1. giriiş
. pirinç erime noktası dökümdeki davranışını yöneten temel bir mülktür, kaynak, lehimleme, ve ısı işlemi.
Saf metallerin aksine, pirinç sergiler eritme aralığı tek bir sıcaklık yerine, tipik olarak 880 ° C (1,616 ° f) Ve 1,095 ° C (2,003 ° f), Çinko gibi bileşime ve alaşım elemanlarına bağlı olarak, yol göstermek, kalay, nikel, ve alüminyum.
Bu eritme aralığının doğru kontrolü, endüstriyel uygulamalar için kritik öneme sahiptir.: uygun kalıp dolgusu sağlar, gözenekliliği ve sıcak çatlamayı en aza indirir, mekanik özellikleri korur, ve çinko dalgalanmayı önler.
Optimal sıcaklık penceresinden küçük sapmalar bile verimi ve ürün kalitesini önemli ölçüde azaltabilir.
Pirinç davranışının erime noktasını etkileyen faktörleri anlamak -, mikroyapı, İşleme Geçmişi, ve çevre koşulları.
Üreticilerin performansı optimize etmesini sağlar, kusurları azaltın, ve otomotiv bileşenlerinden müzik aletlerine ve deniz donanımına kadar çeşitli uygulamalarda tutarlı sonuçlar elde etmek.
2. Pirinç nedir (kompozisyon ve sınıflandırma)
Pirinç ana unsurları olan alaşımları gösterir bakır (Cu) Ve çinko (Zn).
Cu'yu değiştirerek: Zn oranı ve küçük miktarlarda diğer unsurların eklenmesi, çok çeşitli mekanik, korozyon, ve termal özellikler üretilebilir.
Ortak sınıflandırmalar:
- Alfa (A) pirinç -Cu-zengin (Tipik olarak ağırlıkça% 35'e kadar Zn). Tek fazlı yüz merkezli-kubik (FCC) katı çözelti. İyi süneklik ve biçimlendirilebilirlik.
- Alfa (A+B) pirinç - Orta Zn (Ağırlıkça% 35-45), Gücü ve sertliği artıran ancak soğuk sünekliği azaltan dubleks mikro yapı.
- Yüksek çinko ve özel pirinçler - Daha yüksek Zn veya diğer büyük alaşım elemanları (Al, İçinde, MN, Sn, Pb) Faz dengesini ve erime/katılaşma davranışını değiştirin.
Bu aşama ayrımları, eritme aralığı davranışının temel nedenidir: saf metallerin aksine, Alaşımlar tipik olarak tek bir sıcaklıkta değil, solidus ve faz diyagramında görünen sıvı çizgileri arasındaki bir aralıkta erir..
3. Pirinç alaşım sistemleri ve tipik erime aralıkları
Aşağıda, birkaç yaygın pirinç kategorisi ve notu için temsili mühendislik değerleri.
Bu değerler, işlem tasarımı için kullanılan tipik çalışma aralıklarıdır ve malzeme sertifikalarına göre doğrulanmalıdır, Tedarikçi Veri Sayfaları, veya üretim-kritik çalışma için laboratuvar termal analizi.
