Vario turinys turi įtakos varinių medžiagų savybėms

1. Pagrindinis vario vaidmuo vario medžiagose

Varis yra kalus, kalus metalas, kuriam būdingos savybės:

Didelis elektros/šilumos laidumas: Dėl savo laisvųjų elektronų struktūros grynas varis (Cu Didesnis arba lygus 99,9%) turi didžiausią laidumą tarp inžinerinių metalų.

Puikus atsparumas korozijai: Sudaro apsauginę oksido plėvelę (Cu₂O/CuO) ore/vandenyje, užkertant kelią tolesniam skilimui.

Geras lankstumas ir formavimas: Lengvai liejamas, kaliamas, suvirinamas arba apdirbamas sudėtingomis formomis.

Vidutinė jėga: Grynas varis turi mažą atsparumą tempimui (~ 220 MPa), bet gali būti sustiprintas legiruojant arba šaltai apdirbant.

Kai legiruotas su tokiais elementais kaip cinkas (Zn), alavas (Sn), aliuminis (Al) arba nikelis (Ni), vario savybės pakeičiamos{0}}vario kiekio santykisyra pagrindinis galutinio medžiagos veikimo veiksnys.

2. Vario kiekio poveikis grynam variui (Cu didesnis arba lygus 99,0 %)

Grynas varis (pvz., C11000 OFC, C10200 varis be deguonies{4}) apibūdinamas dideliu vario grynumu. Nedideli vario kiekio svyravimai (99,0–99,99 %) daro didelę įtaką jo savybėms:

Vario turinys	Pagrindinės savybės	Mechanizmas	Programos
99.0%–99.5%	- Elektros laidumas: 85–90 % IACS (tarptautinis atkaitinto vario standartas) - Šilumos laidumas: 370–380 W/(m·K) - Tempiamasis stipris: 200–230 MPa - Atsparumas korozijai: geras (atsparioje aplinkoje linkęs į oksidaciją)	Priemaišos (Fe, Pb, S) veikia kaip elektronų sklaidytojos, mažinančios laidumą. Oksido intarpai (pvz., Cu₂O) susilpnina plastiškumą.	Bendrieji elektros komponentai (laidai, kabeliai), nebrangūs{0}}šilumokaičiai ir dekoratyvinės dalys.
99.9%–99.95%	- Elektros laidumas: 95–98 % IACS - Šilumos laidumas: 390–400 W/(m·K) - Tempiamasis stipris: 220–250 MPa - Atsparumas korozijai: puikus (stabili oksido plėvelė)	Sumažėjusios priemaišos sumažina elektronų sklaidą; didesnis vario grynumas padidina atomų vienodumą, pagerina laidumą ir lankstumą.	Didelio našumo{0}}elektros jungtys, šynos, transformatorių apvijos ir tikslūs šilumokaičiai.
99,99 % (OFC)	- Elektros laidumas: 100 % IACS - Šilumos laidumas: 401 W/(m·K) - Tempiamasis stipris: 230–260 MPa - Lankstumas: pailgėjimas didesnis arba lygus 45 %	Beveik{0}}grynas varis turi minimalių defektų, todėl netrukdomas elektronų srautas ir vienoda deformacija veikiant įtampai.	Itin-didelio-tikslumo programos: erdvėlaivių laidai, puslaidininkių gamybos įranga ir kriogeniniai komponentai.

Pagrindinės tendencijos: Didėjant vario kiekiui gryname varyje, padidėja elektros / šilumos laidumas, plastiškumas ir atsparumas korozijaitobulėti tiesiškai, o tempiamasis stipris išlieka vidutinis (sustiprinimui reikia šalto apdirbimo arba legiravimo).

info-444-442 info-446-443

3. Vario kiekio poveikis žalvariui (Cu-Zn lydiniams)

Žalvaris yra dvejetainis vario ir cinko lydinys, kurio vario kiekis paprastai svyruoja nuo 55% iki 90%. Cinkas veikia kaip stipriklis, bet sumažina būdingą vario laidumą. Vario -cinko santykis lemia žalvario mechanines ir funkcines savybes:

