Hợp kim đồng thau H90: Thành phần, tính chất và ứng dụng công nghiệp

Đồng thau H90 là gì và nó được chỉ định như thế nào

H90 là hợp kim kẽm đồng thuộc loại alpha một pha, chứa 90% đồng và 10% kẽm. Do hàm lượng kẽm duy trì dưới giới hạn hòa tan ở nhiệt độ phòng của kẽm trong đồng nên cấu trúc vi mô vẫn là pha alpha lập phương tâm một mặt, đó là lý do cho khả năng gia công nguội tuyệt vời, màu vàng ấm áp và khả năng chống ăn mòn chung của hợp kim trong môi trường bình thường.

Tài liệu tương tự xuất hiện dưới một số hệ thống chỉ định và việc tham khảo chéo chúng sẽ tránh nhầm lẫn trong tài liệu mua hàng. Nó được liệt kê là H90 theo GB/T 5231, là CuZn10 trong danh pháp ISO và EN với số vật liệu CW501L, là UNS C22000 trong hệ thống của Mỹ và là C2200 trong JIS. Tất cả những điều này đều mô tả hợp kim kẽm đồng rèn có hàm lượng đồng từ 88% đến 91%, do đó, thông số kỹ thuật báo giá loại cộng với nhiệt độ cộng với kích thước là không rõ ràng trong bất kỳ thông số nào trong số chúng.

Giới hạn thành phần hóa học

Thành phần của H90 được kiểm soát bởi các giới hạn tối đa đối với các nguyên tố tạp chất thay vì theo phạm vi hẹp, bởi vì hàm lượng đồng chi phối cấu trúc pha và hoạt động làm việc. Các giới hạn điển hình cho cấp rèn được đưa ra dưới đây.

Sắt và niken là những nguyên tố ảnh hưởng nhiều nhất đến hiệu suất ở các cấp độ này. Cả hai đều tinh chế hạt và tăng độ bền, nhưng chúng cũng làm tăng điện trở suất, do đó, thứ tự nhiệt hoặc dải cho nhiệm vụ dẫn điện thường chỉ định giới hạn dưới của phạm vi cho phép. Chì được cố tình giữ ở mức rất thấp, điều này cho phép H90 được sử dụng trong nước uống và trong các bộ phận trang trí tiếp xúc với da. Kẽm tạo nên sự cân bằng và ở mức khoảng 10%, giữ cho hợp kim ở trường một pha nơi có độ dẻo cao nhất.

Tính chất cơ lý

H90 kết hợp độ bền vừa phải với độ dẻo cao và sự cân bằng giữa cả hai được thiết lập bởi tính khí chứ không phải bởi thành phần. Dải và ống được ủ có độ bền kéo tối thiểu khoảng 390 MPa với độ giãn dài tối thiểu khoảng 3% trong các yêu cầu tối thiểu tiêu chuẩn, và nhiệt độ gia công nguội đánh đổi độ giãn dài để lấy độ bền. Mật độ khoảng 8,8 g/cm³, phù hợp với hỗn hợp 90% đồng, 10% kẽm, làm cho hợp kim nhẹ hơn đồng nguyên chất trong khi vẫn giữ được độ dẫn kim loại và màu phản chiếu mà người dùng trang trí và điện đánh giá cao.

Sức mạnh và độ dẻo:độ bền kéo từ khoảng 390 MPa ở điều kiện ủ trở lên với sự giảm nguội, độ giãn dài giảm khi cường độ tăng.

Khả năng định hình nguội:rất tốt, cho phép kéo sâu, cán nguội, uốn, đúc và cán giảm độ cao mà không cần ủ trung gian theo nhiều trình tự.

Khả năng định hình nóng:tốt trong cửa sổ làm việc nóng được khuyến nghị, nhưng cửa sổ hẹp hơn so với đồng thau có hàm lượng đồng thấp hơn và được tôn trọng tốt nhất trong lịch trình rèn và đùn.

Độ dẫn điện:độ dẫn điện và nhiệt thấp hơn so với đồng nguyên chất vì kẽm hòa tan làm tán xạ các electron và phonon, nhưng vẫn đủ cho các tiếp điểm, cực và dải truyền nhiệt.

Hoàn thiện bề mặt:chấp nhận mạ thiếc, kim loại hóa, tráng men và sơn mài một cách dễ dàng, hỗ trợ các ứng dụng trang trí và tản nhiệt.

Gia công và xử lý nhiệt

Hai cửa sổ nhiệt độ chiếm ưu thế trong thực tế cửa hàng dành cho H90. Gia công nóng, chẳng hạn như rèn, ép đùn hoặc cán nóng, được thực hiện trong khoảng từ 775 độ đến 850 độ, trong đó hợp kim đủ mềm để biến dạng mà không bị nứt. Việc ủ vật liệu gia công nguội được thực hiện trong khoảng từ 540 độ đến 600 độ để khôi phục độ dẻo và giảm bớt ứng suất bên trong trước khi giảm thêm hoặc trước khi một bộ phận được đưa vào sử dụng.

Giảm căng thẳng đáng được quan tâm riêng biệt. Các bộ phận H90 được tạo hình nguội giữ lại ứng suất kéo dư khiến chúng nhạy cảm với hiện tượng nứt ăn mòn do ứng suất trong môi trường chứa amoniac hoặc thủy ngân, do đó, ủ giảm ứng suất ở nhiệt độ thấp là phương pháp phổ biến đối với các bộ phận sẽ được lưu trữ, vận chuyển hoặc lắp đặt trong môi trường công nghiệp ẩm ướt. Khi các bộ phận được hàn hoặc hàn vảy cứng, trình tự tạo hình, ủ và nối được lên kế hoạch sao cho quá trình ủ cuối cùng không phá hủy độ chính xác về kích thước hoặc độ hoàn thiện bề mặt.

