عملیات حرارتی آلیاژهای مس

عملیات حرارتی آلیاژهای مس

فرآیندهای عملیات حرارتی که برای مس و آلیاژهای مس اعمال می‌شوند عبارتند از همگن‌سازی، بازپخت، تنش‌زدایی، عملیات محلول‌سازی، سخت‌سازی رسوبی (سن) و سخت شدن و تمپر کردن.

همگن کردن

هموژنیزاسیون فرآیندی است که در آن از نگه داشتن طولانی مدت در دمای بالا برای جدایش تفکیک شیمیایی یا متالورژیکی که معمولاً به عنوان کورینگ شناخته می‌شود، استفاده می‌شود که در نتیجه طبیعی انجماد در برخی آلیاژها اتفاق می‌افتد. هموژنیزاسیون روی آلیاژهای مس اعمال می‌شود تا شکل‌پذیری سرد و گرم بیلت‌های ریخته‌گری را برای فرآوری بهبود بخشد، و گهگاه برای برآوردن سختی، شکل‌پذیری یا چقرمگی الزامات مشخص شده روی قطعات ریخته‌گری اعمال می‌شود.

هموژنیزاسیون اغلب برای آلیاژهایی با دامنه انجماد گسترده، مانند برنزهای قلع (فسفر)، نیکل مس و برنزهای سیلیکونی مورد نیاز است. اگرچه کورینگ تا حدی در برنج‌ها، برنزهای آلومینیوم، و آلیاژهای مس-بریلیم اتفاق می‌افتد، اما این آلیاژها در طی فرآیندهای معمولی و بازپخت همگن می‌شوند. به ندرت نیاز به همگن سازی برای محصولات نهایی یا نیمه نهایی می شود.

یکی از ویژگی های نرخ های خنک کننده بالا، توزیع ناهموار عناصر آلیاژی در داخل ریزساختار دندریتی است. این تفاوت ها با نرخ های خنک کننده بالاتر و تفاوت های بیشتر در ترکیب بین فاز جامد مذاب در شروع تبلور افزایش می یابد. این تفاوت ممکن است در برخی از آلیاژها با هموژنیزاسیون طولانی مدت در نتیجه فرآیندهای نفوذ در فاز جامد برابر شود.

زمان و دمای مورد نیاز برای فرآیند همگن سازی با آلیاژ، اندازه دانه های ریخته گری و درجه همگن سازی مورد نظر متفاوت است. زمان نگه داشتن معمولی از 3 تا بیش از 10 ساعت متغیر است. دماها معمولاً بالاتر از محدوده آنیل و 50 درجه سانتیگراد (90 درجه فارنهایت) نسبت به دمای سالیدوس بالا تر هستند.

هموژنیزاسیون خواص مکانیکی را تغییر می‌دهد: استحکام کششی نهایی، سختی و استحکام تسلیم به آرامی کاهش می‌یابد، در حالی که ازدیاد طول در هنگام شکست و گلویی شدن تا دو برابر مقدار اولیه افزایش می‌یابد. شکل زیر نمونه ای معمولی از این تغییرات را نشان می دهد که در زمان همگن شدن 4 ساعت برای آلیاژ C52100، یک آلیاژ فسفربرنز فرفورژه حاوی اسمی 92٪ مس، 8٪ Sn، مقدار کمی فسفر، و مقادیر کمی از چندین عنصر دیگر رخ می دهد.

اقدامات احتیاطی معمولی که در مورد بازپخت اعمال می شود باید برای همگن سازی هر آلیاژ خاصی استفاده شود. اتمسر کوره باید برای کنترل اکسیداسیون سطحی و داخلی انتخاب شود. در مواردی که خطر قابل ملاحظه ای از مایع شدن فازهای جدا شده وجود دارد، مواد، به ویژه قطعات ریخته گری، باید به خوبی حمایت شوند و به آرامی تا 100 درجه سانتیگراد (180 درجه فارنهایت) نهایی حرارت داده شوند.

کاربردهای معمول همگن سازی عبارتند از:

• بیلت های آلیاژی C71900 (مس-نیکل-کروم): 1040 تا 1065 درجه سانتی گراد (1900 تا 1950 درجه فارنهایت) به مدت 4 تا 9 ساعت، برای جلوگیری از ترک، درز و ساختار بیش از حد الیافی در اکستروژن ها
• آلیاژ C52100 و C52400 (برنزهای فسفر، 8 و 10% Sn): 775 درجه سانتی گراد (1425 درجه فارنهایت) به مدت 5 ساعت، برای کاهش شکنندگی در بیلت ها و صفحاتی که قرار است نورد سرد شوند.
• آلیاژ C96400 (ریخته گری 70Cu-30Ni): 1000 درجه سانتیگراد (1830 درجه فارنهایت) به مدت 2 ساعت در یک اتمسفر محافظ و سپس تا دمای 400 درجه سانتیگراد (750 درجه فارنهایت) خنک می شود
• آلیاژ C96400 (ریخته گری 70Cu-30Ni): 1000 درجه سانتیگراد (1830 درجه فارنهایت) به مدت 2 ساعت در یک اتمسفر محافظ و سپس تا دمای 400 درجه سانتیگراد (750 درجه فارنهایت) خنک می شود و به دنبال آن خنک شدن در هوا .

نتیجه

دست یافتن به اطلاعات در مورد عملیات حرارتی هر نوع  فلز به دانش ما برای انتخاب مواد کمک می کند ما در این مقاله به بررسی عملیات حرارتی آلیاژ های مس می پردازیم.