RU2138573C1 - Copper-based alloy - Google Patents
Copper-based alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2138573C1 RU2138573C1 RU98123079A RU98123079A RU2138573C1 RU 2138573 C1 RU2138573 C1 RU 2138573C1 RU 98123079 A RU98123079 A RU 98123079A RU 98123079 A RU98123079 A RU 98123079A RU 2138573 C1 RU2138573 C1 RU 2138573C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- copper
- corrosion
- nickel
- manganese
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сплавам на основе меди, в частности к сложным коррозионно-стойким латуням, которые могут быть использованы в производстве труб или пластин, применяемых для изготовления трубчатых или пластинчатых теплообменников различного назначения в теплоэнергетике, холодильной технике, судостроении, нефтехимическом производстве и металлургии. The invention relates to copper-based alloys, in particular to complex corrosion-resistant brass, which can be used in the manufacture of pipes or plates used for the manufacture of tubular or plate heat exchangers for various purposes in the power industry, refrigeration, shipbuilding, petrochemical production and metallurgy.
Среди аналогов изобретения, относящихся к той же области техники, что и заявляемый сплав, можно выделить несколько коррозионно-стойких сплавов на основе меди, применяющихся в производстве труб и пластин. Among the analogues of the invention related to the same field of technology as the claimed alloy, we can distinguish several corrosion-resistant copper-based alloys used in the manufacture of pipes and plates.
Известен сплав на основе меди, содержащий следующие компоненты, мас.%: медь 74-87, кремний 0,4-2,6, железо 0,1-0,5, цинк - остальное (SU 180350, 25.04.66). Known copper-based alloy containing the following components, wt.%: Copper 74-87, silicon 0.4-2.6, iron 0.1-0.5, zinc - the rest (SU 180350, 04.25.66).
Также известен сплав на основе меди для труб теплообменников, содержащий следующие компоненты, мас.%: цинк 8-20, железо 1,32-2, никель 3-7, марганец 0,01-1, медь - остальное (US 4171972 А, 23.10.79). Also known is a copper-based alloy for heat exchanger pipes, containing the following components, wt.%: Zinc 8-20, iron 1.32-2, nickel 3-7, manganese 0.01-1, copper - the rest (US 4171972 A, 10.23.79).
Известен сплав на основе меди, содержащий следующие компоненты, мас.%: цинк 25-40, фосфор 0,005-0,07, олово и/или алюминий 0,05-1, медь - остальное (ЕР 0111770 А, 05.06.84). Known copper-based alloy containing the following components, wt.%: Zinc 25-40, phosphorus 0.005-0.07, tin and / or aluminum 0.05-1, copper - the rest (EP 0111770 A, 05.06.84).
Наиболее близким сплавом к предложенному является сплав на основе меди, содержащий следующие компоненты, мас.%: медь 63-95, фосфор 0,04-0,25, железо 0,07-0,7, олово 0,5-1,2, алюминий 0,1-5, мышьяк - до 0,1, цинк - остальное (DE 2353238 В 1, 06.02.75). The closest alloy to the proposed one is a copper-based alloy containing the following components, wt.%: Copper 63-95, phosphorus 0.04-0.25, iron 0.07-0.7, tin 0.5-1.2 , aluminum 0.1-5, arsenic - up to 0.1, zinc - the rest (DE 2353238
Все вышеперечисленные сплавы не обладают оптимальным сочетанием стойкости к различным видам коррозии и высоких прочностных свойств, снижающих склонность к эрозии и повышающих сопротивление к кавитации. All of the above alloys do not have the optimal combination of resistance to various types of corrosion and high strength properties, which reduce the tendency to erosion and increase the resistance to cavitation.
Задачей изобретения является повышение стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением и коррозионной усталости (коррозионному растрескиванию при вибрации), сопротивления к различным видам селективной (обесцинкования, межкристаллитной и транскристаллитной) и точечной коррозии в совокупности с повышенными механическими свойствами. The objective of the invention is to increase the resistance to stress corrosion cracking and corrosion fatigue (corrosion stress corrosion cracking), resistance to various types of selective (dezincification, intergranular and transcrystalline) and pitting corrosion in combination with improved mechanical properties.
