برنز بریلیم

برنز بریلیم

برنز بریلیم (Beryllium Bronze) یا آلیاژهای مس بریلیم (Copper Beryllium Alloys) دارای 0.6 تا 2% بریلیم همراه با 0.2 تا 2.5% کبالت میباشند. این آلیاژها قابلیت رسوب سختی دارند و میتوانند تا استحکام 212 ksi عملیات گرمایی شوند، که این بیشترین استحکام در آلیاژهای مس تجاری است. جدول زیر ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربرد های خاص آلیاژهای منتخب مس بریلیم را نشان می دهد.

آلیاژهای مس بریلیم برای ابزارهایی که نیاز به سختی زیاد و خواص غیرجرقه زنی دارند به کار می روند، مانند صنایع شیمیایی. مقاومت به خوردگی و خستگی همچنین استحکام این آلیاژها موجب شده که آنها برای ساخت قطعاتی مثل فنر، چرخ دنده، دیافراگم ها و سوپاپ ها مناسب باشند. همچنین در اتصالات برقی و نیز به عنوان قالب برای شکل دهی پلاستیک ها بهکار می روند. اگرچه این آلیاژها تنها مقدار کمی بریلیم دارند ولی نسبتاً گران هستند و بنابراین زمانی بهکار می روند که آلیاژ ارزان تر دیگری برای آن منظور وجود نداشته باشد.

ریزساختار آلیاژ مس بریلیم

ترتیب کلی رسوب گذاری در آلیاژ Cu-2%Be که با اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی مطالعه شده است، به صورت زیر می باشد:

مناطق GP در آلیاژ Cu-2%Be صفحات تک لایه ای می باشد که به طور هم سیما در صفحات {100} زمینه تشکیل می شوند. اندازه این مناطق بر حسب مدت و دمای پیر شدن تغییر می کند. مناطقی با قطر 10 تا 30 آنگستروم و ضخامت 2 تا 3 آنگستروم، پس از 100 ساعت پیرسازی در دمای 100 درجه سانتیگراد به دست آمده است و بعد از یک ساعت در دمای 198 درجه سانتیگراد، تا قطر 70 آنگستروم و ضخامت 1 تا 3 صفحه اتمی رشد می کنند. شکل روبرو نشان دهنده مناطق GP است که در آلیاژ Cu-2%Be بعد از پیرسازی به مدت یک ساعت در دمای 198 درجه سانتیگراد تشکیل شده است. پیر شدن بیشتر، فاز میانی َγ را به وجود می آورد که نیمه هم سیما است. این فاز وقتی که مناطق GP حضور دارند روی آن ها جوانه می زند. بالای خط حلالیت مناطق GP، که حدوداً 320 درجه سانتیگراد است، فاز َγ به صورت ناهمگن جوانه می زند. فاز َγ، که ساختار کریستالی B.C.T دارد، در شکل زیر نشان داده شده است. وقتی که َγ اول تشکیل می شود، َγ و مناطق GP هر دو وجود دارند. تشکیل فاز γَ همراه با نرم شدن آلیاژ به هنگام پیر شدن است.

با افزایش دمای پیر شدن تا 380 درجه سانتیگراد فاز منظم CuBe با ساختار BCC به وجود می آید. این فاز برای ایجاد ساختار یوتکتوییدی با دگرگونی فازی ناپیوسته مطابق شکل زیر رشد می کند. رسوب های ناپیوسته γ در دانه ها جوانه می زنند و به تدریج به داخل دانه ها گسترش می یابند به نحوی که پس از 16 ساعت در دمای 400 درجه سانتیگراد، ساختار کلی از نوع یوتکتویید می باشد. با افزایش مقدار فاز γ با فراپیری، کاهش سختی بیشتر می شود.

برنز نیکل

برنز نیکل (Nickel Bronze) نام دیگر آلیاژهای مس – نیکل است. نیکل برای تشکیل یک سری آلیاژ محلول جامد به مس اضافه میشود که تقریباً 10، 20 و 30% نیکل دارد و مفرغ نیکل نیز نامیده میشود. جدول زیر ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربرد خاص برخی از این آلیاژها را نشان میدهد. افزایش نیکل، استحکام و مقاومت به خوردگی و اکسایش را افزایش میدهد. از آنجا که استحکام آلیاژهای مس- نیکل نسبتاً زیاد است و نسبت به خوردگی و سایش ناشی از آب پرفشار دریا مقاوم هستند، لذا در تولید مبرد های دریایی و لوله های انتقال آب دریا به کار میروند. چون آلیاژهای مس- نیکل به سرعت کار سخت نمی شوند، در لوله ها و صفحات مبرد، مبدل های حرارتی و طیف گسترده ای از تجهیزات فرآیند های شیمیایی به کار می روند.

Click this bar to view the original image of 748x727px.

