Empat Cabang Keluarga Tembaga
Kuprum bukan bahan tunggal tetapi keluarga logam tulen dan aloi yang berkongsi satu unsur asas sambil berbeza secara meluas dalam komposisi, kekuatan, kekonduksian dan kelakuan kakisan. Dalam pembelian komersil perkataan kuprum mungkin merujuk kepada kuprum pic tegar elektrolitik, kepada tembaga-loyang zink, kepada gangsa timah atau kepada aloi nikel-kuprum, dan setiap cawangan dikawal oleh standard, julat suhu dan tahap harganya sendiri. Mengumpulkan keluarga kepada empat cabang - kuprum tulen, loyang, gangsa dan kupronikel - memberi pembeli, pereka bentuk dan pemeriksa asas praktikal untuk membaca penetapan gred dan memadankan bahan dengan tugas.
Industri China menggambarkan keluarga melalui komposisi kuprum tempa dan aloi tembaga standard GB/T 5231, manakala pesanan eksport biasanya menyebut sebutan ASTM atau EN untuk bahan yang sama. Keupayaan untuk bergerak antara kedua-dua sistem menghalang ralat pesanan yang paling biasa dalam pasaran ini: membeli aloi tembaga yang memerlukan kuprum tulen, atau membayar konduktor-ketulenan gred yang tidak diperlukan oleh aplikasi.
Kuprum Tulen: Gred, Kekonduksian dan Risiko Penyakit Hidrogen
Tembaga tulen ialah logam mawar-merah yang menghasilkan filem oksida coklat-ungu di udara, itulah sebabnya penggunaan perdagangan China sering memanggilnya tembaga ungu. Ketumpatannya adalah kira-kira 8.96 g/cm³ dan takat leburnya kira-kira 1084 darjah . Dalam keadaan anil kekonduksian elektriknya menghampiri 100 % IACS, kedua selepas perak di kalangan logam komersial, dan kekonduksian termanya mencapai kira-kira 400 W/(m·K). Kuprum tulen juga mempunyai kebolehkerjaan panas dan sejuk yang sangat baik dan rintangan berguna kepada atmosfera, air laut dan beberapa asid bukan pengoksida, alkali dan larutan garam.
Sistem penetapan menjadi mudah setelah awalan diketahui:
Kuprum biasa: T1 hingga T4, dengan T1 ketulenan tertinggi dan kandungan kuprum yang semakin rendah apabila bilangannya meningkat.
Kuprum bebas oksigen-: TU1 dan TU2, dihasilkan tanpa sisa deoksidan, digunakan di mana mengurangkan atmosfera atau kekonduksian maksimum terlibat.
Kuprum terdeoksida: TUP dan TUMn, dengan tambahan fosforus atau mangan terkawal.
Kuprum khas: penambahan kecil perak, telurium atau arsenik untuk mendapatkan rintangan rayapan, kebolehmesinan atau perkhidmatan kakisan khusus.
Kekotoran lebih penting dalam tembaga tulen daripada mana-mana cawangan lain. Titanium, fosforus, besi dan silikon menekan kekonduksian secara mendadak, manakala bismut dan plumbum membentuk-eutektik lebur rendah yang menyebabkan kerapuhan panas. Mod kegagalan yang paling terkenal ialah penyakit hidrogen: apabila kuprum biasa yang mengandungi bijirin-oksida kuprosa sempadan dipanaskan dalam suasana yang mengurangkan, hidrogen atau karbon monoksida bertindak balas dengan oksida untuk membentuk-wap air bertekanan tinggi atau karbon dioksida pada sempadan butiran dan retakan logam. Oleh itu, gred bebas oksigen-ditentukan untuk pematerian dan untuk sebarang operasi-suhu tinggi dalam suasana yang mengurangkan.
Loyang: Kuprum-Ali Zink dan Alfa / Alfa-Sempadan Beta
Loyang ialah aloi kuprum-zink. Dalam sistem binari, peningkatan zink meningkatkan kekuatan dan merendahkan keplastikan, dan amalan perindustrian mengekalkan zink di bawah kira-kira 45%, di atasnya kerapuhan merendahkan prestasi. Dua zon struktur mendominasi pemilihan:
Loyang alfa-fasa tunggal di bawah kira-kira 39 % zink: zink larut dalam kekisi kuprum dan aloi mengekalkan keplastikan yang baik dalam kerja sejuk dan panas. H68 ialah contoh biasa.