3.1 Mechaninės savybės

Vario turinys	Cinko turinys	Tempiamasis stipris (MPa)	pailgėjimas (%)	Kietumas (HB)	Mechanizmas
85–90 % (raudonas žalvaris)	10%–15%	300–350 (atkaitintas) 450–500 (apdorotas šaltu{2}})	40–50 (atkaitintas) 10–15 (darbas šaltai{2}})	60–70 (atkaitintas) 120–140 (apdorotas šaltai{2}})	Mažas cinko kiekis išlaiko vario plastiškumą; šaltas apdirbimas padidina stiprumą dėl grūdinimo.
60–70 % (geltonas žalvaris, pvz., C26000)	30%–40%	350–400 (atkaitintas) 550–600 (apdorotas šaltu{2}})	35–45 (atkaitintas) 5–10 (dirbama šaltai-)	70–80 (atkaitintas) 140–160 (apdorotas šaltai{2}})	Optimalus vario{0}}cinko santykis subalansuoja stiprumą ir lankstumą; cinkas sudaro kietus tirpalus su variu, padidindamas kietumą.
55 %–60 % (daug{2}} cinko žalvario, pvz., HPb59-1)	40%–45%	400–450 (atkaitintas) 600–650 (apdorotas šaltu{2}})	25–30 (atkaitintas) 3–8 (dirbamas šaltai-)	80–90 (atkaitintas) 160–180 (apdorotas šaltai{2}})	Didesnis cinko kiekis padidina stiprumą, bet sumažina plastiškumą; švino (Pb) priedai pagerina apdirbamumą.

3.2 Funkcinės savybės

Elektros laidumas: Sumažėja esant cinko kiekiui. Raudonasis žalvaris (85 % Cu) turi ~25 % IACS, o aukšto -cinko žalvario (55 % Cu) IACS yra ~15 %.

Atsparumas korozijai: Didesnis vario kiekis pagerina atsparumą dezincifikacijai (dažnas žalvario gedimo būdas). Raudonasis žalvaris (85 % Cu) yra labai atsparus jūros vandeniui, o daug{2}}cinko turintis žalvaris korozinėje aplinkoje linkęs dezincinuotis.

Apdirbamumas: Vidutinis vario kiekis (60–70 %) ir švino priedai (pvz., HPb59-1) optimizuoja apdirbamumą; daug vario žalvarį sunkiau apdirbti dėl didesnio plastiškumo.

Pagrindinės tendencijos: žalvarie, didinant vario kiekįpadidina plastiškumą, atsparumą korozijai ir laidumąbet sumažina stiprumą ir apdirbamumą. Optimalus vario kiekis priklauso nuo naudojimo (pvz., didelio-vario žalvario atsparumas korozijai, mažas{4}}vario žalvario stiprumui).

4. Vario kiekio poveikis bronzai (Cu-Sn/Al lydiniai)

Bronza apima alavo bronzą (Cu-Sn) ir aliuminio bronzą (Cu-Al), kurių vario kiekis svyruoja nuo 70 % iki 95 %. Legiravimo elementai (Sn, Al) stiprina varį, bet keičia jo savybes pagal vario santykį:

4.1 alavo bronza (Cu-Sn)

Vario turinys	Skardos turinys	Tempiamasis stipris (MPa)	Atsparumas korozijai	Pagrindinės savybės
90 %–95 % (maža- alavo bronzos, pvz., C51000)	5%–10%	300–400 (atkaitintas) 500–600 (apdorotas šaltu{2}})	Puikus (jūros vanduo, organinės rūgštys)	Didelis plastiškumas ir elektrinis laidumas (~20–30 % IACS); tinka elektriniams komponentams ir jūrinėms detalėms.
80 %–90 % (aukšta- alavo bronza, pvz., C54400)	10%–20%	400–500 (atkaitintas) 600–700 (apdorotas šaltu{2}})	Aukščiausios kokybės (atsparus biologiniam užteršimui)	Padidėjęs alavo kiekis sudaro kietus intermetalinius junginius (Cu₃Sn), kurie padidina atsparumą dilimui; plastiškumas šiek tiek sumažėja.

4.2 Aliuminio bronza (Cu-Al)

Vario turinys	Aliuminio turinys	Tempiamasis stipris (MPa)	Atsparumas korozijai	Pagrindinės savybės
85 %–90 % (maža -Al bronza, pvz., C60800)	5%–10%	400–500 (atkaitintas) 700–800 (apdorotas -šaltas)	Gera (vidutiniškai korozinė aplinka)	Didelis plastiškumas ir laidumas (~25–35 % IACS); tinka elektros jungtims ir maisto perdirbimo įrangai.
70–85 % (aukšta-Al bronza, pvz., C63000)	10%–15%	600–800 (atkaitintas) 900–1000 (apdorotas šaltu{2}})	Puikus (jūros vanduo, rūgštys, šarmai)	Aliuminis sudaro tankią Al2O3 plėvelę; intermetaliniai junginiai (Cu3Al) padidina stiprumą ir atsparumą dilimui; plastiškumas mažėja.

Pagrindinės tendencijos: Bronzoje, didinant vario kiekįpagerina plastiškumą ir laidumąbet sumažina stiprumą ir atsparumą dilimui. Legiravimo elementai (Sn, Al) pridedami siekiant kompensuoti stiprumo praradimą, todėl bronza yra variui būdingų savybių ir legiravimo pranašumų pusiausvyra.

