1. مقدمة
نقطة ذوبان البرونز هو مفهوم رئيسي في المعادن, تصنيع, والتصميم.
على عكس المعادن النقية, البرونز هو سبيكة - في المقام الأول من النحاس والقصدير, على الرغم من أن العديد من البرونز الحديثة تشمل الألومنيوم, السيليكون, النيكل, أو الفسفور.
نتيجة ل, لا يذوب البرونز بشكل حاد عند درجة حرارة واحدة ولكن بدلاً من ذلك يمر عبر منطقة الطري بين الصلبة (بداية الذوبان) والسائل (مولد تماما).
هذا التمييز أمر بالغ الأهمية لمهندسي المسبكين, لحام, ومصممي المواد الذين يعتمدون على التحكم في درجة الحرارة الدقيقة لضمان الصوت, مكونات خالية من العيوب.
2. ما هو البرونز?
البرونز هو سبيكة قائمة على النحاس حيث النحاس (النحاس) هو المكون الرئيسي والقصدير (Sn) هو تقليديا عنصر السبائك الأساسية.
على عكس المعادن النقية, البرونز هو المواد المهندسة- ميكانيكية, حراري, ويمكن تصميم الخواص الكيميائية عن طريق ضبط التكوين والمعالجة.
قد تحتوي البرونز الحديثة أيضًا على الألومنيوم, السيليكون, الفسفور, النيكل, الزنك, أو تؤدي إلى تحقيق خصائص أداء محددة.

المنظور التاريخي
البرونز هو واحد من أوائل السبائك التي طورها البشر, يعود إلى العصر البرونزي (حوالي حوالي 3300 قبل الميلاد).
خلق إدخال القصدير في النحاس أصعب, مواد أكثر متانة من النحاس النقي, تمكين التقدم في أدوات, أسلحة, فن, والهندسة المعمارية.
اليوم, لا يزال البرونز ضروريًا في كلا التطبيقات الفنية التقليدية (النحت, أجراس) والهندسة المتقدمة (الفضاء الجوي, البحرية, وأنظمة الطاقة).
تصنيف السبائك البرونزية
البرونز ليس سبيكة واحدة بل أ عائلة سبائك النحاس تصنيفها عناصرهم الثانوية:
- القصدير البرونز - سبائك Cu -Sn (عادة 5-20 ٪ SN), قيمة للقوة, ارتداء المقاومة, وتحمل الخصائص.
- البرونز الفوسفور - القصدير البرونز مع إضافات صغيرة من الفسفور (0.01-0.5 ٪), تحسين مقاومة التعب ومقاومة التآكل.
- البرونز الألومنيوم - سبائك النحاس (5-12 ٪ آل, في كثير من الأحيان مع Fe أو Ni), تقديم قوة ممتازة ومقاومة للتآكل البحري.
- البرونز السيليكون - مع السبائك (2-4 ٪ و), الجمع بين مقاومة التآكل وقابلية اللحام الجيدة.
- برونز الرصاص - سبائك Cu -Sn -Pb, حيث يحسن الرصاص خصائص الآلات وتحمل.
- البرونز النيكل الألومنيوم - سبائك Cu -al -ni مع مقاومة مياه البحر المتفوقة, يستخدم في كثير من الأحيان في بناء السفن.
الخصائص الرئيسية للبرونز
- ميكانيكي: قوة وصياغة أعلى من النحاس, مع مقاومة ارتداء جيدة.
- حراري: الموصلية الحرارية العالية, لكن أقل من النحاس النقي بسبب صناعة السبائك.
- كيميائية: مقاومة تآكل ممتازة, خاصة ضد مياه البحر, جعل البرونز لا غنى عنه في الصناعات البحرية والكيميائية.
- صوتي: خصائص صدى مميزة, تستخدم في الآلات الموسيقية, أجراس, و Gongs.
3. سلوك الذوبان من السبائك - الصلبة والحيوية
للسبائك, يحدث ذوبان عبر أ درجة الحرارة الفاصل:
- درجة حرارة الصلبة: أدنى درجة حرارة تبدأ عند الانصهار.
- درجة حرارة السائل: درجة الحرارة التي تصبح فيها السبائك سائلة بالكامل.
- نطاق التجمد (منطقة الطري): الفاصل الزمني بين الصلبة والسائل حيث يتعايش كل من الصلبة والسائل.
