O ran triniaeth wres cupronickel, bydd priodweddau mecanyddol a defnyddiau graddau cupronickel yn cael eu hesbonio.
1. Cyflwyniad i gopr gwyn
Aloiau copr-nicel sy'n cynnwys Ni<50% (wt) are called white copper.
Gan fod y ddwy elfen copr a nicel yn agos iawn yn y tabl cyfnodol, nid yw eu priodweddau electrocemegol a radiysau atomig yn llawer gwahanol, ac maent ill dau yn delltau ciwbig wyneb-ganolog, maent yn anfeidrol hydawdd yn ei gilydd. Mae copr yn anfagnetig ac mae nicel yn ferromagnetig. Yn aloi deuaidd Cu-Ni, wrth i'r cynnwys Ni ostwng, mae pwynt Curie yr aloi yn gostwng. Pan fydd y cynnwys nicel yn gostwng i 74%, mae pwynt Curie yn gostwng i dymheredd yr ystafell; pan fydd y cynnwys nicel yn gostwng i 50%, mae'r pwynt Curie yn disgyn i is na -200 gradd .
Gall ychwanegu nicel at gopr wella cryfder, ymwrthedd cyrydiad, ymwrthedd trydanol ac eiddo thermodrydanol yn sylweddol. Rhennir aloion copr-nicel diwydiannol yn gopr gwyn strwythurol a chopr gwyn trydanol yn seiliedig ar wahanol nodweddion perfformiad a defnyddiau. Gelwir yr aloi deuaidd copr-nicel yn gopr gwyn syml. Nodweddion rhagorol copr gwyn syml yw ei sefydlogrwydd cemegol uchel mewn amrywiol gyfryngau cyrydol megis dŵr môr, asidau organig, a gwahanol atebion halen, ac eiddo prosesu oer a phoeth rhagorol. Rhagflaenir y rhif gradd copr gwyn gan "B", ac yna'r cynnwys nicel (%). Gelwir cupronickel sydd hefyd yn cynnwys elfennau eraill yn cupronickel cymhleth neu cupronickel arbennig.
Gelwir cupronickel sy'n cynnwys Mn yn manganîs cupronickel, a elwir hefyd yn constantan, megis BMn40-1.5. Ei gyfansoddiad (wt) yw 40% Ni a 1.5% Mn.
Gall ychwanegu swm bach o fanganîs neu haearn i gopr gwyn nid yn unig fireinio'r maint grawn, ond hefyd yn gwella ei wrthwynebiad cyrydiad yn sylweddol. Felly, gellir defnyddio'r copr gwyn cymhleth sy'n cynnwys haearn - copr haearn-gwyn BFe30-1-1 a BFe5-1, fel rhannau sy'n gweithio mewn llongau môr a chyfryngau cyrydol cryf eraill.
Prif rôl sinc mewn aloion copr-nicel yw cryfhau datrysiad solet a gwella ymwrthedd cyrydiad. Mae copr sinc-nicel yn cynnwys Ni rhwng 5%-35%(wt) a Zn rhwng 13%-45%(wt). Yn eu plith, BZn15-20 yw'r un a ddefnyddir fwyaf. Mae ganddo ymwrthedd cyrydiad uchel, perfformiad prosesu da, lliw gwyn ariannaidd hardd, disgyrchiant penodol bach, a chost isel. Ychwanegir sinc-nicel copr gyda<2% (wt) Pb and trace amounts of selenium. (Se) and tellurium (Te) can improve processability and are suitable for manufacturing precision mechanical parts.
Mae hydoddedd alwminiwm mewn aloion copr-nicel yn lleihau wrth i'r tymheredd ostwng a gellir ei gryfhau hydoddiant solet. Er enghraifft, nid yn unig mae gan alwminiwm-nicel copr BAl13-3 a BAl16-1.5 briodweddau mecanyddol rhagorol a gwrthiant cyrydiad, ond mae ganddynt hefyd elastigedd uchel a gwrthiant tymheredd isel. Ar dymheredd isel o 90K (-183 gradd), nid yw'r priodweddau mecanyddol nid yn unig yn lleihau, ond hefyd yn gwella. gwella!
