황동의 용광로: 데이터, 주요 요인, 및 응용 프로그램

1. 소개

그만큼 황동의 용광로 캐스팅에서의 행동을 지배하는 기본 재산입니다., 용접, 브레이징, 열처리.

순수한 금속과 달리, 황동 전시 a 용융 범위 단일 온도보다는, 일반적으로 사이 880 ° C (1,616 ° F) 그리고 1,095 ° C (2,003 ° F), 조성 및 아연과 같은 합금 요소에 따라, 선두, 주석, 니켈, 및 알루미늄.

이 용융 범위의 정확한 제어는 산업 응용 분야에 중요합니다.: 적절한 금형 충전을 보장합니다, 다공성과 뜨거운 균열을 최소화합니다, 기계적 특성을 보존합니다, 아연 휘발을 방지합니다.

최적의 온도 창에서 작은 편차조차도 수율과 제품 품질을 크게 줄일 수 있습니다..

황동 거동의 융점에 영향을 미치는 요인 이해 - 구성, 미세 구조, 처리 이력, 그리고 환경 조건.

제조업체는 성능을 최적화 할 수 있습니다, 결함을 줄입니다, 자동차 부품에서 악기 및 해양 하드웨어에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 일관된 결과를 얻습니다..

2. 황동은 무엇입니까? (구성 및 분류)

놋쇠 주요 요소가있는 합금을 나타냅니다 구리 (Cu) 그리고 아연 (Zn).

Cu를 변경하여: Zn 비율 및 소량의 다른 요소 추가, 광범위한 기계식, 부식, 열 특성이 생성 될 수 있습니다.

일반적인 분류:

• 알파 (에이) 놋쇠 -Cu-rich (일반적으로 최대 ~ 35 wt% Zn). 단일 위상 페이스 중심-큐빅 (FCC) 견고한 솔루션. 좋은 연성과 형성성.
• 알파 베타 (a+b) 놋쇠 - 보통 Zn (~ 35–45 wt%), 강도와 경도를 높이지만 냉연성을 줄이는 이중 미세 구조.
• 하이 제인 및 특수 놋쇠 - 더 높은 Zn 또는 기타 주요 합금 요소 (알, ~ 안에, MN, Sn, PB) 위상 평형 및 용융/응고 거동을 변경합니다.

이러한 단계 차이는 용융 범위 행동의 근본 원인입니다.: 순수한 금속과 달리, 합금은 일반적으로 단일 온도에서 녹지 않고 위상 다이어그램에 나타나는 Solidus와 액체 라인 사이의 간격에 걸쳐 녹입니다..

3. 황동 합금 시스템 및 전형적인 용융 범위

다음은 몇 가지 일반적인 황동 범주 및 성적에 대한 대표적인 엔지니어링 값입니다..

이 값은 프로세스 설계에 사용되는 일반적인 작업 범위이며 재료 인증서에 대해 확인해야합니다., 공급 업체 데이터 시트, 또는 생산 공사 작업을위한 실험실 열 분석.

4. 황동의 용융 범위에 영향을 미치는 주요 요인

합금 요소가 황동의 용융점을 변화시키는 방법

미세 구조 상태 (곡물 크기, 위상 분포)

놋쇠의 용융 범위는 분리 된 미세 구조에 약간 민감합니다, 이 효과는 구성보다 작지만:

• 곡물 크기: 세밀한 황동 (곡물 직경 <10 μm) 굵은 놋쇠보다 solidus ~ 5–10 ° C가 낮습니다 (>50 μm).
  미세 곡물에는 더 많은 입자 경계가 있습니다, 원자 확산이 더 빠른 경우, 이는 낮은 온도에서 녹는 것을 가속화합니다..
• 위상 분리: A+B 놋쇠로 (예를 들어, C27200), 고르지 않은 위상 분포 (예를 들어, β- 상 클러스터) 현지화 된 용융점을 만듭니다.
  β- 상 영역이 먼저 녹습니다 (~ 980 ° C에서), α- 상 영역은 ~ 1050 ° C까지 지속됩니다, 유효 용융 범위를 10-20 ° C 넓 힙니다.