4. نطاقات ذوبان نموذجي من قبل الأسرة البرونزية
لأن البرونز ليس سبيكة واحدة بل عائلة من السبائك القائمة على النحاس, يختلف سلوك الانصهار على نطاق واسع اعتمادًا على عناصر صناعة السبائك ونسبها.
بدلا من نقطة انصهار حادة (كما رأينا في المعادن النقية), برونزية المعارض أ نطاق ذوبان, محددة من قبل الصلبة (حيث يبدأ الذوبان) و سائل (حيث يصبح مصقول بالكامل).

يلخص الجدول أدناه نطاقات ذوبان نموذجية للعائلات البرونزية الرئيسية:
| الأسرة البرونزية | تكوين نموذجي (بالوزن ٪) | نطاق ذوبان (درجة مئوية) | نطاق ذوبان (° f) | ملاحظات رئيسية |
| القصدير البرونز | CU 80-95 ٪, SN 5-20 ٪ | 850-1020 | 1,560-1،870 | القصدير يقلل من نقطة انصهار النحاس; عالية SN (>20%) يمكن أن يؤدي إلى هشاشة. |
| الفوسفور البرونز | Cu 88-94 ٪, SN 5-11 ٪, P 0.01-0.5 ٪ | 930-1050 | 1,710-1920 | مقاومة تآكل ممتازة; الفسفور يرفع درجة حرارة الصلبة قليلاً. |
| البرونز المصنوع من الألومنيوم | CU 80-88 ٪, AL 5-12 ٪, تريد / في ≤5 ٪ | 1,040-1،070 | 1,900-1960 | نطاق ذوبان مرتفع; قوة متفوقة ومقاومة لتآكل مياه البحر. |
| السيليكون البرونز | Cu 94–96 ٪, و 2-4 ٪, Zn ≤2 ٪ | 1,020-1050 | 1,870-1920 | قابلية اللحام الجيدة واللحام; مقاوم للتآكل. |
| برونز برونز | CU 75-90 ٪, SN 5-15 ٪, PB 2-20 ٪ | 850-930 | 1,560-1،710 | يخفض الرصاص نقطة انصهار; تطبيقات ممتازة وتحمل الآلات. |
| البرونز النيكل الألومنيوم | CU 75-85 ٪, آل 8-12 ٪, في 3-5 ٪, Fe 3-5 ٪ | 1,050-1100 | 1,920-2010 | أعلى نطاق ذوبان; مثالي للأجهزة البحرية الشاقة والفضاء. |
5. كيف تؤثر عناصر التكوين والسبائك على نطاق ذوبان
يتم التحكم بشكل أساسي في نطاق ذوبان البرونز التكوين الكيميائي.
يذوب النحاس النقي في 1,085 درجة مئوية (1,985 ° f), ولكن عند عناصر السبائك مثل القصدير, الألومنيوم, السيليكون, الفسفور, النيكل, أو يتم تقديم الرصاص, يتحول سلوك الانصهار إلى حد كبير.

هذه العناصر سواء أقل أو رفع درجات حرارة الصلبة والسائل اعتمادًا على تفاعلها مع النحاس.
تأثير عناصر صناعة السبائك الرئيسية
| عنصر | المحتوى النموذجي في البرونز (بالوزن ٪) | التأثير على ذوبان سلوك | ملاحظات معدنية |
| القصدير (Sn) | 5-20 ٪ | يخفض نقطة الانصهار (إلى 850-1،020 درجة مئوية / 1,560-1،870 درجة فهرنهايت). | يخلق انصهار Cu -Sn عند حوالي 227 درجة مئوية أسفل نقطة ذوبان النحاس; SN المفرط (>20%) يزيد من هشاشة. |
| الألومنيوم (آل) | 5-12 ٪ | يرفع نطاق ذوبان (1,040-1،070 درجة مئوية / 1,900-1960 درجة فهرنهايت). | تشكل intermetallics قوية مع CU; يستقر الهيكل; يعزز مقاومة الأكسدة. |
| السيليكون (و) | 2-4 ٪ | يحافظ على نطاق ذوبان مرتفع نسبيًا (~ 1،020-1،050 درجة مئوية / 1,870-1920 درجة فهرنهايت). | يعمل على تحسين قابلية اللحام; تأثير تعزيز الحلول الصلبة. |
| الفسفور (ص) | 0.01-0.5 ٪ | يرفع درجة حرارة الصلبة قليلاً. | بمثابة ديكسيدز أثناء الانصهار; يحسن مقاومة التآكل والتعب. |
النيكل (في) |
1-5 ٪ | يزيد من نطاق ذوبان متواضع (~ 10-20 درجة مئوية). | يحسن مقاومة التآكل والصلابة; في كثير من الأحيان يقترن بالألمنيوم في البرونز النيكل والألومنيوم. |
| يقود (PB) | 2-20 ٪ | يقلل بشدة من نطاق ذوبان (وصولاً إلى 850-930 درجة مئوية / 1,560-1،710 درجة فهرنهايت). | الرصاص غير قابل للذوبان في النحاس, أشكال الادراج الناعمة; يحسن قابلية الآلات ولكنه يقلل من قوة درجات الحرارة العالية. |
| الزنك (Zn) | 1-5 ٪ (في بعض الأحيان أكثر في البرونز السيليكون) | يقلل قليلاً من درجة حرارة الذوبان. | يعزز السيولة أثناء الصب; تقترب Zn المفرط من خصائص تشبه النحاس. |
تفاعلات السبائك والآثار المجهرية
- تشكيل الانصهار (CU-SN, Cu -PB): يخفض نقطة الانصهار بشكل كبير, مما أدى إلى نطاقات ذوبان أوسع.