Gall ychwanegu Ti (titaniwm), Zr (zirconium), Ne (niobium), Mo ac elfennau eraill at aloion copr-nicel wella perfformiad castio'r aloi, gwella eiddo mecanyddol tymheredd ystafell a thermoplastigedd, ac mae hefyd yn fuddiol i weldio a chorydiad ymwrthedd.
Rhestrir isod briodweddau mecanyddol cupronickel a'r defnydd a wneir ohono ar gyfer strwythurau sy'n gwrthsefyll cyrydiad:
B5
Llain M, cryfder tynnol 220MPa, elongation 32%
Llain Y, cryfder tynnol 400MPa, elongation 10%
Wedi'i ddefnyddio ar gyfer rhannau sy'n gwrthsefyll cyrydiad llongau.
B19
Llain Y, cryfder tynnol 400MPa, elongation 10%
Llain M, cryfder tynnol 300MPa, elongation 25%
Llain Y, cryfder tynnol 400MPa, elongation 3%
Plât M, cryfder tynnol 300MPa, elongation 30%
Plât Y, cryfder tynnol 400MPa, elongation 3%
Fe'i defnyddir ar gyfer offerynnau manwl, rhannau offeryn, a rhwyll metel a rhannau cemegol sy'n gwrthsefyll cyrydiad sy'n gweithio mewn stêm, dŵr croyw a dŵr môr.
B30
Llain M, cryfder tynnol 380MPa
Llain Y, cryfder tynnol 550MPa
Plât M, cryfder tynnol 380MPa, elongation 23%
Plât Y, cryfder tynnol 550MPa, elongation 3%
Fe'i defnyddir ar gyfer rhannau sy'n gwrthsefyll cyrydiad sy'n gweithio mewn stêm a dŵr môr, a phibellau metel a phibellau cyddwyso sy'n gweithio o dan dymheredd uchel a gwasgedd uchel.
BMn3-12
Llain M, cryfder tynnol 360MPa, elongation 25%
Plât Y, cryfder tynnol 360MPa, elongation 25%
Yr un yw'r pwrpas ag uchod.
BZn15-20
Llain M, cryfder tynnol 350MPa, elongation 3.5%
Llain Y, cryfder tynnol 550MPa, elongation 1.5%
Llain T, cryfder tynnol 650MPa, elongation 1%
Plât M, cryfder tynnol 350MPa, elongation 3.5%
Llain Y, cryfder tynnol 550MPa, elongation 2%
Plât T, cryfder tynnol 650MPa, elongation 1%
Gwialen reoli Y, diamedr 5-20mm, cryfder tynnol 450MPa, elongation 5%
Gwialen reoli Y, diamedr 21-30mm, cryfder tynnol 400MPa, elongation 7%
Gwialen reoli Y, diamedr 31-40mm, cryfder tynnol 350MPa, elongation 12%
Gwialen reoli M, cryfder tynnol 300MPa, elongation 30%
Wedi'i ddefnyddio mewn rhannau peiriannau manwl offeryn, offer diwydiannol, a pheiriannau meddygol.
BAl6-1.5
Plât, cryfder tynnol 550MPa, elongation 3%
Fe'i defnyddir i wneud ffynhonnau a rhannau elastig.
