Vliv legujících prvků na hliníkový bronz
Slitiny hliníku a bronzu jsou založeny na mědi a hliníku. Za účelem zlepšení a zvýšení výkonu hliníkového bronzu se obecně přidávají některé další legující prvky. Rozumné přidávání legujících prvků hraje klíčovou roli při zlepšování vlastností materiálů, jako je lepší odolnost proti korozi, vyšší tvrdost, lepší houževnatost atd. Nadměrné přidávání některých prvků zároveň přinese i některé nepříznivé důsledky, jako např. snížená pevnost, zvýšená křehkost, snížená odolnost proti korozi atd. Tento článek představuje roli hlavních legujících prvků přidávaných do hliníkového bronzu.
Železo Fe
1. V tuhém roztoku slitiny Cu-Al lze rozpustit malé množství Fe. Pokud je nadměrný, vytvoří jehlovitý FeAl3, což sníží mechanické vlastnosti a korozní odolnost slitiny. Proto by obsah Fe ve slitině neměl překročit 5 %.
2. Zvýší-li se obsah Ni, Mn a Al ve slitině, bude rozpustnost Fe v tuhém roztoku dále snížena. Železo může zpomalit rychlost atomové difúze v hliníkovém bronzu a zvýšit stabilitu fáze, čímž inhibuje jev „samožíhání“, který způsobuje, že slitina zkřehne, což značně snižuje křehkost slitiny.
3. Vhodné množství železa může zjemnit odlévací a rekrystalizační zrna hliníkového bronzu a zlepšit mechanické vlastnosti. Přidáním 0.5%~1.0 můžete výrazně zjemnit zrna.
Nikl Ni
1. Nikl má určitou pevnou rozpustnost ve slitině Cu-Al. Když obsah Ni překročí maximální rozpustnost v pevném stavu, vytvoří se K fáze NiAl fáze. Ni na jedné straně zvyšuje teplotu eutektoidní transformace hliníkového bronzu a na druhé straně posouvá složení eutektoidních bodů ve směru nárůstu teploty a může také měnit morfologii fáze. Při nízkém obsahu Ni je fáze jehličkovitá a při obsahu niklu 3 % se změní na vločky.
2. Když je Mn přidán do slitiny Cu-Al-Ni, existuje tendence tvořit granulární strukturu, když fáze prochází eutektoidní transformací.
3. Ni může výrazně zlepšit pevnost, tvrdost, tepelnou stabilitu a odolnost proti korozi hliníkového bronzu. Slitina Cu-Al-Ni-Fe obsahující určité množství Ni není nutné po zpracování za tepla upravovat v roztoku a kalit a lze ji přímo stárnout.
4. Současné přidání Ni a Fe do hliníkového bronzu může získat lepší komplexní výkon. U slitiny Cu-A1-Ni-Fe má precipitační morfologie κ fáze velký vliv na její mechanické vlastnosti.
5. Optimální poměr obsahu Ni k Fe je 0,9~1,1.
Mangan Mn
1. Mn má velkou rozpustnost v tuhém roztoku slitiny Cu-Al, ale snižuje rozpustnost hliníku v pevném stavu v . Mangan stabilizuje rozklad fáze, snižuje počáteční teplotu fázové přeměny a oddaluje eutektoidní přeměnu.
2. Obsah Mn v hliníkovém bronzu nepřekračuje maximální mez rozpustnosti, což je příznivé pro mechanické vlastnosti a odolnost slitiny proti korozi a mají dobré zpracovatelské a tvářecí vlastnosti.
3. Binární hliníkový bronz obsahující 0,3%~0,5% Mn má docela dobré vlastnosti při zpracování za tepla a tendence k praskání během válcování za tepla je výrazně snížena.
4. Do hliníkového bronzu obsahujícího Mn se přidá určité množství Fe a výkon slitiny se dále zlepší, protože Fe může zjemnit zrna, ale železo oslabí stabilizační účinek Mn na fázi.
Cín a chrom
1. Přidání menšího nebo rovného 0,2 % Sn do hliníkového bronzu může zlepšit schopnost slitiny odolávat koroznímu praskání pod napětím v páře a mírně kyselé atmosféře.
2. Chrom může zlepšit mechanické vlastnosti binárních slitin Cu-Al, inhibovat růst zrn během žíhání slitiny a zvýšit tvrdost žíhaných materiálů.
Zinek a křemík
1. Zinek se v omezené míře rozpouští ve slitině Cu-Al a rozšiřuje oblast fáze. Zn však sníží částice fáze bohaté na železo u slitin Cu-Al-Ni-Fe, čímž se sníží odolnost proti opotřebení. Maximální obsah nečistoty zinek ve zpracovaném hliníkovém bronzu je 1.0%.
2. Křemík je nečistota v hliníkovém bronzu a jeho obsah nesmí překročit 0,2 % au většiny hliníkových bronzů nesmí překročit 0,1 %, jinak sníží mechanické vlastnosti a procesní vlastnosti slitiny, ale může zlepšit obrobitelnost slitiny.