- مركبات intermetallic (مع -, معها): زيادة درجات حرارة الانصهار وخلق أقوى, سبائك أكثر استقرارًا.
- حل الصلبة تعزيز (مع -و, معها): يحتفظ بمدى ذوبان مرتفع نسبيًا مع تحسين ليونة ومقاومة التآكل.
6. تأثيرات البنية المجهرية والمعالجة
في حين أن التركيب الكيميائي هو العامل السائد في تحديد سلوك ذوبان البرونز, الحالة المجهرية و تاريخ المعالجة تلعب أيضًا دورًا خفيًا ولكنه مهم.
هذه العوامل تؤثر على مدى انتقالات السبائك بشكل موحد من الصلبة إلى السائل ويمكن أن تحول نقاط الصلبة أو السائل الفعالة بعشرات الدرجات.
الحالة المجهرية: حجم الحبوب وتوزيع الطور
- حجم الحبوب: البرونز الرفيع الحبيبات (قطر الحبوب <10 μM) بشكل عام يعرض درجة حرارة صلبة ~ 5-10 درجة مئوية أقل من البرونز الخشن الحبيبات (>50 μM).
وذلك لأن الحبوب الدقيقة تقدم المزيد من الحدود الحدود, حيث يقوم الانتشار الذري بتسريع الذوبان المحلي. - فصل المرحلة: في سبائك متعددة (على سبيل المثال, A+B البرونز مثل C61400), توزيع الطور غير الموحد يخلق سلوك ذوبان محلي.
قد تبدأ مناطق الطور في الذوبان عند حوالي 1050 درجة مئوية, بينما تستمر مناطق الطور α حتى ~ 1،130 درجة مئوية. هذا يوسع نطاق الانصهار الفعال بمقدار 10-20 درجة مئوية. - مثال عملي: البرونز الفوسفور البارد (C52100) عادة ما تطور الحبوب الدقيقة من نظيرها الصب.
أثناء الصلب, يُظهر C52100 الذي يعمل على البارد Solidus بالقرب من 930 درجة مئوية, بالمقارنة مع ~ 950 درجة مئوية للمواد المصبوب - تطلب التحكم في درجة الحرارة أكثر تشددًا لتجنب ذوبان أولي.
تاريخ المعالجة: الدورات الحرارية وتدهور السبائك
- تبخير القصدير (اللحام/الصب): التعرض المطول فوق ~ 1،100 درجة مئوية يمكن أن يتبخر تدريجيا القصدير, على الرغم من نقطة الغليان العالية (2,270 درجة مئوية).
على سبيل المثال, التدفئة C92200 البرونز (10% Sn) في 1,200 ° C لمدة ساعة واحدة يمكن أن تقلل من محتوى SN بنسبة 1-2 ٪, تحويل سائله إلى الأعلى من ~ 1020 درجة مئوية إلى ~ 1030 درجة مئوية. - المعالجة الحرارية (الصلب/التجانس): البرونز الصلب في 600-800 درجة مئوية (أدناه solidus) يعزز الانتشار ويقلل من التجميع الدقيق.