2. Mae prif briodweddau ffisegol copr gwyn trydanol a ddefnyddir yn gyffredin yn cael eu cyflwyno isod.
Copr gwyn syml B0.6
Dargludedd thermol λ272w/(m· gradd)
Gwrthedd ρ0.031×10ˉ6Ω·m
Cyfernod tymheredd gwrthiant 0.0028/ gradd
Copr gwyn syml B16
Cyfernod ehangu llinellol 15.3 × 10ˉ6/ gradd
Gwrthedd ρ0.223×10ˉ6Ω·m
Cyfernod tymheredd gwrthiant 0.0028/ gradd
BMn copr manganîs3-12
Cyfernod ehangu llinellol 16.0 × 10ˉ6/ gradd
Gwres penodol c410J/kg· gradd
Dargludedd thermol λ22w/(m· gradd)
Gwrthedd ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Cyfernod tymheredd gwrthiant 0.00003/ gradd
Constantan BMn40-1.5
Cyfernod ehangu llinellol 14.4 × 10ˉ6/ gradd
Gwres penodol c410J/kg· gradd
Dargludedd thermol λ21w/(m· gradd)
Gwrthedd ρ0.435×10ˉ6Ω·m
Cyfernod tymheredd gwrthiant 0.00002/ gradd
Profi BMn efydd43-0.5
Cyfernod ehangu llinellol 14.4 × 10ˉ6/ gradd
Dargludedd thermol λ24w/(m· gradd)
Gwrthedd ρ0.49×10ˉ6Ω·m
Cyfernod tymheredd gwrthiant-0.00014/ gradd
3. Triniaeth wres o gopr gwyn
Gellir cryfhau BAL2-3 copr gwyn alwminiwm trwy driniaeth wres. Ar ôl hydoddiant solet ar 900 gradd, rholio oer 50%, a heneiddio ar 550 gradd, gall y cryfder gyrraedd 800-1000MPa, a dim ond 250-350MPa yw'r cyflwr datrysiad solet.
Mae gwahaniad intracrystal yr ingot copr gwyn yn ddifrifol a rhaid cynnal anelio homogeneiddio. Mae'r system anelio homogeneiddio o gopr gwyn fel a ganlyn:
B19, B30, tymheredd 100-1050 gradd , amser 3-4h
BMn3-12, tymheredd 830-870 gradd , amser 2-3h
BMn40-1.5, tymheredd 1050-1150 gradd , amser 3-4h
BZn15-20, tymheredd 940-970 gradd , amser 2-3h
Mae prosesau trin gwres gwahanol o gopr gwyn yn cael effaith fawr ar ei berfformiad. Dylai BMn3-12 a ddefnyddir ar gyfer offer manwl gywir gael ei leddfu gan straen a'i anelio i sefydlogi'r gwrthiant.
Dylai BMn40-1.5 gweithio ar dymheredd uchel gael ei anelio yn y tymor byr ar dymheredd uwch o 750-850 gradd , wedi'i oeri â dŵr neu wedi'i oeri ag aer.
Gall y copr sinc-nicel BZn15-20 a ddefnyddir i wneud cydrannau elastig gael ei anelio ar dymheredd isel o 325-375 gradd .
Mae angen lleihau tymheredd anelio canolraddol (gradd) rhannau copr gwyn wedi'u peiriannu yn briodol wrth i'r trwch effeithiol (mm) ostwng, fel y rhestrir isod:
B19, B25
750-780℃ (>5mm) 700-750 gradd (15-mm)
{{0}} gradd (0.5-1mm) 530-620 gradd (<0.5mm)
BZn15-20\bmN3-12
700-750 gradd (mwy na 5mm) 680-730 gradd (1-5mm)
{{0}} gradd (0.5-1mm) 520-600 gradd (<0.5mm)
BAl6-1.5, BAL13-3
700-750℃ (>5mm) 700-730 (1-5mm)
{{0}} gradd (0.5-1mm) 550-600 gradd (＜0.5mm)
BMn40-1.5
800-850℃ (>5mm) 750-800 gradd (1-5mm)
{{0}} gradd (0.5-1mm) 550-600 gradd (<0.5mm)
Mae tymheredd anelio gwiail a gwifrau copr-nicel gorffenedig hefyd yn amrywio gyda'r gwahanol gyflyrau "lled-galed a meddal" cyn anelio, fel y rhestrir isod:
BZn15-20
Bar, gradd 400-420 lled-galed , gradd 650-700 meddal
Gwifren Φ{{0}}.3-Φ6.0, gradd 650-700 meddal
BMn3-12
Gwifren Φ{{0}}.3-Φ6.0, gradd 500-540 meddal
BMn40-1.5
Gwifren Φ{{0}}.3-Φ0.8, gradd 670-680 meddal
Gwifren Φ{{0}}.85-Φ2.0, gradd 690-700 meddal
Gwifren Φ2.1-Φ6.0, gradd 710-730 meddal
