Come fornitore di getti in lega di rame, ho trascorso un sacco di tempo a gestire questi prodotti e conoscere ciò che li fa spuntare. Una delle proprietà più importanti su cui teniamo sempre d'occhio è la durezza dei getti in lega di rame. Non è solo un numero casuale; Colpisce il modo in cui il casting si esibirà in diverse applicazioni. Quindi, tuffiamoci nei fattori che possono influenzare la durezza di questi getti.
Composizione in lega
Il primo e probabilmente il fattore più ovvio è la composizione in lega. Diversi elementi vengono aggiunti al rame per creare vari tipi di leghe di rame e ogni elemento porta il proprio set di proprietà.
Zinco in getti di ottone
Quando si tratta diGetti di ottone, lo zinco è l'elemento di lega principale. L'ottone è fondamentalmente una lega di rame e zinco. Con l'aumentare della percentuale di zinco, la durezza del casting di ottone aumenta. Gli atomi di zinco sono più piccoli degli atomi di rame e quando vengono aggiunti al reticolo di rame, creano un effetto di rafforzamento della soluzione solido. Ciò significa che gli atomi di zinco interrompono la disposizione regolare degli atomi di rame, rendendo più difficile la spostamento per le lussazioni (difetti nella struttura cristallina). Di conseguenza, l'ottone diventa più duro e più resistente alla deformazione.
Silicio in getti di bronzo in silicio
InCasting di bronzo in silicio, Il silicio è l'elemento in lega chiave. Il silicio forma composti intermetallici con rame. Questi composti sono molto duri e fungono da ostacoli al movimento delle dislocazioni nella struttura cristallina. La presenza di questi composti intermetallici duri aumenta significativamente la durezza del casting di bronzo al silicio. Inoltre, il silicio aiuta a migliorare la fluidità della lega fusa durante il casting, che può portare a una microstruttura più uniforme e una migliore distribuzione generale di durezza.
Altri elementi in lega
Ci sono anche altri elementi come stagno, nichel e alluminio che possono essere aggiunti alle leghe di rame. La stagno è comunemente usato nelle leghe di bronzo. Forma una soluzione solida con rame e contribuisce anche al rafforzamento della soluzione solida. Il nichel può migliorare la resistenza e la durezza delle leghe di rame, specialmente in applicazioni ad alta temperatura. L'alluminio forma uno strato di ossido duro sulla superficie della fusione, che non solo fornisce resistenza alla corrosione ma aggiunge anche alla durezza complessiva della lega.
Trattamento termico
Il trattamento termico è un altro fattore cruciale che può avere un grande impatto sulla durezza dei getti in lega di rame.
Ricottura
La ricottura è un processo di trattamento del calore in cui la fusione viene riscaldata a una temperatura specifica e quindi raffreddata lentamente. Questo processo viene utilizzato principalmente per alleviare le sollecitazioni interne nella fusione che vengono generate durante la solidificazione e la lavorazione. La ricottura può anche essere utilizzata per ammorbidire il casting. Quando viene ricotta una fusione in lega di rame, le dislocazioni nella struttura cristallina possono riorganizzarsi e annientarsi l'un l'altro. Ciò riduce la resistenza alla deformazione e la fusione diventa più morbida.
Spegnimento e tempera
L'estinzione comporta il riscaldamento della fusione ad alta temperatura e quindi il raffreddarla rapidamente. Ciò può portare alla formazione di una soluzione solida sovrasaturata in lega. Il raffreddamento rapido intrappola gli elementi in lega nel reticolo di rame, impedendo loro di formare composti stabili. Questo crea una struttura elevata e dura. Tuttavia, i getti estinti sono spesso molto fragili. Per ridurre la fragilità, viene effettuato il temperamento. Il temperamento è un processo in cui la fusione estinta viene riscaldata a una temperatura più bassa e quindi raffreddata. Ciò consente di sollevare alcune delle sollecitazioni interne e la microstruttura di diventare più stabile, risultando in un casting che ha un buon equilibrio di durezza e tenacità.
Processo di fusione
Il modo in cui viene effettuato il casting può anche influire sulla sua durezza.
Tasso di solidificazione
Il tasso di solidificazione della lega di rame fuso è molto importante. Quando la lega fusa si raffredda rapidamente, i cereali nel casting sono più piccoli. I cereali più piccoli significano che ci sono più confini del grano nel casting. I confini del grano fungono da ostacoli al movimento delle dislocazioni, quindi un casting con grani più piccoli è generalmente più difficile. Ad esempio, in Die - Casting, la lega fusa è forzata in una cavità da dado e si raffredda rapidamente. Ciò si traduce in un casting con una microstruttura a grana fine e una durezza relativamente alta.
Porosità
La porosità in un casting può ridurne la durezza. La porosità è la presenza di piccoli fori o vuoti nella fusione, che può essere causata dall'intrappolamento del gas, dal restringimento durante la solidificazione o nel gate e riserie impropri. Questi vuoti fungono da concentratori di stress. Quando viene applicato un carico alla fusione, lo stress è concentrato attorno ai vuoti e è più probabile che la fusione si deformasse. Di conseguenza, un casting con elevata porosità avrà una durezza inferiore rispetto a un casting denso e non poroso.
Dimensione del grano
La dimensione del grano della fusione in lega di rame è strettamente correlata sia alla velocità di solidificazione che al trattamento termico.
Influenza della solidificazione sulla dimensione del grano
Come accennato in precedenza, una velocità di solidificazione rapida porta a grani più piccoli. Al contrario, un tasso di solidificazione lento consente ai grani di diventare più grandi. I grani più grandi hanno meno confini del grano e poiché i confini del grano impediscono il movimento delle dislocazioni, un casting con grani più grandi sarà più morbido. Ad esempio, nel fusione di sabbia, la velocità di raffreddamento è relativamente lenta rispetto al fusione. Quindi, i getti in lega di rame a sabbia hanno spesso cereali più grandi e una durezza inferiore rispetto a quelli di die.
Refinità del grano
Il perfezionamento del grano può essere ottenuto attraverso l'aggiunta di agenti di raffinazione del grano durante il processo di fusione. Questi agenti agiscono come nuclei per la formazione di nuovi grani durante la solidificazione. Aumentando il numero di nuclei, la dimensione del grano viene ridotta e la durezza del casting è aumentata.
Finitura superficiale
La finitura superficiale di un casting in lega di rame può anche avere un impatto sulla sua durezza percepita.
Indurimento superficiale
Surface: i processi di indurimento possono essere utilizzati per aumentare la durezza dello strato superficiale della fusione. Un metodo comune è la nitriding, in cui gli atomi di azoto sono diffusi nella superficie della fusione ad alte temperature. Ciò forma composti di nitruro duro sulla superficie, che possono migliorare significativamente la resistenza all'usura e la durezza dello strato superficiale.
Lavorazione e macinazione
Le operazioni di lavorazione e macinazione possono anche influire sulla durezza superficiale. Durante queste operazioni, la superficie del casting può essere lavoro: indurita. Le forze meccaniche esercitate durante la lavorazione causano la moltiplicazione delle dislocazioni nello strato superficiale, aumentando la resistenza alla deformazione e quindi la durezza della superficie.
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Riferimenti
- "Leghe di rame e rame" di ASM International
- "Foundry Technology" di Peter W. Schaeffer
- "Principi e tecniche di trattamento termico" di George E. Totten e David Scott Mackenzie