C61400 Χαλκός-Αλουμίνιο Μπρούτζος: Σύνθεση, Ιδιότητες και Εφαρμογές

Τι είναι το C61400 Copper-Αλουμίνιο Bronze

Το C61400, που συχνά περιγράφεται απλώς ως αλουμίνιο μπρούτζος D, είναι ένα σφυρήλατο κράμα χαλκού χτισμένο γύρω από μια βάση χαλκού-αλουμινίου με περίπου 7% αλουμίνιο και προσθήκη σιδήρου περίπου 2%. Το αλουμίνιο σχηματίζει ένα σκληρό, ανθεκτικό φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια που είναι η πηγή της φήμης του κράματος στο θαλασσινό νερό, ενώ ο σίδηρος βελτιώνει τη δομή των κόκκων και αυξάνει την αντοχή. Το αποτέλεσμα είναι ένα υλικό που συμπεριφέρεται πολύ περισσότερο σαν ένα κράμα μηχανικής υψηλής-αντοχής παρά με τον συμβατικό μπρούτζο κασσίτερο.

Ο βαθμός καλύπτεται από το ASTM B171 για πλάκες και φύλλα από κράμα χαλκού για δοχεία πίεσης και από ASTM B171M για τη μετρική έκδοση, με προϊόντα σωλήνων για υπηρεσίες συμπυκνωτή και εναλλάκτη θερμότητας που απευθύνονται στην ίδια οικογένεια προδιαγραφών. Οι χυτές μορφές μιας παρόμοιας σύνθεσης μπρούτζου αλουμινίου καλύπτονται από το ASTM B148, αλλά το σφυρήλατο προϊόν που συζητείται εδώ έχει λεπτότερη δομή και υψηλότερη ολκιμότητα από το ισοδύναμο χυτού.

Χημική Σύνθεση

Οι παρακάτω περιοχές σύνθεσης είναι αυτές που κανονικά καθορίζονται για το σφυρήλατο C61400. Το υπόλοιπο υλικό είναι χαλκός με μικρά υπολειμματικά στοιχεία που διατηρούνται εντός των ορίων προδιαγραφών.

Το στενό όριο απαγωγών δεν είναι τυχαίο. Οι μπρούτζοι από αλουμίνιο είναι ευαίσθητοι στη θερμή βραχυκύκλωση και ακόμη και οι μικρές περιεκτικότητες μολύβδου επηρεάζουν την εν θερμώ έλαση και τη σφυρηλάτηση, επομένως η προδιαγραφή διατηρεί το υπολειπόμενο επίπεδο εξαιρετικά χαμηλό.

Φυσικές και Μηχανικές Ιδιότητες

Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τα ακίνητα που ζητούνται συχνότερα σε τεχνικές έρευνες. Οι τιμές είναι χαρακτηριστικές για το σφυρήλατο προϊόν. τα ελάχιστα στοιχεία που πρέπει να πληρούνται στη δοκιμή είναι αυτά που αναφέρονται στις ισχύουσες προδιαγραφές για την παραγγελθείσα ιδιοσυγκρασία.

Η αντοχή στη λειτουργία αυξάνεται περαιτέρω μέσω της σκλήρυνσης εργασίας: Το C61400 ψυχρής έλασης ή έλξης αναπτύσσει αντοχή διαρροής πολύ πάνω από την τιμή ανόπτησης, η οποία είναι χρήσιμη για εξαρτήματα όπως άξονες και εξαρτήματα φθοράς που δεν μπορούν να υποστούν θερμική επεξεργασία.

Απόδοση διάβρωσης και φθοράς

Η φήμη του κράματος βασίζεται στη συμπεριφορά του στο θαλασσινό νερό. Το προστατευτικό φιλμ οξειδίου του αλουμινίου αναμορφώνεται γρήγορα όταν καταστραφεί, παρέχοντας ισχυρή αντίσταση στη γενική διάβρωση, στη διάβρωση πρόσκρουσης και διάβρωσης σε υψηλότερες ταχύτητες ροής και στη σπηλαίωση στο σέρβις της αντλίας και της βαλβίδας. Αντιστέκεται επίσης στη διάβρωση λόγω καταπόνησης και παρουσιάζει καλή αντοχή στην κόπωση σε θαλάσσια περιβάλλοντα.

Πρέπει να γίνουν κατανοητά δύο όρια. Το κράμα δεν προορίζεται για ισχυρά αναγωγικά ή πολύ θειούχα-μολυσμένα νερά, όπου η προστατευτική μεμβράνη καθίσταται ασταθής και δεν πρέπει να εκτίθεται σε αμμωνία ή ενώσεις αμμωνίου, οι οποίες προσβάλλουν γενικά τα κράματα χαλκού. Σε σωστή συντήρηση θαλασσινού και υφάλμυρου νερού, το υλικό παρέχει τακτικά πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων. Όταν η ροή της διαδικασίας είναι μολυσμένη ή η χημεία παρουσιάζει διακυμάνσεις, η αίτηση θα πρέπει να εξετάζεται κατά περίπτωση.