5. Vario kiekio poveikis vario -nikelio lydiniams (Cu-Ni)

Vario -nikelio lydiniuose (pvz., C70600, C71500) vario kiekis svyruoja nuo 60 % iki 90 %, o nikelio – nuo 10 % iki 40 %. Nikelis padidina atsparumą korozijai ir stiprumą, bet sumažina laidumą:

Vario turinys	Nikelio turinys	Tempiamasis stipris (MPa)	Elektros laidumas (% IACS)	Atsparumas korozijai	Programos
80–90 % (mažas-Ni, pvz., C70600)	10%–20%	400–500 (atkaitintas) 600–700 (apdorotas šaltu{2}})	15–25	Puikus (jūros vanduo, chlorido tirpalai)	Jūrų šilumokaičiai, laivų korpusai ir pakrantės infrastruktūra.
60 %–80 % (aukštas-Ni, pvz., C71500)	20%–40%	500–600 (atkaitintas) 700–800 (apdorotas -šaltas)	5–15	Aukščiausios kokybės (rūgščiosios dujos, korozija aukštoje{0}}temperatūroje)	Naftos / dujotiekio vožtuvai, cheminio apdorojimo įranga ir kosmoso komponentai.

Pagrindinės tendencijos: Didėjant vario kiekiui Cu-Ni lydiniuose,pagerėja laidumas ir plastiškumas, o stiprumas ir atsparumas korozijai (ypač atšiaurioje aplinkoje) mažėja. Nikelio priedai yra labai svarbūs siekiant pagerinti našumą ekstremaliomis sąlygomis.

6. Pagrindinių tendencijų santrauka

Medžiagos tipas	Vario kiekio didinimo poveikis	Atlyginimas-
Grynas varis	↑ Elektros/šilumos laidumas ↑ plastiškumas ↑ Atsparumas korozijai → Tempimo stipris (stabilus)	Didesnė kaina; mažesnis stiprumas (reikia šalto apdirbimo armatūrai).
Žalvaris (Cu{0}}Zn)	↑ plastiškumas ↑ Atsparumas korozijai ↑ Laidumas ↓ Stiprybė ↓ Apdirbamumas	Norint subalansuoti stiprumą ir atsparumą korozijai, reikia optimizuoti Cu-Zn santykį.
Bronza (Cu-Sn/Al)	↑ plastiškumas ↑ Laidumas ↓ Stiprybė ↓ Atsparumas dilimui	Legiravimo elementai (Sn, Al) kompensuoja stiprumo praradimą; idealiai tinka specifiniams veiklos poreikiams.
Varis{0}}nikelis	↑ Laidumas ↑ plastiškumas ↓ Stiprybė ↓ Atsparumas korozijai (ekstremali aplinka)	Nikelio priedai yra būtini atšiauriomis sąlygomis; didesnis Cu kiekis atitinka bendruosius korozijos scenarijus.

7. Praktinės atrankos gairės

Uželektros / šiluminės įrangos(pvz., laidai, šilumokaičiai): pirmenybę teikite dideliam vario kiekiui (daugiau nei 99,9 % arba lygus grynam variui, didesnis arba lygus 85 % žalvariui / bronzai).

Uždidelio-stiprumo / trinčiai-atsparios programos(pvz., krumpliaračiai, guoliai): rinkitės mažesnį vario kiekį su legiruojančiais elementais (pvz., 55–60 % Cu didelio -cinko žalvario, 70–85 % Cu didelio -aliuminio bronzos).

Užkorozinę aplinką(pvz., jūrinis, cheminis apdorojimas): optimaliam atsparumui rinkitės didelio-vario žalvarį (didesnis arba lygus 85 % Cu), alavo bronzos (didesnis arba lygus 80 % Cu) arba mažai -nikelio Cu-Ni (didesnis arba lygus 80 % Cu).

Užmokesčiai{0}}jautrias programas: Naudokite mažesnį vario kiekį (99,0–99,5 % gryno vario, 55–60 % Cu žalvario), kur nereikia didelio našumo.

Apibendrinant galima pasakyti, kad vario kiekis yra pagrindinis veiksnys, lemiantis vario medžiagų savybes. Reguliuodami vario santykį ir derindami jį su atitinkamais legiravimo elementais, gamintojai gali pritaikyti medžiagas taip, kad atitiktų konkrečius įvairių pramonės šakų,{1}}nuo elektros inžinerijos iki jūrų infrastruktūros ir kosmoso, poreikius.

Vario kiekis turi įtakos vario medžiagų savybėms