هذا يضيق فاصل الذوبان بمقدار 5-15 درجة مئوية. على سبيل المثال, C92700 (15% Sn) صلب في 700 يظهر درجة مئوية نطاق ذوبان يتراوح بين 880-1،030 درجة مئوية, بالمقارنة مع 880-1،050 درجة مئوية في حالة الصب. - معدل الصب: التصلب السريع (على سبيل المثال, الصب البرد) ينتج دندريت أدق وتوزيع طور أكثر اتساقًا, تقليل احتمال ذوبان محلي سابق لأوانه.
التبريد البطيء يعزز الفصل, توسيع فاصل الذوبان.
7. آثار التصنيع الصناعي لنقطة ذوبان البرونز
التحكم الدقيق في نطاق ذوبان البرونز هو غير قابل للتفاوض في التصنيع.
حتى أ 10 انحراف ° C. من درجة حرارة المعالجة المستهدفة يمكن أن تقلل العائد بمقدار النصف, إما من خلال ملء العفن غير المكتمل, تبخير عناصر صناعة السبائك, أو تلف البنية الدقيقة.
العمليات الثلاث الأكثر حساسية -صب, اللحام, والمعالجة الحرارية- بشكل كبير على المعرفة الدقيقة لنافذة Solidus -Liquidus.

صب: موازنة السيولة وسلامة السبائك
في الصب, يجب تسخين البرونز فوق سائله بواسطة 50-100 درجة مئوية لتحقيق سيولة كافية لملء العفن, مع تجنب ارتفاع درجة الحرارة المفرطة التي تسرع الأكسدة (تشكيل الخبث) أو تبخير عناصر صناعة السبائك المتطايرة مثل الرصاص والقصدير.
| عملية الصب | الصف البرونزي | نطاق ذوبان (درجة مئوية) | درجة الحرارة (درجة مئوية) | متطلبات السيولة | النتيجة الرئيسية |
| صب الرمال (التماثيل) | C92700 (15% Sn) | 880-1050 | 950-1100 | واسطة (أقسام سميكة) | انخفضت عيوب الانكماش بنسبة ~ 35 ٪ |
| صب الاستثمار (المحامل) | C90700 (5% PB) | 900-980 | 950-1050 | عالي (الجدران الرقيقة <3 مم) | >95% العطلة ملء الغلة |
| يموت الصب (الاتصالات الكهربائية) | C52100 (0.3% ص) | 930-1030 | 1,000-1100 | عالي (الأشكال المعقدة) | تم تقليل المسامية; الموصلية الكهربائية تحسنت |
السيطرة النقدية: للبرونز C90700, سكب أدناه 950 درجة مئوية أساء (تجاويف غير مملوءة), بينما أعلاه 1,050 يتجاوز تبخير الرصاص ° C 1%, مهينة القابلية للآلات وإنتاج مسامية الغاز.
لحام: تجنب الانصهار وتدهور السبائك
يتطلب اللحام البرونزي درجات حرارة أقل من السائل لمنع ذوبان المعادن الأساسية, باستخدام معادن الحشو مع نطاقات ذوبان أقل من سبيكة القاعدة.
- لحام تيغ (المراوح البحرية): استخدم المعدن الأساسي C92200 (10% Sn, 920-1020 درجة مئوية نطاق ذوبان) مع حشو C93200 (5% Sn, 880-980 درجة مئوية نطاق ذوبان).
سخن إلى 200-300 درجة مئوية والحفاظ على درجة حرارة تجمع اللحام عند 900-950 درجة مئوية (بين سائل الحشو والقاعدة الصلبة) لتجنب عيوب الانصهار. - النحومة (الموصلات الكهربائية): استخدم حشو النحاس الفوسفور (مع 5 ٪ ص, ذوبان في 714-800 درجة مئوية) مع C51000 الفوسفور البرونز (970-1070 درجة مئوية نطاق ذوبان).
الحرارة إلى 750-800 درجة مئوية - يذوب المملح بينما يظل المعدن الأساسي صلبًا, منع التشويه.
وضع الفشل: ارتفاع درجة حرارة C92200 أثناء اللحام TIG (درجة حرارة >1020درجة مئوية) يسبب تبخير القصدير (2% خسارة SN), تقليل قوة الشد 25% وزيادة حساسية التآكل في مياه البحر.