실용적인 예: 차가운 놋쇠 (예를 들어, 그린 황동 튜브) 캐스트 황동보다 더 미세한 곡물 구조가 있습니다.

냉간 작업 된 C26000 황동을 어닐링 할 때, 용융 범위는 1040 ° C에서 시작합니다 (대. 1050캐스트 C26000의 경우 ° C), 부분 용융을 피하기 위해 낮은 어닐링 온도가 필요합니다.

처리 이력 (주조, 용접, 열처리)

열 처리는 화학 물질 또는 미세 구조 상태를 수정하여 황동의 용융 범위를 변경합니다.:

• 아연 휘발 (용접/주조): 아연의 끓는점이 낮습니다 (907° C), 따라서 950 ° C 이상의 황동 가열은 아연 증기 손실을 유발합니다 (11000 ° C에서 시간당 3 wt%).
  이것은 구리 함량을 증가시킵니다, 용융 범위 상승 —E.G., C36000 황동 3% 아연 손실의 액체는 960 ° C입니다 (대. 940처리되지 않은 황동의 경우 ° C).
• 열처리 (솔루션 어닐링): 600–700 ° C에서 어닐링 황동 (solidus 아래) Cu-Zn 고체 용액을 균질화합니다, 용융 범위를 5-15 ° C로 좁 힙니다.
  예를 들어, 어닐링 된 C28000 황동의 녹는 범위는 880–900 ° C입니다 (대. 880AS- 캐스트 C28000의 경우 –920 ° C).

5. 측정 방법 (녹는 범위가 결정되는 방법)

황동 조성물의 solidus와 liquidus를 정량화하는 것은 표준 야금 작업입니다..

일반적으로 사용되는 방법:

• 차동 스캐닝 열량 측정 (DSC) / 차동 열 분석 (DTA) - 흡열 녹는 사건에 대한 정확한 발병 및 완료 온도 제공, 잠복을 측정하십시오, 소규모에 이상적입니다, 잘 준비된 샘플.
  DSC 흔적은 시작을 보여줍니다 (solidus) 편차 및 주요 흡열 피크로서(에스) 액체와 잠열로.
• 냉각 곡선 (열 정지) 분석 - 파운드리 실험실에서, 냉각 중에 기록 된 열 이력은 체포 지점을 나타냅니다 (고원 또는 경사의 변화) 위상 변환에 해당합니다; 이들은 실제 파운드리 검증에 유용합니다.
• 체포 된 냉각 금속 조영술 - 샘플은 solidus -liquidus 간격에서 목표 온도로 가열되고 빠르게 켄칭됩니다.;
  결과 미세 구조의 검사는 그 온도에 어떤 상이 있는지 식별합니다., 열 분석 검증.
• 열역학적 모델링 (칼파드) - 컴퓨터 도구.
• 실용적인 파운드리 시험 - 테스트 주조 및 결함 검사, 기계적 특성 및 미세 분리는 생산 조건에서 실험실 수를 검증하는 데 도움이됩니다..

6. 황동 용융 범위 제어의 산업 응용

놋쇠의 녹는 범위에 대한 정확한 지식은 프로세스 최적화에 중요합니다..

많은 경우에, 조차도 10 ° C 목표 온도에서의 편차는 수율을 최대까지 줄일 수 있습니다. 20% 오해와 같은 결함을 통해, 다공성, 또는 아연 휘발.

다음 산업 관행은 용융 제어가 제조 성능으로 직접 변환되는 방법을 강조합니다..

주조 (모래 주조, 다이 캐스팅, 투자 캐스팅)

캐스팅은 일반적으로 쏟아지는 온도로 가열 황동이 필요합니다 액체 + 50–100 ° C, 아연 기화를 최소화하면서 곰팡이 공동을 채우기에 충분한 유동성 보장.

용접 (싸움, 브레이징)

황동 용접은 액체 위의 온도를 피해야합니다 (용융을 방지하기 위해) 조인트를 융합시키기에 충분한 열을 보장합니다.