Поставленная задача решается тем, что сплав на основе меди, содержащий цинк, фосфор, железо, дополнительно содержит никель, марганец и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Медь - 68-90
Фосфор - 0,005-0,02
Железо - 0,03-0,2
Кремний - 0,1-0,5
Никель - 0,1-0,4
Марганец - 0,05-0,35
Цинк - Oстальное
при этом суммарное содержание железа, никеля и марганца не превышает 0,5 мас. %, а отношение содержания железа к содержанию фосфора составляет менее 5.The problem is solved in that the copper-based alloy containing zinc, phosphorus, iron, additionally contains nickel, manganese and silicon in the following ratio of components, wt.%:
Copper - 68-90
Phosphorus - 0.005-0.02
Iron - 0.03-0.2
Silicon - 0.1-0.5
Nickel - 0.1-0.4
Manganese - 0.05-0.35
Zinc - Other
while the total content of iron, nickel and manganese does not exceed 0.5 wt. %, and the ratio of iron to phosphorus is less than 5.
Добавка фосфора в латунь предотвращает процесс обесцинкования. Но при повышенных температурах снова проявляется тенденция к обесцинкованию, которая может быть подавлена увеличением содержания фосфора более 0,02%. Однако с повышением содержания этого компонента начинает проявляться склонность к межкристаллитной коррозии. Дополнительное введение в состав сплава железа позволяет ограничить верхнее содержание фосфора 0,02%, подавив тенденцию к обесцинкованию при повышенных температурах. Непременным условием получения этого эффекта является соблюдение соотношения железа к фосфору менее 5. The addition of phosphorus to brass prevents the process of dezincification. But at elevated temperatures, the tendency to dezincification is again manifested, which can be suppressed by an increase in the phosphorus content of more than 0.02%. However, with an increase in the content of this component, a tendency to intergranular corrosion begins to appear. An additional introduction to the composition of the iron alloy allows you to limit the upper phosphorus content of 0.02%, suppressing the tendency to dezincification at elevated temperatures. An indispensable condition for obtaining this effect is that the ratio of iron to phosphorus is less than 5.
На стойкость латуни к общей коррозии положительное влияние оказывает добавка кремния до 0,5%. При превышении этого содержания начинают проявляться тенденции к межкристаллитной коррозии при одновременном повышении прочностных свойств. Кроме того, с увеличением содержания кремния латунь начинает терять ресурс пластичности при холодной деформации, что осложняет и удорожает процесс производства проката и труб. The resistance of brass to general corrosion is positively affected by the addition of silicon up to 0.5%. When this content is exceeded, tendencies toward intergranular corrosion begin to appear, while the strength properties increase. In addition, with an increase in the silicon content, brass begins to lose its plasticity resource during cold deformation, which complicates and increases the cost of the production of rolled products and pipes.
Добавка никеля позволяет стабилизировать структуру металла в отожженном состоянии, а при его введении в установленных пределах - повысить прочность и пластичность металла. Помимо повышения стойкости к общей коррозии, добавка никеля повышает стойкость в хлоридных растворах при значении pH менее 7. The addition of Nickel allows you to stabilize the structure of the metal in the annealed state, and when it is introduced within the established limits - to increase the strength and ductility of the metal. In addition to increasing the resistance to general corrosion, the addition of nickel increases the resistance in chloride solutions at a pH value of less than 7.
При одновременном введении никеля и марганца кроме заметного снижения общей коррозии отмечается значительное повышение сопротивления к струевой коррозии, т.е. к коррозионно-эрозионному виду разрушения. With the simultaneous introduction of nickel and manganese, in addition to a noticeable decrease in general corrosion, a significant increase in resistance to jet corrosion is noted, i.e. to corrosion-erosion type of destruction.
При осуществлении комплексного легирования всеми вышеописанными элементами возникает опасность образования новых фазовых составляющих в виде интерметаллидов - соединений типа (Fe Ni Mn)xSiy. Появление указанных интерметаллидов в структуре сплава может привести к резкому ухудшению механических и технологических свойств (снижению пластических свойств и уменьшению ресурса пластичности при холодной деформации). Еще большую опасность представляет образование в структуре сплава гальванопар, приводящих к интенсивной точечной коррозии, питингового, язвенного, а в ряде случаев и пробочного характера.When carrying out complex doping with all the above elements, there is a danger of the formation of new phase components in the form of intermetallic compounds - compounds of the type (Fe Ni Mn) x Si y . The appearance of these intermetallic compounds in the alloy structure can lead to a sharp deterioration in the mechanical and technological properties (a decrease in plastic properties and a decrease in the plasticity resource during cold deformation). An even greater danger is the formation of galvanic couples in the alloy structure, which leads to intense pitting corrosion, pitting, peptic, and in some cases cork character.
