Pengaruh unsur paduan pada aluminium perunggu
Paduan aluminium perunggu didasarkan pada tembaga dan aluminium. Untuk memperbaiki dan meningkatkan kinerja aluminium perunggu, beberapa elemen paduan lainnya umumnya ditambahkan. Penambahan elemen paduan yang wajar memainkan peran penting dalam meningkatkan kinerja material, seperti ketahanan korosi yang lebih baik, kekerasan yang lebih tinggi, ketangguhan yang lebih baik, dll. Pada saat yang sama, penambahan beberapa elemen secara berlebihan juga akan membawa beberapa konsekuensi yang merugikan, seperti: berkurangnya kekuatan, meningkatnya kerapuhan, berkurangnya ketahanan terhadap korosi, dll. Artikel ini memperkenalkan peran elemen paduan utama yang ditambahkan ke aluminium perunggu.
Besi Fe
1. Sejumlah kecil Fe dapat dilarutkan dalam larutan padat paduan Cu-Al. Jika berlebihan akan membentuk FeAl3 berbentuk jarum yang akan menurunkan sifat mekanik dan ketahanan korosi pada paduan. Oleh karena itu, kandungan Fe dalam paduan tidak boleh melebihi 5%.
2. Jika kandungan Ni, Mn, dan Al pada paduan meningkat maka kelarutan Fe dalam larutan padat akan semakin berkurang. Besi dapat memperlambat laju difusi atom dalam aluminium perunggu dan meningkatkan stabilitas fasa, sehingga menghambat fenomena "self-annealing" yang menyebabkan paduan menjadi rapuh, sehingga sangat mengurangi kerapuhan paduan.
3. Jumlah besi yang tepat dapat menghaluskan butiran pengecoran dan rekristalisasi aluminium perunggu dan meningkatkan sifat mekanik. Menambahkan 0.5%~1.0 dapat menghaluskan butiran secara signifikan.
Nikel Ni
1. Nikel memiliki kelarutan padat tertentu dalam paduan Cu-Al. Bila kandungan Ni melebihi kelarutan padat maksimum maka akan terbentuk fasa K fasa NiAl. Ni meningkatkan suhu transformasi eutektoid aluminium perunggu di satu sisi, dan menggerakkan komposisi titik eutektoid searah kenaikan suhu di sisi lain, dan juga dapat mengubah morfologi fase. Bila kadar Ni rendah maka fasanya berbentuk jarum, dan bila kadar nikel mencapai 3% berubah menjadi serpihan.
2. Ketika Mn ditambahkan ke paduan Cu-Al-Ni, terdapat kecenderungan terbentuknya struktur granular ketika fase mengalami transformasi eutektoid.
3. Ni dapat secara signifikan meningkatkan kekuatan, kekerasan, stabilitas termal dan ketahanan korosi aluminium perunggu. Paduan Cu-Al-Ni-Fe yang mengandung Ni dalam jumlah tertentu tidak perlu diolah dengan larutan dan dipadamkan setelah pengerjaan panas, dan dapat langsung berumur.
4. Menambahkan Ni dan Fe ke aluminium perunggu secara bersamaan dapat memperoleh kinerja komprehensif yang lebih baik. Pada paduan Cu-A1-Ni-Fe, morfologi presipitasi fasa κ mempunyai pengaruh yang besar terhadap sifat mekaniknya.
5. Rasio kandungan Ni dan Fe yang optimal adalah 0.9~1.1.
Mangan Mn
1. Mn memiliki kelarutan yang besar dalam larutan padat paduan Cu-Al, namun mengurangi kelarutan padat aluminium dalam . Mangan menstabilkan dekomposisi fasa, mengurangi suhu awal transformasi fasa, dan menunda transformasi eutektoid.
2. Kandungan Mn dalam aluminium perunggu tidak melebihi batas kelarutan maksimum, yang bermanfaat bagi sifat mekanik dan ketahanan korosi paduan, serta memiliki sifat pemrosesan dan pembentukan yang baik.
3. Perunggu aluminium biner yang mengandung 0.3%~0.5% Mn memiliki sifat pengerjaan panas yang cukup baik, dan kecenderungan retak selama pengerolan panas berkurang secara signifikan.
4. Fe dalam jumlah tertentu ditambahkan ke aluminium perunggu yang mengandung Mn, dan kinerja paduan tersebut semakin ditingkatkan, karena Fe dapat menghaluskan butiran, tetapi besi akan melemahkan efek stabilisasi Mn pada fasa.
Timah dan kromium
1. Menambahkan Kurang dari atau sama dengan 0.2% Sn ke aluminium perunggu dapat meningkatkan kemampuan paduan untuk menahan retak korosi tegangan di atmosfer uap dan sedikit asam.
2. Kromium dapat meningkatkan sifat mekanik paduan biner Cu-Al, menghambat pertumbuhan butiran selama anil paduan, dan meningkatkan kekerasan bahan yang dianil.
Seng dan silikon
1. Seng larut dalam paduan Cu-Al sampai batas tertentu, memperluas wilayah fase. Namun, Zn akan mengurangi partikel fase kaya besi pada paduan Cu-Al-Ni-Fe, sehingga mengurangi ketahanan aus. Kandungan maksimum seng pengotor pada aluminium perunggu olahan adalah 1.0%.
2. Silikon merupakan pengotor dalam aluminium perunggu, dan kandungannya tidak boleh melebihi 0.2%, dan untuk sebagian besar perunggu aluminium tidak boleh melebihi 0.1%, jika tidak maka akan mengurangi sifat mekanik dan sifat proses paduan, tetapi dapat meningkatkan kemampuan mesin paduan.