Loyang-dua fasa alfa campur beta melebihi kira-kira 39 % zink: fasa beta yang lebih keras muncul, jadi keplastikan berkurangan manakala kekuatan tegangan meningkat dan kerja panas mendominasi. H59 ialah contoh biasa.
Peraturan sebutan Cina ialah huruf H diikuti oleh pecahan jisim kuprum, jadi H96 mengandungi nominal 96 % tembaga dan H59 kira-kira 59 %. Gred cast mengambil awalan Z, contohnya ZH62. Apabila elemen ketiga ditambahkan, simbol dan kandungannya mengikuti, seperti dalam HPb59-1 dengan kira-kira 1 % plumbum untuk kebolehmesinan, atau HSn70-1 dan HAl77-2 dengan tambahan timah dan aluminium untuk pemeluwap dan perkhidmatan marin. Gred tembaga-tinggi seperti H90 dan H96 adalah fasa tunggal dan kuning keemasan dengan kebolehkerjaan yang sangat baik; gred kuprum rendah dipilih untuk bahagian struktur seperti bolt, nat, pencuci dan spring.
Gangsa: Gangsa Timah dan Gangsa Khas
Gangsa pada asalnya bermaksud aloi kuprum-timah, dinamakan untuk warna hijau-kelabu patinanya. Penggunaan moden meliputi gangsa timah serta sekumpulan gangsa khas percuma-tin yang biasanya lebih murah atau lebih sesuai untuk tugas tertentu:
Gangsa timah seperti QSn4-3: rintangan kakisan yang baik dan tingkah laku haus, digunakan untuk galas dan komponen pam.
Gangsa aluminium seperti QAl7: kekuatan yang lebih tinggi dan rintangan yang kuat terhadap serangan air laut dan klorida.
Gangsa silikon seperti QSi3-1: kebolehkimpalan yang baik bersama dengan sifat elektrik yang berguna.
Gangsa berilium seperti QBe2: kekuatan dan kekerasan yang sangat tinggi selepas pengerasan kerpasan, digunakan untuk pegas dan alat tidak-percikan.
Gangsa plumbum dan gangsa timah tuang seperti ZCuSn10P1: bahan galas dan sesendal dilemparkan hampir kepada bentuk.
Penamaan Cina menggunakan Q ditambah simbol unsur pengaloian utama dan pecahan jisimnya, dengan awalan Z untuk produk tuang, jadi ZCuSn10P1 ialah gangsa timah tuang yang mengandungi kira-kira 10 % timah dan 1 % fosforus.
Cupronickel: Kuprum-Ali Nikel untuk Perkhidmatan Marin dan Terma
Aloi kuprum-nikel berwarna perak-putih, itulah sebabnya keluarga itu dipanggil tembaga putih dalam penggunaan Cina. Nikel meningkatkan kekuatan, menambah ketahanan yang kuat terhadap air laut dan persekitaran klorida dan meningkatkan tingkah laku termoelektrik. Kupronikel ringkas ialah aloi nikel-kuprum binari, manakala gred kompleks menambah mangan, besi, zink atau aluminium untuk menapis prestasi kakisan. Kupronikel komersil terbahagi kepada gred struktur dan gred elektrokimia, dan dua kuda kerja marin ialah 90-10 kupronikel, ditetapkan BFe10-1-1 dan sepadan dengan UNS C70600, dan 70-30 kupronikel, ditetapkan BFe30-1-1 atau C71500. Kedua-duanya dibekalkan terutamanya sebagai pemeluwap lancar, penyejat dan tiub penukar haba kepada ASTM B111 atau setara ASMEnya, dan kedua-duanya bergantung pada penambahan besi dan mangan terkawal untuk memastikan filem permukaan pelindung utuh dalam air laut yang mengalir laju.
