Hej tamo! Kao dobavljač bronzanih legura, često me pitaju o mehanizmima taloženja - očvršćavanja u ovim nevjerovatnim materijalima. Pa, mislio sam da ću odvojiti malo vremena da vam to razložim.
Prvo, hajde da pričamo malo o bronzi. Bronza je legura prvenstveno sastavljena od bakra i kalaja, iako se mogu dodati i drugi elementi poput aluminija, silicija ili fosfora kako bi se poboljšala njena svojstva. Postoji već godinama i ima širok spektar primjena, od umjetnosti i nakita do industrijskih mašina. Možete pogledati neke od naših brončanih proizvoda, nprBronzana cijev,Štap u obliku bronze, iBronzana okrugla cijev, na našoj web stranici.
Sada, precipitacijsko stvrdnjavanje. Ovo je proces termičke obrade koji se koristi za ojačavanje legura, a vrlo dobro funkcionira s bronzom. Osnovna ideja koja stoji iza taložnog stvrdnjavanja je stvaranje sićušnih čestica, ili taloga, unutar strukture legure. Ovi precipitati djeluju kao prepreka za kretanje dislokacija (defekti u kristalnoj rešetki metala), što čini leguru tvrđom i čvršćom.
Proces taloženja - stvrdnjavanja u bronzanim legurama obično se odvija u tri glavna koraka: tretman rastvorom, gašenje i starenje.
Solution Treatment
Prvi korak je tretman rastvorom. U ovoj fazi, legura bronze se zagreva do visoke temperature i tamo drži određeno vreme. Ova temperatura je tipično iznad solvus linije na faznom dijagramu legure. Na ovoj visokoj temperaturi, svi legirajući elementi, poput kalaja u slučaju bronce, rastvaraju se u bakrenoj matrici, formirajući jednofazni čvrsti rastvor. To je kao da pravite zaista dobro izmiksani koktel gde su svi sastojci ravnomerno raspoređeni.
Na primjer, ako imamo leguru bronze sa određenim postotkom kalaja, zagrijavanje tokom obrade otopinom omogućava atomima kositra da se ravnomjerno rašire po bakrenoj rešetki. Ova uniformna raspodjela je ključna za sljedeće korake procesa. Vrijeme i temperatura obrade otopinom zavise od specifičnog sastava legure bronze. Različite legure će imati različito optimalno rješenje – uslove tretmana.
Gašenje
Nakon tretmana rastvorom, sledeći korak je gašenje. Ovo uključuje brzo hlađenje legure od visoke temperature rastvora - temperature tretmana do sobne temperature. Obično to radimo uranjanjem zagrijane legure u medij za gašenje, poput vode ili ulja. Cilj gašenja je da se "zamrzne" čvrsti rastvor visoke temperature na mestu.
Kada ugasimo leguru, atomi u čvrstom rastvoru nemaju dovoljno vremena da se preurede. Dakle, atomi kalaja koji su bili ravnomerno raspoređeni u bakrenoj matrici tokom tretmana rastvorom ostaju tamo gde jesu, iako su u prezasićenom stanju na sobnoj temperaturi. To je kao da snimite dobro izmiješani koktel i odjednom ga učinite čvrstim.
Međutim, gašenje ponekad može uzrokovati unutrašnja naprezanja u leguri zbog brzog hlađenja. Ova naprezanja mogu dovesti do pucanja ili izobličenja u leguri ako se njima ne upravlja pravilno. Zato ponekad možemo koristiti kontroliraniji proces gašenja ili ga pratiti toplinskom obradom za ublažavanje stresa.
Starenje
Poslednji korak je starenje. Tu se magija zaista dešava. Nakon gašenja, prezasićeni čvrsti rastvor je nestabilan. Tokom starenja, legura se zagreva na nižu temperaturu, obično između 100°C i 300°C, i tamo se drži neko vreme. Na ovoj nižoj temperaturi, prezasićeni atomi kositra počinju da se okupljaju i formiraju male klastere. Ti klasteri zatim prerastaju u talog o kojem smo ranije govorili.
Kako se proces starenja nastavlja, precipitati postaju sve veći i brojniji. Veličina, oblik i distribucija ovih taloga imaju veliki uticaj na mehanička svojstva legure bronze. U početnim fazama starenja, precipitati su vrlo mali i koherentni sa bakrenom matriksom. To znači da je kristalna struktura precipitata slična onoj u okolnom matriksu i da su s njim dobro povezani.