| Alaşım / aile | Tipik Solidus (° C / ° f) | Tipik sıvı (° C / ° f) | Notalar |
| Jenerik sarı pirinç (ortak ticari karışım) | ~ 900 ° C / 1,652 ° f | ~ 940 ° C / 1,724 ° f | Genel amaçlı pirinç; Döküm ve makineye kolay. |
| C26000 (Kartuş pirinç, 70-30zn ile) | ~ 910-920 ° C / 1,670–1,688 ° F | ~ 954-965 ° C / 1,750–1,769 ° F | Mükemmel süneklik; Sayfa ve tüpte yaygın olarak kullanılır. |
| C36000 (Serbest pirinç, PB taşıyan) | ~ 885-890 ° C / 1,625–1,634 ° F | ~ 900 ° C / 1,652 ° f | Üstün işlenebilirlik; daha dar erime penceresi. |
| C23000 (Kırmızı pirinç, ~ 85CO-15ZN) | ~ 990 ° C / 1,814 ° f | ~ 1.025 ° C / 1,877 ° f | Yüksek CU “kırmızı” pirinç; saf bakıra daha yakın erir. |
| C46400 (Deniz pirinç, Cu -zn -sn) | ~ 888 ° C / 1,630 ° f | ~ 899 ° C / 1,650 ° f | Deniz suyu korozyonuna dirençli; dar erime aralığı. |
| C75200 (Nikel gümüşü 65-18-17) | ~ 1.070 ° C / 1,958 ° f | ~ 1.095 ° C / 2,003 ° f | Cu-zn-ni alaşımı; NI içeriği nedeniyle daha yüksek erime aralığı; Güç ve gümüş benzeri görünüm için değerli. |
4. Brass’ın eritme aralığını etkileyen temel faktörler
Alaşım elemanları pirinç erime noktasını nasıl değiştirir?
| Eleman | Erime noktası (° C / ° f) | Pirinç erime davranışı üzerindeki etkisi | Pratik sonuçlar |
| Çinko (Zn) | 419 ° C / 786 ° f | Saf bakıra göre solidus ve likitus; Yüksek Zn donma aralığını genişletir (A → B faz geçişleri). | Dökülebilirliği geliştirir; Aşırı Zn, erime sırasında ayrım ve çinko kaybı riskini arttırır. |
| Yol göstermek (Pb) | 327 ° C / 621 ° f | Cu - Zn matrisinde çözülmez; Yerel olarak likiye olan ayrı düşük eritme kapanışları oluşturur. | İşlenebilirliği arttırır; ancak kaynak/lehimleme ve sağlık endişelerinde sıcak kesime neden olur. |
| Kalay (Sn) | 232 ° C / 450 ° f | Erime menzilini biraz yükseltir; a-fazı ve korozyon direncinin stabilitesini artırır. | Deniz ve kırmızı pirinçlerde kullanılır; DeZinincified'i bastırır, ancak daha yüksek işleme sıcaklıkları gerektirir. |
| Nikel (İçinde) | 1,455 ° C / 2,651 ° f | Katı ve sıvı yükseltir; Cu - Zn matrisini güçlendirir; daha yüksek sıcaklık aşamalarını stabilize eder. | Nikel gümüş üretir (Örn., C75200) daha yüksek erime aralıkları ve gelişmiş mukavemet ile. |
Alüminyum (Al) |
660 ° C / 1,220 ° f | Erime menzilini yükseltme eğilimindedir; metaller arası oluşumu teşvik eder; oksidasyon direncini iyileştirir. | Deniz suyu servisi için alüminyum pirinçlerde kullanılır; Döküm sırasında daha yüksek süper ısınma gerektirir. |
| Manganez (MN) | 1,246 ° C / 2,275 ° f | Mikroyapı rafine eder; Erime aralığında küçük artış; ikinci faz parçacıkları oluşturabilir. | Gücü ve tokluğu geliştirir; aşınma direncini geliştirir. |
| Ütü (Fe) | 1,538 ° C / 2,800 ° f | İntermetalikleri oluşturur; Erime menzilini biraz yükseltir; katılaşma sırasında çekirdek olarak hareket edebilir. | Güç katar, ancak kapanımlar nedeniyle dökümü karmaşıklaştırabilir. |
| Silikon (Ve) | 1,414 ° C / 2,577 ° f | Esas olarak bir deoksider gibi davranır; Erime aralığı üzerinde sınırlı doğrudan etki ancak oksit davranışını değiştirir. | Dökümde sağlamlığı ve akışkanlığı artırır; Çapkın kontrolüne yardımcı olur. |
Mikroyapı durumu (Tahıl boyutu, Faz dağılımı)
Brass’ın eritme aralığı, işlenen mikro yapıya biraz duyarlıdır, Bu etki kompozisyondan daha küçük olmasına rağmen:
- Tahıl boyutu: İnce taneli pirinç (tahıl çapı <10 μm) Kaba taneli pirinçten 5-10 ° C daha düşük bir katı (>50 μm).