ویژگی های برنز نیکل

ریزساختار

ریزساختار آلیاژهای مس و نیکل شامل محلول جامد α است. به عنوان مثال دانههای فاز α که تبلور مجدد یافته اند، در آلیاژ %70Cu-%30Ni مطابق شکل روبرو نشان داده شده است.

خواص مکانیکی و الکتریکی

خواص مکانیکی آلیاژهای مس- نیکل در جدول بالا ارائه شده است. نیکل و مس هر دو ساختار FCC دارند، بنابراین آلیاژهای Cu-Ni در تمام محدوده ترکیباتشان شکلپذیر هستند. با افزایش نیکل، استحکام مس با مکانیزم استحکام دهی محلول جامد افزایش مییابد در حالی که شکل پذیری در حد مطلوبی باقی می ماند.

برنز آلومینیوم

برنز آلومینیوم (Aluminum Bronze) نام دیگر آلیاژهای مس - آلومینیوم است، اگر چه برنج های آلومینیوم دار نام بهتری برای آن ها می باشد. این آلیاژ ها کاملاً سخت بوده، استحکام کششی زیادی دارند و چقرمه هستند. آن ها به سایش و خستگی مقاوم اند و به علت لایه سطحی اکسید آلومینیوم مقاومت عالی به خوردگی دارند.

ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربرد های خاص بعضی از آلیاژهای منتخب برنزهای آلومینیوم در جدول زیر آمده است.

نام و شماره	درصد ترکیب شیمیایی	شکل تجاری	استحکام کششی	استحکام تسلیم	درصد ازدیاد طول	درصد مقاومت به خوردگی	درجه قابلیت ماشین کاری	مشخصات ساخت و کاربرد های خاص
608 برنز آلومینیم دار 5%	95.0 Cu 5.0 Al	T	60	27	55	G-E	20	قابلیت کارسرد خوب، قابلیت کارگرم متوسط. کاربردها: مبرد ها، لوله های مبدل گرما و بخار، لوله های تقطیر.
610 برنز آلومینیوم دار	92.0 Cu, 8.0 Al	R, W	80-70	55-30	65-25	G-E	20	قابلیت کار پذیری سرد و گرم خوب. کاربردها: پیچ و مهره، قسمت های پمپ، محورها، میله های اتصال، روکش فولاد برای سطح سایش.
613 برنز آلومینیوم دار	92.0 Cu, 0.35 Sn, 7.0 Al	F, R, T, P, S	85-70	85-30	42-35	G-E	20	قابلیت شکل پذیری سرد و گرم خوب. کاربردها: مهره ها، پبچ ها، نوارها، ظروف و تانک های مقاوم به خوردگی، قطعات سازه ای، ماشین، سیستم های لوله و متراکم کننده، پوشش های محافظ دریایی، مهمات، محفظه های ضد گلوله
614 برنز آلومینیم دار	91.0 Cu, 7.0 Al, 2.0 Fe	F, R, W, T, P, S	89-76	60-33	45-32	G-E	20	مثل مس 613
618 برنز آلومینیوم دار	89.0 Cu, 1.0 Fe, 10.0 Al	R	85-80	42.5-39	28-23	G-E	40	به وسیله آهنگری و پرس گرم ساخته میشود. کاربردها: بوش ها، چرخ دنده ها، کاربردهایی که مقاوم به خوردگی لازم است، الکترود های جوشکاری.
619 برنز آلومینیوم دار	86.5 Cu, 4.0 Fe, 9.5 Al	F	152-92	145-49	30-1	G-E	--	قابلیت شکل پذیری گرم عالی برای ساخت به وسیله پولک زنی، آهنگری، خم شدن، برش و استامپ کردن. کاربردها: فنرها، قطعات اتصال و کلید برق
623 برنز آلومینیوم دار	87.0 Cu, 3.0 Fe, 10.0 Al	F,R	98-75	52-35	35-22	G-E	50	قابلیت شکل پذیری سرد و گرم خوب، ساخته شده با روش خم شدن، آهنگری گرم، پرس گرم، شکل پذیری جوشکاری. کاربردها: چرخ دنده ها، روکش ها، دنده ها، سوپاپ، پیچ و مهره، گلوله، میله های پمپ، برآمدگی و شیار دنده های مارپیچی، راهنمای شیر.
624 برنزآلومینیوم دار	86.0 Cu, 3.0 Fe, 11.0 Al	F, R	105-90	52-40	18-14	G-E	50	قابلیت شکل پذیری عالی برای ساخت به وسیله آهنگری و خمش گرم. کاربردها: روکش فلزی، دنده ها، بادامک، نوارهای سایش، پین ها، میله های اتصال
625 برنز آلومینیوم دار	82.7 Cu, 4.3 Fe, 13.0 Al	F, R	100	55	1	G-E	20	شکل پذیری گرم عالی برای ساخت با روش آهنگری و ماشین کاری. کاربردها: روکش های فلزی، نوارهای سایش، دندانه ها، بادامک ها، قالب ها، غلتک های شکل دادن.
630 برنز آلومینیوم دار	82.0 Cu, 3.0 Fe, 10.0 Al, 5.0 Ni	F, R	118-90	75-50	20-15	G-E	30	شکل پذیری گرم خوب، ساخت به روش آهنگری و شکل دادن گرم. کاربردها: پیچ، مهره، نشیمن گاه شیر، محورهای دریایی، راهنمای شیر، قطعات هواپیما، محور پمپ ها، اعضای سازه ها
632 برنز آلومینیوم دار	82.0 Cu, 4.0 Fe, 9.0 Al, 5.0 Ni	F, R	105-90	53-45	25-20	G-E	30	شکل پذیری گرم خوب، ساخت به روش شکل دادن و جوشکاری. کاربردها: مهره ها، پیچ ها، قطعات پمپ، محورهایی که نیاز به مقاومت به خوردگی دارند.
638 برنز آلومینیوم دار	95.0 Cu, 2.8 Al, 1.8 Si, 0.40 Co	F	130-82	114-54	39-4	G-E	-	شکل پذیری گرم عالی، ساخت به روش شکل دادن گرم، آهنگری، ماشین کاری. کاربردها: دنده ها، ادوات فلزی دریایی، مهره، پیچ، قطعات و بدنه، شیرها، تنه شیر.
642 برنز آلومینیوم دار	91.2 Cu, 7.0 Al, 1.8 Si	F, R	102-75	68-35	32-22	G-E	60	شکل پذیری گرم عالی، ساخت به روش شکل دادن گرم، آهنگری، ماشین کاری. کاربردها: شیرهای بخار، دنده، سخت افزار دریایی، مهره، پیچ، بدنه شیر و قطعات آن.