Kako se vrijeme starenja povećava, precipitati počinju gubiti svoju koherentnost i postaju polu-koherentni ili nekoherentni. Čvrstoća legure obično raste kako precipitati rastu, ali postoji tačka u kojoj može doći do prekomjernog starenja. Prekomjerno starenje se dešava kada precipitati postanu preveliki. U ovoj fazi, čvrstoća legure počinje da opada jer su veliki precipitati manje efikasni u blokiranju kretanja dislokacija.
Optimalno vrijeme i temperatura starenja zavise od sastava legure i željenih svojstava. Za neke legure bronze, relativno kratko vrijeme starenja na umjerenoj temperaturi može dati najbolje rezultate, dok za druge, duže vrijeme starenja na nešto drugačijoj temperaturi može biti bolje.
Faktori koji utječu na precipitacijsko stvrdnjavanje u bronzanim legurama
Postoji nekoliko faktora koji mogu uticati na proces taloženja - očvršćavanja u bronzanim legurama.
Alloy Composition
Sastav legure bronze je glavni faktor. Vrsta i količina legirajućih elemenata igraju veliku ulogu. Na primjer, postotak kalaja u leguri bronze će odrediti koliko se taloga može formirati tokom starenja. Više kalaja općenito znači više potencijala za padavine, ali postoji optimalan raspon. Ako ima previše kalaja, to može dovesti do drugih problema poput stvaranja krhkih intermetalnih spojeva.
Drugi legirajući elementi takođe mogu imati uticaj. Dodavanje malih količina elemenata poput aluminija ili fosfora može promijeniti veličinu, oblik i distribuciju taloga. Ovi elementi mogu djelovati kao mjesta nukleacije za precipitate ili utjecati na brzinu difuzije legirajućih elemenata tokom starenja.
Toplota - parametri obrade
Vrijeme i temperatura korišteni u tretmanu rastvora, gašenju i starenju su od ključnog značaja. Kao što smo ranije spomenuli, različite legure zahtijevaju različite optimalne uvjete termičke obrade. Čak i male varijacije u ovim parametrima mogu imati veliki uticaj na konačna svojstva legure. Na primjer, ako je temperatura rastvora - tretmana preniska, neće se svi legirajući elementi pravilno otopiti, što može dovesti do neravnomjerne raspodjele taloga tokom starenja.
Veličina zrna
Veličina zrna legure bronze je takođe važna. Finija veličina zrna općenito dovodi do boljih taloženja - rezultata očvršćavanja. Manja zrna pružaju više granica zrna, što može djelovati kao dodatna mjesta za formiranje precipitata. Također, granice zrna mogu pomoći da se unutarnja naprezanja ravnomjernije rasporede tokom gašenja, smanjujući rizik od pucanja.
Prednosti precipitacijskog očvršćavanja u brončanim legurama
Precipitacijsko stvrdnjavanje nudi nekoliko prednosti za bronzane legure.
Povećana čvrstoća i tvrdoća
Glavna prednost je značajno povećanje snage i tvrdoće. To čini leguru bronze pogodnijom za primjene gdje je potrebna visoka čvrstoća, kao što su mehaničke dijelove ili strukturne komponente. Na primjer, zupčanik od otvrdnute bronze će moći izdržati veća opterećenja i bolje se istrošiti od neobrađenog bronzanog zupčanika.
Poboljšana otpornost na habanje
Povećana tvrdoća takođe dovodi do bolje otpornosti na habanje. Precipitacija - očvrsle legure bronze imaju manje šanse da se istroše trenjem, što ih čini idealnim za primjene kao što su ležajevi ili klizne komponente.
Dobra otpornost na koroziju
Osim čvrstoće i otpornosti na habanje, legure bronze otvrdnute precipitacijom često održavaju dobru otpornost na koroziju. Proces termičke obrade obično ne smanjuje sposobnost legure da se odupre koroziji, što je važno za primjenu u teškim okruženjima.
Ako ste zainteresovani da koristite legure precipitacije - kaljene bronze za svoje projekte, rado bismo razgovarali s vama. Bilo da ti trebaBronzana cijev,Štap u obliku bronze, iliBronzana okrugla cijev, možemo Vam pružiti proizvode visokog kvaliteta. Samo nas kontaktirajte i možemo razgovarati o vašim specifičnim zahtjevima i kako vam možemo pomoći da dobijete najprikladnije legure bronze za vaše potrebe.
Reference
- Porter, DA i Easterling, KE (1992). Fazne transformacije u metalima i legurama. Chapman & Hall.
- Askeland, DR, i Phule, PP (2006). Nauka i inženjerstvo materijala. Thomson Engineering.
- Davis, JR (ur.). (2001). Bakar i legure bakra. ASM International.