المعالجة الحرارية: تعزيز دون ذوبان
تقتصر درجات حرارة المعالجة الحرارية بشكل صارم على تحت الصلبة لتجنب الانصهار الجزئي والأضرار المجهرية:
- الحل الصلب (البرونز المصنوع من الألومنيوم): C63000 (15% آل, 1080-1200 درجة مئوية نطاق ذوبان) يتم الصلب عند 800-900 درجة مئوية لحل الطور في مرحلة α, تحسين ليونة (يزيد الاستطالة من 10% ل 30%).
- شيخوخة (الفوسفور البرونز): C52100 (0.3% ص) تتراوح أعمارهم بين 400 و 500 درجة مئوية (أقل بكثير من Solidus 930 درجة مئوية) لترسيب cu₃p, زيادة قوة الشد من 450 MPA إلى 550 MPA.
8. طرق اختبار نطاق ذوبان البرونز
يتطلب القياس الدقيق لنطاق ذوبان البرونز التقنيات المختبرية أو الصناعية المصممة لدقة وحجم العينة.
المسح الضوئي التفاضلي (DSC)
- مبدأ: يقيس تدفق الحرارة إلى/الخروج من عينة برونزية 5-10 ملغ حيث يتم تسخينها عند 10 درجة مئوية/دقيقة.
تم اكتشاف Solidus باعتباره بداية امتصاص الحرارة الداخلية للحرارة; السائل هو نهاية endotherm. - دقة: ± 1-2 ° 100 للصلبة / السائلة; مثالي لتوصيف السبائك البرونزية الجديدة (على سبيل المثال, درجات منخفضة الرصاص لتركيبات مياه الشرب) للتحقق من الامتثال لـ ASTM B505.
- مثال: تحليل DSC لـ C61400 (10% آل) يؤكد صلبة من 1050 درجة مئوية والسيائل من 1130 درجة مئوية - وهم من أجل وضع درجات حرارة الصب يموت.
جهاز ذوبان درجة الحرارة العالية
- مبدأ: يتم تسخين عينة برونزية من 1 إلى 5 غرام في بوتقة الجرافيت مع إدخالها مباشرة في العينة.
الصلبة هي درجة الحرارة عندما يتشكل السائل الأول; السائل هو عندما تكون العينة منصهرة بالكامل. - دقة: ± 5-10 درجة مئوية; مناسبة لمراقبة الجودة الصناعية (على سبيل المثال, التحقق من اتساق الدُفعات من البرونز المحامل).
- ميزة: يحاكي شروط الصب الحقيقية, حساب آثار الشوائب التي قد تفوتها DSC.
تحليل الجاذبية الحرارية (TGA)
- مبدأ: يقيس فقدان كتلة عينة برونزية أثناء التسخين.
يسبب تبخير القصدير أو الرصاص فقدان الكتلة فوق نقاط الغليان, ولكن يشار إلى بداية الانصهار من خلال تغيير الكتلة الدقيقة (بسبب أكسدة السطح) بالتزامن مع الصلبة. - دقة: ± 3-5 درجة مئوية للصلبة; غالبًا ما يستخدم مع DSC للتحقق من بيانات نطاق الانصهار.
- طلب: دراسة تبخير القصدير في البرونز العالي (C92700) لتحسين أوقات الانتظار (تقليل خسارة SN إلى <0.5%).
9. المفاهيم الخاطئة الشائعة حول نقطة ذوبان البرونز
على الرغم من أهميتها الصناعية, غالبًا ما يساء فهم سلوك ذوبان البرونز. فيما يلي توضيحات رئيسية:
"لدى البرونز نقطة انصهار ثابتة مثل النحاس النقي."
خطأ شنيع: يذوب النحاس النقي عند 1083 درجة مئوية (مُثَبَّت), لكن البرونز - سبيكة - هاز انصهار.
على سبيل المثال, يذوب C92200 القصدير من 920 درجة مئوية و 1020 درجة مئوية, ليس في درجة حرارة واحدة.
"إضافة المزيد من القصدير يقلل دائمًا من نطاق ذوبان البرونز."
صحيح جزئيا: محتوى القصدير يصل إلى 15% يقلل من نطاق الانصهار (من 1083 درجة مئوية ل Cu النقي إلى 880-1050 درجة مئوية ل 15% Sn), لكن أعلاه 15% Sn, هش الطور (cu₃sn) الأشكال, توسيع نطاق الانصهار ورفع السائل قليلاً.