İnce tahılların daha fazla tahıl sınırına sahip, Atomik difüzyonun daha hızlı olduğu yerlerde - bu daha düşük sıcaklıklarda erimeyi hızlandırır. - Aşama ayrımı: A+B pirinçte (Örn., C27200), Düzensiz faz dağılımı (Örn., β-faz kümeleri) Yerelleştirilmiş erime noktaları oluşturur.
β-faz bölgeleri önce erir (~ 980 ° C'de), α-faz bölgeleri ~ 1050 ° C'ye kadar devam ederken, Etkili erime aralığının 10-20 ° C genişletilmesi.
Pratik örnek: Soğuk işlenmiş pirinç (Örn., Çizilmiş pirinç tüpler) dökme pirinçten daha ince bir tahıl yapısına sahiptir.
Soğuk işlenmiş C26000 pirinç tavlanırken, Erime aralığı 1040 ° C'de başlar (VS. 1050Cast C26000 için ° C), Kısmi eritmeyi önlemek için daha düşük tavlama sıcaklıkları gerektiren.
İşleme Geçmişi (Döküm, Kaynak, Isıl işlem)
Termal işleme, kimyasal veya mikroyapısal durumunu değiştirerek Brass’ın eritme aralığını değiştirir:
- Çinko uçağı (Kaynak/döküm): Çinko düşük kaynama noktasına sahiptir (907° C), Bu nedenle 950 ° C'nin üzerindeki ısıtma pirinç çinko buhar kaybına neden olur (11000 ° C'de saatte ağırlıkça% 3).
Bu bakır içeriğini arttırır, erime aralığının yükseltilmesi - ör., C36000 pirinç 3% Çinko kaybının 960 ° C'lik bir sıvı vardır (VS. 940İşlenmemiş pirinç için ° C). - Isıl işlem (Çözüm tavlama): 600-700 ° C'de tavlama pirinç (Solidus'un altında) Cu-Zn katı çözeltisini homojenleştirir, erime aralığını 5-15 ° C daraltmak.
Örneğin, tavlanmış C28000 pirinç, 880-900 ° C'lik eritme aralığına sahiptir. (VS. 880Cast C28000 için –920 ° C).
5. Ölçüm yöntemleri (Eritme aralıkları nasıl belirlenir)
Bir pirinç bileşiminin katı ve sıvının ölçülmesi standart metalurj çalışmasıdır.
Yaygın olarak kullanılan yöntemler:
- Diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) / Diferansiyel termal analizi (DTA) - Endotermik erime olayları için kesin başlangıç ve tamamlama sıcaklıkları sağlayın, gizli ısıyı ölçün, ve küçük için idealdir, iyi hazırlanmış örnekler.
DSC izleri başlangıcı gösterir (katı) bir sapma ve büyük endoterm zirvesi olarak(S) sıvı ve gizli ısı olarak. - Soğutma eğrisi (Termal tutuklama) analiz - Döküm Laboratuarlarında, Soğutma sırasında kaydedilen termal geçmişler tutuklama puanları (plato veya yamaçtaki değişiklikler) faz dönüşümlerine karşılık gelen; Bunlar pratik döküm doğrulaması için yararlıdır.
- Tutuklanan soğutma metalografisi - Numuneler Solidus -Liquidus aralığında bir hedef sıcaklığa ısıtılır ve hızla söndürülür;
Ortaya çıkan mikroyapıların incelenmesi, bu sıcaklıkta hangi aşamaların mevcut olduğunu tanımlar, Termal analizin doğrulanması. - Termodinamik modelleme (Calphad) - Hesaplamalı araçlar, çok bileşenli alaşımlar için Solidus/Liquidus'u tahmin edebilir ve kompozisyonları taramak ve deneyleri planlamak için yaygın olarak kullanılır.
