JR (ur.). (2001). Bakar i bakrene legure. ASM International.
