متالوگرافی آلياژهای غير آهنی

برنج هاي ساده (دوتايي)

برنج ها از آلياژهاي بسيار مفيد مس و روي و يکي از آلياژهاي مهم غير آهني مهندسي هستند که درکاربرد هاي صنعتي حداکثر 45 درصد روي د ارند . چنانکه از نمودار تعادل مس – روي پيداست ، مس دردرجه حرارت 952 درجه سانتي گراد مي تواند 32,5 درصد روي را در خود حل کند . اين مقدار وقتي کهدرجه حرارت کم شود ، بيشتر مي شود و در 454 درجه سانتي گراد مس حداکثر 39 درصد روي را درخود حل مي کند که اين مقدا ر در درجه حرارت 252 درجه سانتي گراد به 35 درصد تنزل مي يابد .رسوب روي و جدا شدن آن از محلول جامد به کندي انجام مي گيرد ( به خصوص در کمتر از 450 درجهسانتي گراد و در سرعت هاي سرد کردن فاز ديگري به نام β′ توليد مي شود که در متالوگرافي برنج هاي کند سرد شدهديده مي شود . اين فاز در درجه حرارت اتاق سخت است و وقتي که درجه حرارت مس به 454 درجهسانتي گراد برسد، به فاز β تبديل مي شود که بسيار نرم و پلاستيکي است .

اضافه کردن روي بيش از 50 درصد فاز گاما توليد مي کند. اين فاز بي اندازه شکننده است که درمهندسي استفاده اي ندارد .

به طوري که گفته شد فاز آلفا نرم و قابل انعطاف است . لذا برنج هايي که کمتر از 39 درصد روي دارند ، براي عمليات سردکاري مناسب هستند. وجود فازβ′ برنج را کمي سخت مي کند ولي فاز بتا نرم است ، لذا برنج هاي داراي فاز β′+α بهتر است در درجه حرارت بالاتر از 454 درجه سانتي گراد با عمليات گرم شکل داده شوند . در ريخته گري فاز β′+α کريستال ويدمن اشتاتن توليد مي کند که سوزن هاي فاز α وβ′ به طور نامنظم در يکديگر فرورفته اند .

آلياژ مس و روي 5 تا 45 درصد روي و احتمالا درصد کمتري از ساير عناصر را دارند . با ا فزايش روي رنگ از قرمز تا زرد طلايي تغيير مي کند و مقاومت به خوردگي افزايش مي يابد . همچنين با توجه به بهبودخواص تريبولوژيکي مي توان قطعاتي با سطح بسيار زيبا به دست آورد . اين آلياژ در سرما و گرما شکل پذير و داراي قابليت کشش عميق و ماشين کاري بسيار خوب است .

برنز هاي ساده ( دوتايي ) :

آلياژهاي مس با قلع و آلومينيوم معروف ترين برنزها هستند . برنز داراي 10 درصد قلع شايد اولين آلياژي بوده که بشر از آن استفاده کرده است . آلياژهاي مس و قلع نسبت به برنج ها از لحاظ نموار تعادل اختلف زيادي دارند . نفوذ قلع و مس نسبت به مس و روي بسيار کندتر است .

از اين رو حالات و فازهاي مختلفي بين فاز مايع و جامد اين آلياژها مشاهده مي شود .لذا پديده جدايش در قطعات ريخته شده اين آلياژها معمول است .

به طوري که از نمودار تعادل پيداست ، آلياژهاي کمتر از 14 درصد قلع بايد فاز آلفا داشته باشند . ولي در آلياژهاي داراي قلع به مقدار کمتر از 6 درصد نيز فاز سخت دلتا در مرزدانه هاي آلفا ديده مي شود . اين فاز در اثر يک سري عمليات حرارتي و آنيل کردن مداوم از بين مي رود و فلز داراي کريستال هاي يکنواخت آلفا مي شود . در برنز هم مانند برنج ها فاز آلفا سفت و قابل انعطاف است. لذا براي کار سخت مناسب است . فاز دلتا يک ترکيب فلزي بسيار سخت ، شکننده و آبي رنگ است .

برنز آلومينيوم دار :

اين برنز ها مانند برنج ها به دو دسته با قابليت عمليات سرد کاري و گرم کاري تقسيم مي شوند .

در نمودار تعادل تا 9,4 درصد آلومينيوم فاز آلفا نرم و انعطاف پذير وجود دارد و در درجه حرارت معمولي کار سرد پذير است . وقتي که ميزان آلومينيوم بيشتر از 9,4 درصد باشد ، فاز 2 γ تشکيل مي شود ، که يک ترکيب فلزي سخت است .