- Pratik Döküm Denemeleri - Test dökümlerini dökmek ve kusurları incelemek, Mekanik Özellikler ve Mikrosegreasyon, üretim koşulları altında laboratuvar numaralarının doğrulanmasına yardımcı olur.
6. Pirinç eritme aralığı kontrolünün endüstriyel uygulamaları
Brass’ın eritme aralığı hakkında kesin bilgi, optimizasyon işlemi için kritik öneme sahiptir..
Birçok durumda, hatta bir 10 ° C Hedef sıcaklıklardan sapma, verimi kadar azaltabilir 20% yanlışlar gibi kusurlar aracılığıyla, gözeneklilik, veya çinko dalgalanması.
Aşağıdaki endüstriyel uygulamalar eritme kontrolünün doğrudan üretim performansına nasıl dönüştüğünü vurgulamak.
Döküm (Kum dökümü, Döküm, Hassas Döküm)
Döküm, tipik olarak bir dökme sıcaklığa ısıtma gerektirir sıvı + 50–100 ° C, Çinko buharlaşmasını en aza indirirken kalıp boşluklarını doldurmak için yeterli akışkanlığın sağlanması.
| İşlem | Pirinç sınıfı | Eritme aralığı (° C / ° f) | Dökme sıcaklığı (° C / ° f) | Akışkanlık gereksinimi | Kilit Sonuç |
| Kum dökümü (Otomotiv parantezleri) | C28000 (Muntz Metal) | 880–900 / 1,616–1,652 | 950–980 / 1,742–1,796 | Düşük (kalın bölümler) | Büzülme kusurları ~% 40 azaldı |
| Yüksek basınçlı Döküm (Elektrik konnektörleri) | C36000 (Serbest pirinç) | 870–940 / 1,598–1,724 | 980–1,020 / 1,796–1,868 | Yüksek (ince duvarlar <2 mm) | Teslim olmak >95%, Tam Kalıp Dolgusu |
| Hassas Döküm (Müzik aleti vanaları) | C75200 (Nikel gümüşü) | 1,020–1,070 / 1,868–1,958 | 1,100–1,150 / 2,012–2,102 | Orta (karmaşık geometri) | Düşük gözeneklilik, Geliştirilmiş akustik kalite |
Kaynak (TIG, Lehimleme)
Pirinç kaynağı, sıvının üzerindeki sıcaklıklardan kaçınmayı gerektirir (erimeyi önlemek için) Eklemleri kaynaştırmak için yeterli ısı sağlarken.
- Tig kaynağı (İnce pirinç tabakaları): 200-300 ° C'lik bir ön ısıtma sıcaklığı kullanın (C26000 pirinç katının çok altında: 1050° C) ve 950-1000 ° C kaynak havuzu sıcaklığı (katı ve sıvı arasında).
Bu, taban metali eritmeden “kısmi füzyon” eklemi yaratır. - Lehimleme (Pirinç borular): Liping Dolgu Metal kullanın (Örn., BCUP-2, eritme 645-790 ° C) Brass’ın Solidus'un altında bir erime noktası ile.
700-750 ° C'ye kadar ısıtma, pirinç tabanı sağlam kalırken dolgu maddesinin erimesini sağlar, Eklem bozulmasından kaçınmak.
Başarısızlık modu: TIG kaynağı sırasında aşırı ısınma (sıcaklık >1080C26000 pirinç için ° C) "yanık" na neden olur (Ana metalin erimesi), yeniden işleme ve maliyetleri artırmak 50%.
Isıl işlem (Tavlama, Stres rahatlatıcı)
Isıl işlem sıcaklıkları kesinlikle sınırlıdır. Solidus'un altında Kısmi eritmeyi önlemek için:
- Tavlama (Soğuk işlenmiş pirinç tüpler): C26000 pirinç 600-650 ° C'de tavlanır (VS. Solidus 1050 ° C) sünekliği geri kazanmak için (uzama artar 10% ile 45%) eritme aralığını değiştirmeden.