Для избежания образования интерметаллидных фаз содержание легирующих компонентов, таких как железо, никель, марганец и кремний должно соответствовать заявляемым пределам, а суммарное содержание железа, никеля и марганца не превышать максимального содержания кремния, т.е. не превышать 0,5 мас.%. In order to avoid the formation of intermetallic phases, the content of alloying components such as iron, nickel, manganese and silicon must comply with the declared limits, and the total content of iron, nickel and manganese should not exceed the maximum silicon content, i.e. not exceed 0.5 wt.%.
Пример осуществления изобретения. An example embodiment of the invention.
Для выплавки сплава использовались следующие компоненты. The following components were used to melt the alloy.
1. Медь катодная марки М1к по ГОСТ 546-79
2. Никель катодный марки H1, Н2 по ГОСТ 849-70
3. Кремний Кр0, Кр1 по ГОСТ 2169-69
4. Марганец Mpl, Мр2 по ГОСТ 6008-75
5. Отходы стали ВСт1, ВСт2, ВСт3 по ГОСТ 380-71
6. Цинк чушковой Ц0, Ц1 по ГОСТ 3640-79
7. Лигатура Cu + P (P ≅ 9%) по ГОСТ 4515-81
Для изготовления слитков под горячее прессование заготовок использовалась установка полунепрерывного литья, состоящая из одноканальной индукционной низкочастотной печи ОКБ 259, миксера и 2-литейных машин полунепрерывного литья.1. Copper cathode grade M1k according to GOST 546-79
2. Nickel cathode grade H1, H2 according to GOST 849-70
3. Silicon Kr0, Kr1 according to GOST 2169-69
4. Manganese Mpl, MP2 according to GOST 6008-75
5. Steel waste VSt1, VSt2, VSt3 in accordance with GOST 380-71
6. Zinc of pig grade Ts0, Ts1 according to GOST 3640-79
7. Cu + P ligature (P ≅ 9%) according to GOST 4515-81
For the manufacture of ingots for hot pressing of blanks, a semi-continuous casting unit was used, consisting of a single-channel induction low-frequency furnace OKB 259, a mixer, and 2-casting semi-continuous casting machines.
Плавка сплава проводилась под покровом зеркала металла сухим древесным углем. Все компоненты вводились в расплав в вышеуказанной последовательности. Металл в ванне печи тщательно перемешивался, перелив металла в миксер производился при достижении температуры 1100-1130oC.Melting of the alloy was carried out under the cover of a metal mirror with dry charcoal. All components were introduced into the melt in the above sequence. The metal in the furnace bath was thoroughly mixed, the metal was poured into the mixer when the temperature reached 1100-1130 o C.
Из миксера металл поступал в охлаждаемый кристаллизатор, и вытягивался слиток. Вытягивание слитка диаметром 200 мм проводилось при скорости литья 5-8 м/ч, диаметром 250 мм - 4-6 м/ч, а слитка диаметром 350 мм - со скоростью 3-5 м/ч. From the mixer, the metal entered a cooled mold, and an ingot was drawn. An ingot with a diameter of 200 mm was drawn at a casting speed of 5-8 m / h, with a diameter of 250 mm - 4-6 m / h, and an ingot with a diameter of 350 mm at a speed of 3-5 m / h.
Состав полученных сплавов контролировался методами спектрального и химического анализа на все вводимые компоненты и возможные примеси (свинец, висмут, сурьма, сера, алюминий). The composition of the obtained alloys was controlled by spectral and chemical analysis for all introduced components and possible impurities (lead, bismuth, antimony, sulfur, aluminum).
Из полученного слитка горячим прессованием получали трубные заготовки, из которых заготовительной прокаткой и последующим волочением получали трубы. From the obtained ingot by hot pressing, tube blanks were obtained, from which tubes were obtained by blank rolling and subsequent drawing.
В таблице 1 приведены составы выплавленных сплавов. Table 1 shows the compositions of the melted alloys.
Оценка коррозионной стойкости выбранных композиций проводилась по нескольким методикам. Assessment of the corrosion resistance of the selected compositions was carried out according to several methods.
Коррозионные испытания на общую коррозию в спокойной пресной (водопроводной) воде проводились при комнатной температуре в течение 175 дней на подвешенных образцах в емкости 20 л. Растворы менялись каждые 2-3 недели. В конце испытаний образцы промывались в холодной воде, высушивались и травились в 18%-ной H2SO4. Потеря массы определялась взвешиванием с точностью до 0,0001 г, а механические свойства после коррозии - испытанием образцов на разрывной машине "Инстрон".Corrosion tests for general corrosion in still fresh (tap) water were carried out at room temperature for 175 days on suspended samples in a 20 l container. Solutions changed every 2-3 weeks. At the end of the test, the samples were washed in cold water, dried and etched in 18% H 2 SO 4 . The weight loss was determined by weighing with an accuracy of 0.0001 g, and the mechanical properties after corrosion were determined by testing the samples on an Instron tensile testing machine.