آلیاژ فسفر برنز

در جدول زیر ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربردهای خاص برخی آلیاژهای فسفر برنز ( برنزهای فسفردار ) نشان داده شده است.

ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربرد های خاص برنز های فسفر منتخب

نام و شماره	درصد ترکیب اسمی	شکل تجاری	استحکام کششی ksi	استحکام تسلیم ksi	درصد ازدیادطول در 2 اینچ	درصد مقاومت به خوردگی	درصد قابلیت ماشینکاری	*مشخصات ساخت و کاربرد های خاص*
505 فسفر برنز 1/25E%	98.75 Cu 1.25 Sn کمی P	F, W	79-40	50-14	48-4	G-E	20	قابلیت کار سرد عالی، قابلیت شکل پذیری گرم خوب، ساخته شده به وسیله پولک زنی، خم شدن، کله زنی و جا زدن، برش. کاربردها: اتصالات الکتریکی، زهکشی خم شونده، سخت افزار خطوط الکتریکی
510 فسفر برنز 5A%	95.0 Cu 5.0 Sn کمی P	F, R, W, T	140-47	80-19	64-2	G-E	20	کارپذیری سرد عالی، ساخته شده به وسیله پولک زنی، خم شدن، دنده سازی غلتکی و آحیدن، برش، استامپ. کاربردها: دم آهنگری، نیزه، باتون، دیسک های اتصال، میخ پرچی- دیافراگم، اتصالات، واشرهای اتصال، سیم برس، سخت افزار شیمیایی، ماشینهای نساجی، الکترود های جوشکاری
511	95.6 Cu 4.2 Sn 0.2 P	F	103-46	80-50	48-2	G-E	20	کار سرد پذیری عالی. کاربردها:صفحات پل، میله های جایگزین شونده، فیوز، دوشاخه برق، فنر، قطعات کلیه برق، سیم بسته بندی، سیم برس، سختافزار شیمیایی، ورق های دقیق، ماشین آلات نساجی، الکترود های جوشکاری.
521 فسفر برنز 8C%	92.0 Cu 8.0 Sn کمی P	F, R, W	140-55	80-24	70-2	G-E	20	قابلیت کارسرد خوب برای پولک زنی، کشش عمیق شکل دادن و خم کردن، برش، استامپ. کاربردها: معمولا برای شرایط کار شدیدتر از مس 510.
524 فسفر برنز 10D%	90.0 Cu 10.0 Sn کمی P	F , R, W	147-66	28 تابکاری شده	70-3	G-E	20	قابلیت کار پذیری سرد خوب برای پولک زنی، شکل دادن و خم کردن، برش. کاربردها: میلهها و صفحات سنگین در شرایط فشار شدید، پل و صفحات گسترده و اتصالات، قطعاتی که مستلزم کیفیت فنری خوب هستند، خاصیت ارتجاعی، مقاومت به خستگی، مقاومت به خوردگی و مقاومت به سایش خوب