- Stres rahatlatıcı (Pirinç bağlantı parçaları): İşlemden kaynaklanan kalıntı gerilmeleri azaltmak için 250-350 ° C'ye ısıtın - bu sıcaklık katının çok altında, Mikroyapısal hasardan kaçınmak.
7. İşleme & Pirinç güvenlik hususları
Çinko buharlaşma ve metal-duman tehlikeleri
- Çinko kaynama noktası hakkında 907 ° C (≈1,665 ° F). Çünkü birçok yaygın pirinç bu sıcaklığın yakınında veya üstünde sıvı değerleri vardır, çinko buharlaştırma ve eritme sırasında çinko oksit dumanlarının oluşumu meydana gelebilir, kaynak veya yerel aşırı ısınma.
Zno dumanın solunması neden olabilir metal duman ateşi, grip benzeri bir mesleki hastalık. - Kontroller: Yerel egzoz havalandırma, fume yakalama, Uygun solunum koruması, ve erime/kaynak operasyonlarındaki sıcaklık kontrolü, işçileri korumak için zorunludur.
Oksidasyon, Dross ve İçerme Kontrolü
- Erimiş pirinç oksitler oluşturur (bakır ve çinko oksitler) ve hileli.
Akış ve kontrollü atmosfer uygulamaları, Deoksidasyon kimyası ve dikkatli sıyırma oksit dahil etme sürüklenmesini azaltın.
Aşırı oksidasyon verimi azaltır, kusurları artırır ve kimyayı değiştirir.
Kurşun ve düzenleyici sorunlar
- Yol göstermek (Pb) bazı serbest bırakan pirinçlerde kullanılır; Küçük PB seviyelerinin bile içilebilir su ve tüketici ürünleri için düzenleyici etkileri vardır.
Kurşun taşıyan hurda, kurşunsuz akışlardan ayrı olarak yönetilmelidir, ve bitmiş ürünler yerel kurşun içerik düzenlemelerini karşılamalıdır.
Taşıma ve uzun süreli hizmet
- Bazı pirinçler duyarlıdır dezenfeksiyon (çinkonun seçici süzülmesi) Bazı aşındırıcı sularda ve ortamlarda.
Sıhhi tesisat için dezincifikasyona dayanıklı alaşımların veya koruyucu önlemlerin seçimi önemlidir, Deniz ve İçme Su Uygulamaları.
8. Pirinç erime noktası hakkında yaygın yanılgılar
Endüstriyel önemine rağmen, Pirinçin erime davranışı genellikle yanlış anlaşılır. Aşağıda temel açıklamalar var:
"Pirinç saf bakır gibi sabit bir erime noktasına sahiptir."
YANLIŞ: Saf bakır 1083 ° C'de erir (sabit), Ama pirinç - bir alaşım - eritme aralığına sahip (katı ila sıvı).
Örneğin, C36000 pirinç 870 ° C ile 940 ° C arasında erir, tek bir sıcaklıkta değil.
“Daha fazla çinko eklemek her zaman Brass’ın eritme aralığını azaltır.”
Kısmen doğru: Çinko içeriği 45% erime aralığını düşürür, ama ötesinde 45%, Çinko kırılgan γ fazı oluşturur (Cu₅zn₈, eritme 860 ° C), ve erime aralığı stabilize olur veya hafifçe artar.
Yüksek çinko pirinç (>50% Zn) aşırı kırılganlık nedeniyle nadiren kullanılır.
“Kirlilikler sadece Brass’ın eritme aralığını düşürüyor.”
YANLIŞ: Ütü (Fe) ve nikel (İçinde) Yüksek eriten interetalikler oluşturarak erime aralığını yükseltin. Sadece "yumuşak" safsızlıklar (Pb, S) Erime aralığını sürekli olarak düşürün.
