En cuanto al tratamiento térmico del cuproníquel, se explicarán las propiedades mecánicas y los usos de los grados de cuproníquel.
1. Introducción al cobre blanco.
Aleaciones de cobre-níquel que contienen Ni<50% (wt) are called white copper.
Dado que los dos elementos cobre y níquel están muy cerca en la tabla periódica, sus propiedades electroquímicas y radios atómicos no son muy diferentes, y ambos son redes cúbicas centradas en las caras, son infinitamente solubles entre sí. El cobre no es magnético y el níquel es ferromagnético. En la aleación binaria Cu-Ni, a medida que disminuye el contenido de Ni, disminuye el punto de Curie de la aleación. Cuando el contenido de níquel desciende al 74%, el punto Curie desciende a temperatura ambiente; cuando el contenido de níquel cae al 50%, el punto Curie cae por debajo de -200 grado.
Agregar níquel al cobre puede mejorar significativamente la resistencia, la resistencia a la corrosión, la resistencia eléctrica y las propiedades termoeléctricas. Las aleaciones industriales de cobre-níquel se dividen en cobre blanco estructural y cobre blanco eléctrico según diferentes características de rendimiento y usos. La aleación binaria de cobre y níquel se llama cobre blanco simple. Las características sobresalientes del cobre blanco simple son su alta estabilidad química en diversos medios corrosivos como agua de mar, ácidos orgánicos y diversas soluciones salinas, y excelentes propiedades de procesamiento en frío y en caliente. El número de grado de cobre blanco está precedido por "B", seguido del contenido de níquel (%). El cuproníquel que también contiene otros elementos se llama cuproníquel complejo o cuproníquel especial.
El cuproníquel que contiene Mn se llama cuproníquel de manganeso, también conocido como Constantán, como BMn40-1.5. Su composición (peso) es 40% Ni y 1,5% Mn.
Agregar una pequeña cantidad de manganeso o hierro al cobre blanco no solo puede refinar el tamaño del grano, sino también mejorar significativamente su resistencia a la corrosión. Por lo tanto, el cobre blanco complejo que contiene hierro - cobre blanco hierro BFe30-1-1 y BFe5-1, se puede utilizar como piezas de trabajo en barcos de navegación marítima y en otros medios fuertemente corrosivos.
La función principal del zinc en las aleaciones de cobre y níquel es fortalecer la solución sólida y mejorar la resistencia a la corrosión. El cobre zinc-níquel contiene Ni entre un 5%-35% (peso) y Zn entre un 13%-45% (peso). Entre ellos, BZn15-20 es el más utilizado. Tiene alta resistencia a la corrosión, buen rendimiento de procesamiento, hermoso color blanco plateado, gravedad específica pequeña y bajo costo. Al cobre zinc-níquel se le añade<2% (wt) Pb and Trace amounts of selenium (Se) and tellurium (Te) can improve processability and are suitable for manufacturing precision mechanical parts.
La solubilidad del aluminio en aleaciones de cobre y níquel disminuye a medida que disminuye la temperatura y puede reforzarse con una solución sólida. Por ejemplo, el cobre aluminio-níquel BAl13-3 y BAl16-1.5 no solo tienen excelentes propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión, sino que también tienen alta elasticidad y resistencia a bajas temperaturas. A una temperatura baja de 90 K (-183 grados), las propiedades mecánicas no solo no disminuyen, sino que también mejoran. ¡mejorar!
Agregar Ti (titanio), Zr (circonio), Ne (niobio), Mo y otros elementos a las aleaciones de cobre y níquel puede mejorar el rendimiento de fundición de la aleación, mejorar las propiedades mecánicas y la termoplasticidad a temperatura ambiente, y también es beneficioso para la soldadura y la corrosión. resistencia.
A continuación se enumeran las propiedades mecánicas y los usos del cuproníquel para estructuras resistentes a la corrosión:
B5
Tira M, resistencia a la tracción 220MPa, alargamiento 32%
Tira Y, resistencia a la tracción 400MPa, alargamiento 10%
Se utiliza para piezas resistentes a la corrosión de barcos.
B19
Tira Y, resistencia a la tracción 400MPa, alargamiento 10%
Tira M, resistencia a la tracción 300MPa, alargamiento 25%
Tira Y, resistencia a la tracción 400MPa, alargamiento 3%
Placa M, resistencia a la tracción 300MPa, alargamiento 30%
Placa Y, resistencia a la tracción 400MPa, alargamiento 3%
Se utiliza para instrumentos de precisión, piezas de instrumentos y mallas metálicas y piezas resistentes a la corrosión química que funcionan con vapor, agua dulce y agua de mar.
B30
Tira M, resistencia a la tracción 380MPa
Tira Y, resistencia a la tracción 550MPa
Placa M, resistencia a la tracción 380MPa, alargamiento 23%
Placa Y, resistencia a la tracción 550MPa, alargamiento 3%
Se utiliza para piezas resistentes a la corrosión que funcionan con vapor y agua de mar, y para tuberías metálicas y de condensación que funcionan a altas temperaturas y altas presiones.
BMn3-12
Tira M, resistencia a la tracción 360MPa, alargamiento 25%
Placa Y, resistencia a la tracción 360MPa, alargamiento 25%
El propósito es el mismo que el anterior.