• TIG 용접 (얇은 황동 시트): 예열 온도는 200-300 ° C를 사용하십시오 (C26000 황동의 고체보다 훨씬 낮습니다: 1050° C) 및 950–1000 ° C의 용접 풀 온도 (고체와 액체 사이).
  이것은 기본 금속을 녹지 않고 "부분 융합"관절을 만듭니다..
• 브레이징 (황동 파이프): 브레이징 필러 금속을 사용하십시오 (예를 들어, BCUP-2, 녹는 645–790 ° C) Brass의 Solidus 아래에 녹는 점이 있습니다.
  700–750 ° C로 가열하면 필러가 녹는 반면 황동베이스는 고체 상태로 유지됩니다., 관절 왜곡을 피합니다.

실패 모드: TIG 용접 중 과열 (온도 >1080C26000 황동의 경우 ° C) "화상 스루"를 유발합니다. (베이스 메탈의 용융), 재 작업이 필요하고 비용 증가 50%.

열처리 (가열 냉각, 스트레스 완화)

열처리 온도는 엄격하게 제한됩니다 solidus 아래 부분 용융을 방지합니다:

• 가열 냉각 (차가운 놋쇠 튜브): C26000 황동은 600-650 ° C에서 어닐링됩니다 (대. Sicolus 1050 ° C) 연성을 회복합니다 (신장이 증가합니다 10% 에게 45%) 용융 범위를 변경하지 않고.
• 스트레스 완화 (황동 피팅): 가공으로 인한 잔류 응력을 줄이기 위해 250–350 ° C로 가열하십시오.이 온도는 Solidus보다 훨씬 낮습니다., 미세 구조적 손상을 피합니다.

7. 처리 & 황동의 안전 고려 사항

아연 기화 및 금속 연료 위험

• 아연 끓는점 약 907 ° C (≈1,665 ° F). 많은 일반적인 놋쇠는이 온도 또는 그 이상의 액체 값을 가지고 있기 때문에, 아연 기화 산화 아연 연기의 형성은 용융 중에 발생할 수 있습니다., 용접 또는 로컬 과열.
  Zno Fume의 흡입은 유발할 수 있습니다 금속 연료 열병, 독감과 같은 직업 질환.
• 통제 수단: 지역 배기 환기, Fume Capture, 적절한 호흡기 보호, 용융/용접 작업의 온도 제어는 근로자를 보호하기 위해 필수적입니다..

산화, 드 로스 및 포함 제어

• 녹은 황동은 산화물을 형성합니다 (구리 및 아연 산화물) 그리고 드 로스.
  플럭싱 및 제어 된 대기 관행, 탈산 화학 및 신중한 스키밍은 산화물 포함 연속을 줄입니다.
  과도한 산화는 수율을 감소시킵니다, 결함을 증가시키고 화학을 변경합니다.

리드 및 규제 문제

• 선두 (PB) 일부 프리 컷 브라스에 사용됩니다; 작은 PB 수준조차도 식수 및 소비자 제품에 대한 규제 적 영향을 미칩니다..
  리드 베어링 스크랩은 무연 스트림과 별도로 관리해야합니다, 완제품은 현지 리드 컨텐츠 규정을 충족해야합니다.

사단 및 장기 서비스

• 일부 놋쇠는 취약합니다 소독 (아연의 선택적 침출) 특정 부식성 물과 환경에서.
  Dezincification-restant 합금 또는 보호 조치 선택은 배관에 중요합니다., 해양 및 식수 적용.

8. 황동 녹는 점에 대한 일반적인 오해

산업적 중요성에도 불구하고, 황동의 녹는 행동은 종종 오해됩니다. 다음은 주요 설명입니다:

"황동은 순수한 구리와 같은 고정 된 융점을 가지고 있습니다."

거짓: 순수한 구리는 1083 ° C에서 녹습니다 (결정된), 그러나 합금 인 황동은 녹는 범위입니다 (액체에 고체).

예를 들어, C36000 황동은 870 ° C와 940 ° C 사이에서 용융됩니다, 단일 온도가 아닙니다.

"아연을 더 첨가하면 항상 황동의 용융 범위가 낮아집니다."

부분적으로 사실: 아연 함량까지 45% 용융 범위를 낮 춥니 다, 그러나 너머 45%, 아연은 부서지기 쉬운 γ 상을 형성합니다 (cu₅zn₈, 녹는 860 ° C), 녹는 범위는 안정화되거나 약간 증가합니다.