Скорость коррозии определялась по формуле K=(P1-P2)/S•T г/см2•сут, где P1 и P2 масса образцов до и после испытаний, г; S - площадь поверхности образца, см2; T - время испытания, сутки.The corrosion rate was determined by the formula K = (P 1 -P 2 ) / S • T g / cm 2 • days, where P 1 and P 2 are the mass of samples before and after the tests, g; S is the surface area of the sample, cm 2 ; T is the test time, day.
Ускоренное испытание на обесцинкование заключалось в том, что образцы выдерживали в 1%-ном растворе хлорной меди при температуре 75oC в течение 24 ч. После испытаний образцы промывались в дистиллированной воде, в перпендикулярном сечении шлифовались, полировались, протравливались и подвергались металлографическим исследованиям на предмет измерения глубины обесцинкования.The accelerated dezincification test consisted in the fact that the samples were kept in a 1% solution of copper chloride at a temperature of 75 o C for 24 hours. After the tests, the samples were washed in distilled water, polished, polished, etched and subjected to metallographic studies on a perpendicular section subject of measuring the depth of dezincification.
Длительные испытания на обесцинкование проводились в 1%-ном растворе хлорной меди при комнатной температуре в течение 6 месяцев. Раствор обновлялся ежемесячно, от каждой композиции отпирались по 3 образца через 1, 3 и 6 месяцев. После изъятия из раствора образцы промывались, продукты коррозии удалялись травлением, просушивались, сутки выдерживались в эксикаторе и подвергались испытаниям - определению потери массы, временного сопротивления и относительного удлинения. Long-term tests for dezincification were carried out in a 1% solution of perchloric copper at room temperature for 6 months. The solution was updated monthly; 3 samples were unlocked from each composition after 1, 3 and 6 months. After removal from the solution, the samples were washed, the corrosion products were removed by etching, dried, kept in a desiccator for a day and subjected to tests - determination of mass loss, temporary resistance and elongation.
Испытания на стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением проводились в воде с растворенным в ней аммонием (107 г аммония на 1 л дистиллированной воды), в которую добавлялась гидроокись натрия до достижения плотности, равной 1,075. Отожженные образцы изгибались в плате до достижения изгиба ≈10 кгс/мм2. Платы с образцами помещались в закрытый эксикатор для испытаний в парах аммиака над раствором NH4Cl + NaOH.Tests for resistance to stress corrosion cracking were carried out in water with ammonia dissolved in it (107 g of ammonium per 1 liter of distilled water), in which sodium hydroxide was added until a density of 1.075 was reached. The annealed samples were bent in a plate until a bend of ≈10 kgf / mm 2 was reached. Boards with samples were placed in a closed desiccator for testing in ammonia vapor over a solution of NH 4 Cl + NaOH.
Ускоренные испытания на струйную коррозию (эрозию) проводились в 3%-ном растворе NaCl, окружная скорость мешалки составляла 12 м/с. Испытания в движущемся растворе проводились в течение 7,5-8 ч в сутки при температуре 55oC. Общая продолжительность испытаний составила 59 суток, в том числе в движущемся растворе 271 ч. Скорость коррозии оценивалась по изменению массы по формуле K= (P0-P1)/F•T г/см2•сут, где P0 - масса образца до испытаний, г; P1 - масса образца после удаления продуктов коррозии, г, F - площадь поверхности образца, с2; Т - время испытания, сутки.Accelerated tests for jet corrosion (erosion) were carried out in a 3% NaCl solution, the peripheral speed of the stirrer was 12 m / s. Tests in a moving solution were carried out for 7.5-8 hours per day at a temperature of 55 o C. The total test duration was 59 days, including in a moving solution of 271 hours. The corrosion rate was estimated by the change in mass according to the formula K = (P 0 -P 1 ) / F • T g / cm 2 • day, where P 0 is the mass of the sample before testing, g; P 1 is the mass of the sample after removal of corrosion products, g, F is the surface area of the sample, s 2 ; T is the test time, day.
В таблицах 2 и 3 приведены свойства полученного сплава. Tables 2 and 3 show the properties of the obtained alloy.
В таблице 3 показатель М в пределах 1,3-1,6 соответствует общей равномерной коррозии, при М более 3 - обесцинкование или межкристаллитная коррозия. In table 3, the indicator M in the range of 1.3-1.6 corresponds to general uniform corrosion, with M more than 3 - dezincification or intergranular corrosion.