Jawatan, Borang Bekalan dan Nota Pemilihan
| Kumpulan | Peraturan penamaan | Gred biasa | Membezakan tingkah laku |
|---|---|---|---|
| Tembaga tulen | T tambah nombor ketulenan; TU tanpa oksigen-. | T1-T4, TU1, TU2, TUP | Kekonduksian hampir 100 % IACS; lembut; risiko penyakit hidrogen jika mempunyai-oksigen |
| Tembaga | H ditambah kandungan kuprum | H96, H90, H68, H59, HPb59-1 | Kekuatan meningkat dan kekonduksian menurun apabila zink meningkat; kebolehkerjaan yang ditetapkan oleh struktur fasa |
| Gangsa | Q tambah elemen utama | QSn4-3, QAl7, QSi3-1, QBe2 | rintangan haus dan air laut; gred berilium boleh dikeraskan kepada kekuatan tinggi |
| Cupronickel | B ditambah kandungan nikel | BFe10-1-1, BFe30-1-1 | Perak-putih; rintangan kakisan air laut terbaik dalam keluarga; digunakan untuk tiub kondenser |
Keempat-empat kumpulan dibekalkan sebagai rod, wayar, plat, jalur, tiub, kerajang dan bahagian berprofil. Plat dan jalur digulung panas atau sejuk, tiub dan bar disemperit atau ditarik, dan wayar ditarik turun dari rod. Oleh itu, pesanan pembelian perlu menyatakan lebih daripada gred: standard, temperamen atau keadaan, dimensi dan toleransi dan sijil pemeriksaan yang diperlukan semuanya perlu ditakrifkan, kerana sebutan yang sama yang dihantar dalam perangai yang berbeza berkelakuan berbeza dalam kekuatan dan kebolehbentukan.
Soalan Lazim
S: Bagaimanakah saya boleh membezakan tembaga tulen daripada loyang dan gangsa mengikut penetapan gred?
Penamaan Cina mengekod keluarga dalam huruf pertama: T untuk tembaga tulen, H untuk loyang, Q untuk gangsa dan B untuk cupronickel, dengan nombor berikut memberikan kandungan elemen utama, seperti dalam H68 untuk 68 % tembaga tembaga atau BFe10-1-1 untuk 90-10 cupronickel. Pesanan antarabangsa menggunakan logik yang sama melalui nombor UNS seperti C11000 untuk kuprum pic tegar elektrolitik, C26000 untuk loyang kartrij dan C70600 untuk 90-10 cupronickel.
S: Bahan kuprum yang manakah mempunyai kekonduksian elektrik yang paling tinggi?
Gred kuprum bebas oksigen-tulen dan elektrolitik seperti C10100, C10200 dan C11000 mencapai atau melebihi sedikit 100 % IACS dalam keadaan anil. Mengaloi sentiasa mengurangkan kekonduksian, jadi loyang, gangsa dan kupronikel dipilih untuk kekuatan dan rintangan kakisan dan bukannya untuk tugas konduktor.
S: Apakah penyakit hidrogen dan gred mana yang mengelakkannya?
Penyakit hidrogen ialah keretakan kuprum yang mengandungi oksida kupro yang tersebar apabila ia dipanaskan dalam atmosfera yang mengandungi hidrogen atau karbon monoksida, kerana gas bertindak balas dengan oksida untuk menghasilkan-wap tekanan tinggi atau karbon dioksida pada sempadan butiran. Gred bebas oksigen-seperti TU1 dan TU2 ditentukan untuk perkhidmatan pematerian dan-pengurang suhu tinggi.
S: Bilakah saya harus memilih gangsa dan bukannya tembaga?
Pilih gangsa untuk aplikasi galas, sesendal dan{0}}berat tugas haus dan untuk perkhidmatan air laut atau klorida, di mana penambahan timah, aluminium atau silikon memberikan kapasiti beban dan rintangan kakisan yang lebih baik daripada loyang yang setara. Loyang kekal sebagai pilihan yang lebih menjimatkan dan lebih boleh digunakan untuk pengikat, kelengkapan, bahagian hiasan dan komponen-sejuk am.
S: Mengapa tiub pemeluwap menggunakan cupronickel daripada loyang?
Aloi kuprum-nikel membentuk filem permukaan yang stabil, disokong besi dan mangan yang menahan air laut yang mengalir dan menghalang serangan pitting dan impingement. Ini memberikan 90-10 dan 70-30 cupronickel hayat perkhidmatan yang lebih lama daripada loyang dalam kondenser yang disejukkan air laut, itulah sebabnya ia adalah pilihan standard untuk stesen janakuasa, penyahgaraman dan tiub penukar haba marin.
S: Adakah toleransi dan toleransi dimensi yang sama tersedia dalam setiap kumpulan?
Tidak. Temperamen, julat dimensi dan toleransi yang dibenarkan ditakrifkan secara berasingan untuk setiap bentuk dan standard produk, jadi susunan jalur tembaga tulen dan susunan tiub kupronikel tidak boleh berkongsi satu baris spesifikasi. Gred, standard, perangai, dimensi, kelas toleransi dan keperluan ujian hendaklah disenaraikan secara berasingan bagi setiap item dalam pertanyaan.