"الرصاص دائمًا مفيد لخفض نطاق ذوبان البرونز."
خطأ شنيع: يؤدي الرصاص إلى خفض نطاق الانصهار ولكنه يسبب القصور الساخن (هش في درجات الحرارة العالية) لو >5% PB.
برونزية عالية الرصاص (C90700, 5% PB) لا يمكن استخدامها في تطبيقات الحرارة العالية (على سبيل المثال, أجزاء الفرن) بسبب مخاطر التكسير.
"جميع البرونز قابلة لحام إذا تم تسخينها إلى نطاق ذوبانها."
خطأ شنيع: يؤدي اللحام البرونزي فوق سائله (تبخير القصدير).
يتطلب البرونز معادن حشو مع نطاقات ذوبان أقل من سبيكة القاعدة لتجنب عيوب الانصهار.
10. جودة, عيوب, والتخفيف
ال سلوك ذوبان البرونز هو محدد حاسم لجودة المنتج.
حتى الانحرافات الصغيرة عن نافذة Solidus -Liquidus المحددة يمكن أن تؤدي إلى عيوب معدنية تعرض الأداء الميكانيكي, مقاومة التآكل, والاستقرار الأبعاد.
العيوب الشائعة المتعلقة بنطاق الانصهار
الفصل واتجاهات الجدولة المجهرية
- سبب: التبريد البطيء أو نطاقات ذوبان عريض (على سبيل المثال, برونز عالية SN) يؤدي إلى فصل القصدير أو الرصاص عند حدود الحبوب.
- تأثير: تقليل المتانة, التآكل بين الحبيبية.
- مثال: في C92700 (15% Sn), يؤدي فصل المرحلة المفرطة إلى تقليل مقاومة التأثير بنسبة 30 ٪ تقريبًا.
مسامية الغاز وتجويف الانكماش
- سبب: سكب فوق السخن الخارق الموصى به (> سائل + 100 درجة مئوية) يزيد من الأكسدة وامتصاص الغاز.
- تأثير: المسامية تقلل من حياة التعب من خلال 40%.
- مثال: الرصاص البرونز C90700 يطور الفراغات إذا سكب >1,080 درجة مئوية بسبب تبخير الرصاص.
تكسير ساخن (التصلب التكسير)
- سبب: نطاقات التصلب الضيقة في بعض السبائك (على سبيل المثال, مع - البرونز) اجعلها عرضة للإجهاد الحراري أثناء التبريد.
- تأثير: تبدأ الشقوق عند حدود الحبوب, المساومة على السلامة الهيكلية.
ارتفاع درجة حرارة العناصر المزيفة والسبائك
- سبب: التعرض الممتد >1,100 ° C يسبب تبخير القصدير (~ 1-2 ٪ في الساعة) وخسارة الرصاص في البرونز الرصاص.
- تأثير: قوة أقل, سوء القابلية للآلات, وزيادة هشاشة.
الوجبات الرئيسية:
معظم حالات فشل الجودة في التصنيع البرونزي لا تنشأ من اختيار السبائك ولكن من التحكم غير لائق في درجة الحرارة أثناء الانصهار والسكب.
عن طريق الجمع الإدارة الحرارية الصارمة, سبيكة تحسين, و تقنيات التفتيش المتقدمة, يمكن تخفيض معدلات العيب بأكثر من 70%.
11. الاتجاهات المستقبلية: التصنيع المنخفض الرصاص والإضافة
تتطور التكنولوجيا البرونزية لتلبية اللوائح البيئية واحتياجات التصنيع المتقدمة, مع اعتبارات نطاق ذوبان في المقدمة:
برونز منخفض الرصاص وخالي من الرصاص
- سائق: اللوائح البيئية (على سبيل المثال, اقتراح كاليفورنيا 65, أنا rohs) الحد من الرصاص في تجهيزات مياه الشرب وأسطح الاتصالات الغذائية.
- تحدي نطاق ذوبان: استبدال الرصاص ببسموت (ثنائية) أو السيليكون (و) يتطلب إعادة تصميم نطاقات الانصهار - يقلل البسملة من السائل بمقدار 10 درجة مئوية تقريبًا لكل 1% ثنائية, لكن الثنائي الزائد يسبب هشاشة.
- حل: C90800 (مع 10 ٪ SN-2 ٪ ثنائية) يحتوي على نطاق ذوبان 920-1000 درجة مئوية, مطابقة قابلية الرصاص البرونزية أثناء تلبية معايير خالية من الرصاص.