Κατασκευή, Συγκόλληση και Θερμική Επεξεργασία

Το C61400 επεξεργάζεται εύκολα εν θερμώ και, σε κατάσταση ανόπτησης, σχηματίζεται ψυχρός έως μέτριες μειώσεις με δια-διαπερατή ανόπτηση. Η κατεργασία είναι συγκρίσιμη με ένα μπρούτζο-μέτριας αντοχής και απαιτεί αιχμηρά, θετικά εργαλεία γκανιότα. Δύο σημεία κατασκευής αξίζουν προσοχής:

Συγκόλληση. Το κράμα συγκολλάται με διεργασίες τόξου αερίου βολφραμίου και τόξου μετάλλου αερίου με ταιριαστά ή κατάλληλα μέταλλα πλήρωσης από κράμα χαλκού, χρησιμοποιώντας αρνητικό ηλεκτρόδιο συνεχούς ρεύματος για εργασίες TIG. Γενικά δεν απαιτείται προθέρμανση για λεπτά τμήματα και η θερμοκρασία μεταξύ των διελεύσεων θα πρέπει να ελέγχεται για να αποφευχθεί η υπερβολική ανάπτυξη κόκκων. Οι αρμοί πρέπει να καθαρίζονται επιμελώς πριν από τη συγκόλληση και η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα να καθαρίζεται μετά τη συγκόλληση για να αποκατασταθεί το φιλμ οξειδίου.

Κατεργασία με θερμοκρασία. Η ανόπτηση διαλύματος με ελεγχόμενη ψύξη χρησιμοποιείται όπου απαιτείται μέγιστη απαλότητα και ολκιμότητα. Η ανακούφιση από το στρες εφαρμόζεται μετά από βαριά κρύα εργασία, αλλά το κράμα δεν πρέπει να διατηρείται στο εύρος θερμοκρασίας που προάγει την ευθραυστότητα κατά την αργή ψύξη.

Τυπικές Εφαρμογές

Σώματα αντλιών, πτερωτές, δακτύλιοι και περιβλήματα φθοράς. Σώματα βαλβίδων, έδρες, στελέχη και επένδυση. συμπυκνωτής και σωλήνας εναλλάκτη θερμότητας. Σωληνώσεις θαλασσινού νερού, φλάντζες και εξαρτήματα. άξονες προπέλας, εξαρτήματα πηδαλίου και άλλο θαλάσσιο υλικό. και συγκολλημένες κατασκευές σε αφαλάτωση και υπεράκτιες υπηρεσίες. Ο συνδυασμός αντοχής, αντοχής στο θαλασσινό νερό και συγκολλησιμότητας είναι αυτό που κάνει το C61400 μια τυπική επιλογή όπου ο κύκλος λειτουργίας είναι διαβρωτικός και μηχανικά απαιτητικός.

Κατά την παραλαβή, το υλικό θα πρέπει να ελεγχθεί για χημική σύνθεση σύμφωνα με τις προδιαγραφές, για μηχανικές ιδιότητες στην παραγγελθείσα ιδιοσυγκρασία, για ανοχή διαστάσεων και για κατάσταση επιφάνειας. Οι συγκολλημένες κατασκευές θα πρέπει να επιθεωρούνται για απαλλαγμένες από πορώδες και για σωστή αποκατάσταση της προστατευτικής μεμβράνης στην τελική επιφάνεια.

FAQ

Ε: Από τι είναι κατασκευασμένο το C61400;
Πρόκειται για σφυρήλατο χαλκό-αλουμίνιο μπρούντζο με 88,0-92,5% χαλκό, 6,0-8,0% αλουμίνιο και 1,5-3,5% σίδηρο, με χαμηλά υπολειμματικά όρια σε μαγγάνιο, νικέλιο και μόλυβδο.

Ε: Γιατί το C61400 χρησιμοποιείται στο θαλασσινό νερό;
Η περιεκτικότητά του σε αλουμίνιο σχηματίζει μια σκληρή, αυτοεπισκευαζόμενη μεμβράνη οξειδίου-, παρέχοντας εξαιρετική αντοχή στη γενική διάβρωση, την προσβολή πρόσκρουσης και τη σπηλαίωση στο θαλασσινό νερό και στο υφάλμυρο νερό.

Ε: Πόσο ανθεκτικό είναι το C61400 σε σύγκριση με τον ορείχαλκο;
Αναπτύσσει σημαντικά υψηλότερη αντοχή διαρροής από τους απλούς ορείχαλκους, με τυπική αντοχή εφελκυσμού στην περιοχή 480-550 MPa και αντοχή διαρροής περίπου 200-250 MPa σε συνθήκες ανόπτησης και ελαφριάς επεξεργασίας.

Ε: Μπορεί το C61400 να συγκολληθεί;
Ναί. Η συγκόλληση με τόξο αερίου βολφραμίου και η συγκόλληση με τόξο μετάλλου αερίου χρησιμοποιούνται και τα δύο με ταιριαστά μέταλλα πλήρωσης και η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα θα πρέπει να καθαριστεί στη συνέχεια, ώστε η προστατευτική μεμβράνη οξειδίου να μπορεί να αναμορφωθεί.

Ε: Είναι το C61400 το ίδιο με το χυτό αλουμίνιο μπρούντζο;
Όχι. Η σφυρηλατημένη ποιότητα που συζητείται εδώ έχει λεπτότερη, πιο ομοιόμορφη δομή και υψηλότερη ολκιμότητα από το χυτό αλουμίνιο του μπρούτζου στο ASTM B148, και τα δύο προσδιορίζονται ξεχωριστά.

Ε: Ποιες υπηρεσίες πρέπει να αποφεύγει το C61400;
Ιδιαίτερα μειωμένες συνθήκες, πολύ θειούχα-μολυσμένα νερά και μέσα που περιέχουν αμμωνία-, όλα αυτά αποσταθεροποιούν το φιλμ της προστατευτικής επιφάνειας ή επιτίθενται απευθείας στα κράματα χαλκού.