Hành vi ăn mòn và giới hạn dịch vụ

Trong khí quyển, trong nước ngọt và trong dung dịch nước trung tính, H90 phát triển một lớp màng bảo vệ bề mặt và ăn mòn rất chậm, đó là lý do tại sao nó có lịch sử lâu đời trong lĩnh vực hệ thống ống nước, bộ tản nhiệt và trang trí. Hai giới hạn cần được tôn trọng. Đầu tiên, trong nước biển, tốc độ ăn mòn có thể đạt tới mức 0,1 mm mỗi năm và có thể tăng cao hơn khi dòng chảy hỗn loạn hoặc khi màng bảo vệ bị hư hỏng bởi chất rắn lơ lửng, do đó việc sử dụng hàng hải thường chỉ giới hạn ở phần cứng, phụ kiện và đường ống dẫn nước tốc độ thấp hơn là các bề mặt truyền nhiệt tốc độ cao. Thứ hai, amoniac, muối amoni và các hợp chất thủy ngân tấn công hợp kim và, ở các bộ phận gia công nguội căng thẳng, có thể gây ra vết nứt do ăn mòn ứng suất; những phương tiện này loại bỏ H90 bất kể tính khí đã chọn.

Vì hàm lượng kẽm chỉ khoảng 10% nên H90 ít bị khử kẽm hơn nhiều so với các loại đồng thau có hàm lượng kẽm cao hơn như H62 hoặc H59, và do đó nó chịu được nước có tính ăn mòn nhẹ có thể tấn công các loại đó. Tuy nhiên, khi kết hợp clorua, nhiệt độ cao và tình trạng ứ đọng, sự tấn công có chọn lọc vẫn có thể xảy ra và việc kiểm tra định kỳ thường xuyên là biện pháp bảo vệ thực tế.

Ứng dụng tiêu biểu theo ngành

Dịch vụ xây dựng và phần cứng:bình nước nóng, vật liệu ống nóng lạnh tản nhiệt, dải tôn tản nhiệt, bộ phận dây kéo, khung đèn và phần cứng chung.

Thiết bị điện và điện tử:các tiếp điểm, bộ phận dẫn điện, thiết bị đầu cuối, các bộ phận hỗ trợ che chắn và cách điện cần độ bền vừa phải và độ dẫn điện tốt.

Kỹ thuật cơ khí:van, phụ kiện đường ống, bu lông và ốc vít, các bộ phận gia công và các bộ phận khác cần độ dẻo cộng với khả năng chống ăn mòn của nước ngọt.

Truyền nhiệt:đai tản nhiệt, dải truyền nhiệt và mạch nước tốc độ thấp trong đó độ dẫn nhiệt của hợp kim đủ cho nhiệm vụ.

Hàng trang trí và tiêu dùng:huy chương, đồ trang trí, phụ kiện cá nhân, bao bì mỹ phẩm và đồ trang trí kiến ​​trúc, trong đó màu vàng và phản ứng hoàn thiện của hợp kim là những yếu tố quyết định.

Thiết bị hàng hải và tàu thủy:phụ kiện trên tàu, đinh tán, đường ống đường thủy và các bộ phận dẫn sóng hoạt động bên ngoài dịch vụ nước biển tốc độ cao.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Ký hiệu H90 có nghĩa là gì?
Chữ H đánh dấu hợp kim rèn kẽm đồng trong hệ thống ký hiệu của Trung Quốc và con số này biểu thị hàm lượng đồng danh nghĩa khoảng 90%, do đó H90 tương ứng với CuZn10, CW501L, UNS C22000 và JIS C2200.

Hỏi: Đồng thau H90 có giống với C22000 không?
Họ mô tả cùng một họ hợp kim rèn 90% đồng, 10% kẽm. C22000 là ký hiệu hệ thống đánh số thống nhất, do đó, đơn đặt hàng báo giá một trong hai loại có nhiệt độ và kích thước yêu cầu sẽ phù hợp với cùng một sản phẩm.

Hỏi: Tại sao giới hạn chì trong H90 lại thấp đến vậy?
Chì được giữ ở mức tối đa 0,03% để hợp kim có thể được sử dụng trong các hệ thống nước uống được, trong các bộ phận trang trí tiếp xúc với da và trong các ứng dụng mà chì dư sẽ là mối lo ngại về mặt pháp lý.

Hỏi: Đồng thau H90 có thể sử dụng được trong nước biển không?
Chỉ với sự quan tâm. Tốc độ ăn mòn trong nước biển có thể đạt tới mức 0,1 mm mỗi năm và tăng trong dòng chảy hỗn loạn, do đó hợp kim được giữ tốt nhất ở đường ống, phụ kiện và phần cứng có tốc độ thấp thay vì bề mặt truyền nhiệt tốc độ cao.

Hỏi: Nhiệt độ làm việc và ủ của H90 là bao nhiêu?
Gia công nóng được thực hiện trong khoảng từ 775 độ đến 850 độ và ủ vật liệu gia công nguội trong khoảng từ 540 độ đến 600 độ. Cả hai cửa sổ đều áp dụng cho bố cục rèn tiêu chuẩn.

Hỏi: H90 có bị khử kẽm không?
Nó ít nhạy cảm hơn nhiều so với đồng thau có hàm lượng kẽm cao hơn vì hàm lượng kẽm chỉ khoảng 10% và hợp kim vẫn là alpha một pha. Sự tấn công có chọn lọc vẫn có thể xảy ra trong nước chứa clorua ứ đọng, vì vậy việc kiểm tra vẫn được khuyến khích.