“Döküm sıcaklığı, sıvının üzerinde olduğu sürece keyfi olabilir.”
YANLIŞ: Aşırı ısıtma (sıvı + >100° C) Şiddetli çinko dalgalanmasına neden olur (kayıp >5%) ve dross oluşumu, Mekanik mukavemeti azaltmak.
İçe pişirme (sıvı + <30° C) zayıf akışkanlık ve kalıp doldurma kusurlarına yol açar.
9. Çözüm
. pirinç erime noktası tek bir sabit değer değil ama menzil kompozisyonu ile tanımlanır, mikroyapı, ve işleme geçmişi.
Keskin erime geçişleri olan saf metallerin aksine, pirinç - kurşun gibi ek unsurlarla bakır -çink alaşımı olmak, kalay, nikel, veya alüminyum - ve katı sıvı sınırları çok değişen.
Bu sınırlar, pirinç sırasında nasıl davrandığını doğrudan etkiler döküm, kaynak, lehimleme, ve ısı işlemi, Erime menzilini kesin kontrol etmek endüstriyel metalurjinin temel taşı.
SSS
Sıhhi tesisat fikstürlerinde kullanılan yaygın pirinç erime aralığı nedir (C26000)?
C26000 (kartuş pirinç) ~ 1050 ° C'lik bir katı sıcaklığı ve ~ 1085 ° C'lik bir sıvı sıcaklığı, 35 ° C'lik bir erime aralığı ile sonuçlanır (1050–1085 ° C).
Bu dar aralık, ince duvarlı borulara çekilmeye uygun hale getirir.
Kurşun içeriği C36000 pirinçinin erime aralığını nasıl etkiler??
C36000 (serbest pirinç) ağırlıkça% 2.5-3.7 kurşun içerir.
Her biri 1 kurşun ağırlıkça% artış likitleri ~ 10-15 ° C azaltır: A 2.5% Pb örneğinin ~ 940 ° C'lik bir sıvı vardır, bir 3.7% Pb örneğinin ~ 925 ° C'si sıvı vardır.
Kurşun ayrıca eritme aralığını genişletir (50 ° C ila 70 ° C arasında) Düşük eritilen PB açısından zengin aşamalar oluşturarak.
Çelikle aynı sıcaklığı kullanarak pirinç kaynak yapabilir miyim?
HAYIR. Çelik (Örn., A36) 1425-1538 ° C erime aralığına sahiptir, pirinçten çok daha yüksek.
Kaynak pirinç (Örn., C26000) Maksimum sıcaklık ~ 1000 ° C gerektirir (katı ve sıvı arasında) Ana metali eritmekten kaçınmak için, çelik kaynak sıcaklıklarının kullanmak pirinçleri tamamen eriter.
Bir endüstriyel ortamda pirinç eritme aralığını nasıl ölçerim?
Yüksek sıcaklıkta bir erime noktası aparatı kullanın (hassasiyet ± 5-10 ° C) 1-5 g pirinç örneği ile.
Örneği grafit bir potada ısıtın, Termokupl ile sıcaklığı izleyin, ve Solidus'u kaydedin (İlk sıvı oluşumu) ve sıvı (tam erime) sıcaklık.
Bu yöntem, toplu kalite kontrolü için hızlı ve uygundur.
Çinko dalgalanma neden Brass’ın erime menzilini etkiler??
Çinko uçağı (907 ° C'nin üzerinde) pirinçin çinko içeriğini azaltır, kompozisyonun bakıra kayması.
Bakır pirinçten daha yüksek bir erime noktasına sahip olduğundan, erime aralığı (katı / sıvı) artış.
Örneğin, C36000 pirinç 3% Çinko kaybının 960 ° C'lik bir sıvı vardır (VS. 940Taze pirinç için ° C), Akışkanlığı korumak için daha yüksek döküm sıcaklıkları gerektiren.