Claims (1)
Медь - 68 - 90
Фосфор - 0,005 - 0,02
Железо - 0,03 - 0,2
Кремний - 0,1 - 0,5
Никель - 0,1 - 0,4
Марганец - 0,05 - 0,35
Цинк - Остальное
при этом суммарное содержание железа, никеля и марганца не превышает 0,5 мас. %, а отношение содержания железа к содержанию фосфора составляет менее 5.A copper-based alloy containing zinc, phosphorus, iron, characterized in that it additionally contains nickel, manganese and silicon in the following ratio, wt.%:
Copper - 68 - 90
Phosphorus - 0.005 - 0.02
Iron - 0.03 - 0.2
Silicon - 0.1 - 0.5
Nickel - 0.1 - 0.4
Manganese - 0.05 - 0.35
Zinc - Else
while the total content of iron, nickel and manganese does not exceed 0.5 wt. %, and the ratio of iron to phosphorus is less than 5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98123079A RU2138573C1 (en) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | Copper-based alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98123079A RU2138573C1 (en) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | Copper-based alloy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2138573C1 true RU2138573C1 (en) | 1999-09-27 |
Family
ID=20213689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98123079A RU2138573C1 (en) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | Copper-based alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2138573C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482204C2 (en) * | 2008-10-31 | 2013-05-20 | Зундвигер Мессингверк Гмбх Унд Ко.Кг | Copper-tin alloy, composite material and their application |
| RU2701701C2 (en) * | 2014-05-16 | 2019-09-30 | Отто Фукс - Коммандитгезельшафт | Special brass alloy and product from this alloy |
-
1998
- 1998-12-24 RU RU98123079A patent/RU2138573C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482204C2 (en) * | 2008-10-31 | 2013-05-20 | Зундвигер Мессингверк Гмбх Унд Ко.Кг | Copper-tin alloy, composite material and their application |
| RU2701701C2 (en) * | 2014-05-16 | 2019-09-30 | Отто Фукс - Коммандитгезельшафт | Special brass alloy and product from this alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lunder et al. | Effect of Mn additions on the corrosion behavior of mould-cast magnesium ASTM AZ91 | |
| EP1905859B1 (en) | HOT-DIP Sn-Zn SYSTEM COATED STEEL SHEET HAVING GOOD CORROSION RESISTANCE | |
| SE430174B (en) | PROCEDURE FOR PRODUCING A SOLD AND ENAMELABLE AL-MN LEGERIN | |
| US3813239A (en) | Corrosion-resistant nickel-iron alloy | |
| JP2002129300A (en) | Surface treated steel sheet having excellent corrosion resistance and workability, and its manufacturing method | |
| CN103290186A (en) | Manufacturing method of corrosion-proof steel plate used for crude oil tanker cargo oil hold inner bottom plate and steel plate | |
| RU2138573C1 (en) | Copper-based alloy | |
| CN110951989B (en) | High-strength and high-toughness copper-zinc-aluminum shape memory alloy and preparation method thereof | |
| JP3485411B2 (en) | Hot-dip aluminized steel sheet with excellent corrosion resistance and heat resistance and method for producing the same | |
| JPH01272734A (en) | Corrosion-resistant copper alloy for hot working | |
| EP0092397A1 (en) | Nickel-chromium-molybdenum alloy | |
| SE431660B (en) | FORMABLE AUSTENITIC Nickel Alloy | |
| JPH0368732A (en) | Manufacture of copper alloy and copper alloy material for radiator plate | |
| JP3230685B2 (en) | Copper base alloy for heat exchanger | |
| JPH0372698B2 (en) | ||
| US2823994A (en) | Al-mg-zn-alloy having high stress corrosion resistance | |
| JP3243479B2 (en) | Copper base alloy for heat exchanger | |
| JP3779043B2 (en) | Duplex stainless steel | |
| JPH0250979B2 (en) | ||
| JPH0570870A (en) | Production of copper alloy for heat transfer pipe and heat transfer pipe for heat exchanger | |
| SU1049560A1 (en) | Steel | |
| JPH0372699B2 (en) | ||
| US3364082A (en) | Copper-nickel-vanadium alloy | |
| JP3383122B2 (en) | Hot-dip aluminized steel sheet with excellent heat resistance, high temperature strength, and corrosion resistance, and method for producing the same | |
| JP3274176B2 (en) | Copper base alloy for heat exchanger and method for producing the same |