하이 저인 브라스 (>50% Zn) 극심한 브라이언스로 인해 거의 사용되지 않습니다.

"불순물은 황동의 용융 범위 만 낮습니다."

거짓: 철 (Fe) 그리고 니켈 (~ 안에) 높은 금속 간을 형성하여 용융 범위를 높이십시오. "부드러운"불순물 만 (PB, 에스) 녹는 범위를 지속적으로 낮 춥니 다.

"캐스팅 온도는 액체 위에있는 한 임의적 일 수 있습니다."

거짓: 과도한 가열 (액체 + >100° C) 심각한 아연 휘발을 유발합니다 (손실 >5%) 그리고 드로스 형성, 기계적 강도 감소.

비밀리에 (액체 + <30° C) 유동성이 나쁘고 곰팡이 충전 결함으로 이어집니다.

9. 결론

그만큼 황동의 용광로 단일 고정 값이 아니라 a 범위 구성으로 정의됩니다, 미세 구조, 그리고 처리 이력.

날카로운 녹는 전이가있는 순수한 금속과 달리, 놋쇠 - 리드와 같은 추가 요소를 가진 구리 - 신경 합금, 주석, 니켈, 또는 알루미늄 —Exhibits 및 고체 액체 경계 그것은 매우 다양합니다.

이러한 경계는 황동이 어떻게 행동하는지 직접적으로 영향을 미칩니다 주조, 용접, 브레이징, 열처리, 녹는 범위의 정확한 제어 제어 산업 야금의 초석.

FAQ

배관기구에 사용되는 일반적인 황동의 용융 범위는 무엇입니까? (C26000)?

C26000 (카트리지 황동) 고체 온도는 ~ 1050 ° C이고 액체 온도는 ~ 1085 ° C입니다., 35 ° C의 용융 범위를 초래합니다 (1050–1085 ° C).

이 좁은 범위는 얇은 벽 파이프로 끌어 당기는 데 적합합니다..

리드 컨텐츠가 C36000 황동의 용융 범위에 어떤 영향을 미칩니 까?

C36000 (자유 절단 황동) 2.5–3.7 wt% 리드를 포함합니다.

각 1 리드의 WT% 증가는 액체를 ~ 10-15 ° C만큼 낮 춥니 다: 에이 2.5% PB 샘플의 액체는 ~ 940 ° C입니다, a 3.7% PB 샘플의 액체는 ~ 925 ° C입니다.

리드는 또한 용융 범위를 넓 힙니다 (50 ℃ 내지 70 ℃에서) 저하 PB가 풍부한 상을 형성함으로써.

강철과 같은 온도를 사용하여 황동을 용접 할 수 있습니까??

아니요. 강철 (예를 들어, A36) 녹는 범위는 1425–1538 ° C입니다, 황동보다 훨씬 높습니다.

용접 황동 (예를 들어, C26000) 최대 온도 ~ 1000 ° C가 필요합니다 (고체와 액체 사이) 기본 금속이 녹지 않도록 - 강철 용접 온도를 사용하면 황동이 완전히 녹을 것입니다..

산업 환경에서 황동의 용융 범위를 어떻게 측정합니까??

고온 융점 장치를 사용하십시오 (정밀도 ± 5–10 ° C) 1-5 g 황동 샘플.

흑연 도가니에서 샘플을 가열하십시오, 열전대로 온도를 모니터링하십시오, Solidus를 기록하십시오 (첫 번째 액체 형성) 그리고 액체 (완전 용융) 온도.

이 방법은 빠르고 배치 품질 관리에 적합합니다..

아연 휘발이 황동의 용융 범위에 영향을 미치는 이유는 무엇입니까??

아연 휘발 (907 ° C 이상) 황동의 아연 함량을 줄입니다, 조성물을 구리로 이동합니다.

구리는 황동보다 녹는 점이 높기 때문입니다, 용융 범위 (고체 / 액체) 증가합니다.

예를 들어, C36000 황동 3% 아연 손실의 액체는 960 ° C입니다 (대. 940신선한 황동의 경우 ° C), 유동성을 유지하기 위해 더 높은 주조 온도가 필요합니다.