التصنيع المضافة (3د الطباعة)
- سائق: الهندسة المعقدة (على سبيل المثال, محامل مخصصة) لا يمكن أن يحقق هذا الصب التقليدي.
- تحدي نطاق ذوبان: مسحوق سرير الانصهار (PBF) يتطلب التحكم الدقيق في درجة حرارة الليزر (فوق السائل للذوبان الكامل, أدناه لتلبيد).
- حل: ل C52100 الفوسفور البرونز PBF, استخدم درجة حرارة الليزر 1050-1100 درجة مئوية (سائل + 20-70 درجة مئوية) لضمان ترابط الطبقة دون تبخير القصدير.
12. خاتمة
ال نقطة الانصهار من البرونز من الأفضل فهمه على أنه أ نطاق ذوبان محدد من درجات حرارة الصلبة والسيوف.
يتأثر هذا النطاق بتكوين السبائك, البنية المجهرية, والشوائب, ويحكم بشكل مباشر كيف يكون البرونز يقذف, ملحومة, والمعالجة بالحرارة.
يضمن السيطرة الدقيقة على ذوبان درجات الحرارة والسكب مكونات خالية من العيوب, يمتد حياة الخدمة, ويقلل التكاليف.
من خلال دمج المعرفة الرسم البياني للمرحلة مع تجربة مسبك عملية, يمكن للمهندسين والمصنعين استغلال براعة البرونز بالكامل مع تقليل المخاطر في الإنتاج.
الأسئلة الشائعة
ما هو نطاق ذوبان البرونز المستخدم في المراوح البحرية?
عادة ما يستخدم المراوح البحرية C92200 Naval Tin Bronze (10% Sn) أو C61400 البرونز المتوسط الألمنيوم (10% آل).
C92200 يذوب في 920-1020 درجة مئوية, بينما يذوب C61400 عند 1050-1130 درجة مئوية. يفضل البرونز المصنوع من الألومنيوم على مراوح أكبر بسبب ارتفاع قوته في درجات حرارة عالية.
كيف يؤثر محتوى الرصاص على نطاق ذوبان البرونز?
يعمل الرصاص كضرب من نقطة الانصهار - كل شيء 1% الزيادة في الرصاص تخفض السائل بمقدار 15 درجة مئوية ~.
على سبيل المثال, C90300 (2% PB) لديه سائل سائل 100, بينما C90700 (5% PB) لديه سائل من 980 درجة 100.
لكن, يقود >5% يسبب الضيق الساخن, جعل البرونز هش في درجات حرارة عالية.
هل يمكنني لحام البرونز بنفس درجة حرارة الصلب?
لا. فُولاَذ (على سبيل المثال, A36) ذوبان في 1425-1538 درجة مئوية, أعلى بكثير من البرونز.
يتطلب البرونز القصدير C92200 درجة حرارة أقصى قدرها 950 درجة مئوية (أقل من 1020 درجة 100) لتجنب تبخير القصدير والذوبان المعدني الأساسي.
استخدام درجات حرارة اللحام الصلب من شأنه أن يدمر البرونز.
كيف يمكنني قياس نطاق ذوبان البرونز في مسبك?
استخدم جهاز ذوبان ذوبان عالي درجة الحرارة مع بوتقة الجرافيت و K-type ThermoCouple.
الحرارة أ 5 عينة برونزية G عند 5 درجة مئوية/دقيقة, تسجيل درجة الحرارة عندما يتشكل السائل الأول (الصلبة) وعندما تكون العينة منصهرة بالكامل (سائل).
هذه الطريقة لها دقة ± 5-10 درجة مئوية, يكفي لمراقبة جودة الدُفعات.
لماذا يكون لدى البرونز المصنوع من الألومنيوم نطاق ذوبان أعلى من القصدير البرونزي?
يشكل الألومنيوم مركبات متعلقة بالذوبان العالي (على سبيل المثال, cu₃al, ذوبان في 1037 درجة مئوية) مع النحاس, التي ترفع الصلبة والسيوف.
القصدير, على النقيض من ذلك, يشكل حلًا قويًا أكثر من النحاس مع النحاس, تعطيل الروابط الذرية وخفض نطاق الانصهار. على سبيل المثال, 10% AL في البرونز يرفع السائل بمقدار 100 درجة مئوية مقابل. 10% Sn.