BZn15-20
Tira M, resistencia a la tracción 350MPa, alargamiento 3,5%
Tira Y, resistencia a la tracción 550MPa, alargamiento 1,5%
Tira T, resistencia a la tracción 650MPa, alargamiento 1%
Placa M, resistencia a la tracción 350MPa, alargamiento 3,5%
Tira Y, resistencia a la tracción 550MPa, alargamiento 2%
Placa T, resistencia a la tracción 650MPa, alargamiento 1%
Varilla de control Y, diámetro 5-20 mm, resistencia a la tracción 450 MPa, alargamiento 5 %
Varilla de control Y, diámetro 21-30 mm, resistencia a la tracción 400 MPa, alargamiento 7 %
Varilla de control Y, diámetro 31-40 mm, resistencia a la tracción 350 MPa, alargamiento 12 %
Barra de control M, resistencia a la tracción 300MPa, alargamiento 30%
Se utiliza en piezas de maquinaria de precisión de instrumentos, utensilios industriales y maquinaria médica.
BAl6-1.5
Placa, resistencia a la tracción 550 MPa, alargamiento 3 %
Se utiliza para fabricar resortes y piezas elásticas.
2. A continuación se presentan las principales propiedades físicas del cobre blanco eléctrico de uso común.
Cobre blanco simple B0.6
Conductividad térmica λ272w/(m·grados)
Resistividad ρ0.031×10ˉ6Ω·m
Coeficiente de temperatura de resistencia 0.0028/grado
Cobre blanco simple B16
Coeficiente de expansión lineal 15,3×10ˉ6/ grado
Resistividad ρ0.223×10ˉ6Ω·m
Coeficiente de temperatura de resistencia 0.0028/grado
Cobre manganeso BMn3-12
Coeficiente de expansión lineal 16.0×10ˉ6/ grado
Calor específico c410J/kg·grado
Conductividad térmica λ22w/(m·grados)
Resistividad ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Coeficiente de temperatura de resistencia 0.00003/grado
Constantán BMn40-1.5
Coeficiente de expansión lineal 14,4×10ˉ6/grado
Calor específico c410J/kg·grado
Conductividad térmica λ21w/(m· grados )
Resistividad ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Coeficiente de temperatura de resistencia 0.00002/grado
Prueba bronce BMn43-0.5
Coeficiente de expansión lineal 14,4×10ˉ6/grado
Conductividad térmica λ24w/(m·grados)
Resistividad ρ0.49×10ˉ6Ω·m
Coeficiente de temperatura de resistencia-0.00014/grado
3. Tratamiento térmico del cobre blanco.
El cobre blanco de aluminio BAl2-3 se puede reforzar mediante tratamiento térmico. Después de una solución sólida a 900 grados, un laminado en frío del 50% y un envejecimiento a 550 grados, la resistencia puede alcanzar 800-1000MPa y el estado de la solución sólida es de solo 250-350MPa.
La segregación intracristalina del lingote de cobre blanco es grave y se debe realizar un recocido de homogeneización. El sistema de recocido de homogeneización del cobre blanco es el siguiente:
B19, B30, temperatura 100-1050 grados, tiempo 3-4h
BMn3-12, temperatura 830-870 grados, tiempo 2-3h
BMn40-1.5, temperatura 1050-1150 grados, tiempo 3-4h
BZn15-20, temperatura 940-970 grados, tiempo 2-3h
Los diferentes procesos de tratamiento térmico del cobre blanco tienen un gran impacto en su rendimiento. El BMn3-12 utilizado para instrumentos de precisión debe aliviarse y recocerse para estabilizar la resistencia.
BMn40-1.5 que trabaja a altas temperaturas debe recocido a corto plazo a una temperatura más alta de 750-850 grados, enfriado por agua o por aire.
El cobre zinc-níquel BZn15-20 utilizado para fabricar componentes elásticos se puede recocer a una temperatura baja de 325-375 grados.
La temperatura de recocido intermedio (grados) de las piezas mecanizadas de cobre blanco debe reducirse adecuadamente a medida que disminuye el espesor efectivo (mm), como se detalla a continuación:
B19, B25
750-780℃ (>5 mm) 700-750 grados (15- mm)
{{0}} grados (0.5-1mm) 530-620 grados (<0.5mm)
BZn15-20\bmN3-12
700-750 grados (más de 5 mm) 680-730 grados (1-5 mm)
{{0}} grados (0.5-1mm) 520-600 grados (<0,5 mm)
BAl6-1.5, BAl13-3
700-750℃ (>5 mm) 700-730 (1-5 mm)
{{0}} grados (0.5-1mm) 550-600 grados (<0.5mm)
BMn40-1.5
800-850℃ (>5 mm) 750-800 grados (1-5 mm)
{{0}} grados (0.5-1mm) 550-600 grados (<0,5 mm)
La temperatura de recocido de varillas y alambres de cobre-níquel acabados también varía con los diferentes estados de "semi-duros y blandos" antes del recocido, como se detalla a continuación:
BZn15-20
Barra, semidura 400-420 grado, blanda 650-700 grado
Cable Φ{{0}}.3-Φ6.0, suave 650-700 grado
BMn3-12
Cable Φ{{0}}.3-Φ6.0, suave 500-540 grado
BMn40-1.5
Cable Φ{{0}}.3-Φ0.8, suave 670-680 grado
Cable Φ{{0}}.85-Φ2.0, suave 690-700 grado
Cable Φ2.1-Φ6.0, suave 710-730 grado
