RU2315124C2 - Tin-and-zinc bronze for manufacture of wire - Google Patents
Tin-and-zinc bronze for manufacture of wire Download PDFInfo
- Publication number
- RU2315124C2 RU2315124C2 RU2006100253/02A RU2006100253A RU2315124C2 RU 2315124 C2 RU2315124 C2 RU 2315124C2 RU 2006100253/02 A RU2006100253/02 A RU 2006100253/02A RU 2006100253 A RU2006100253 A RU 2006100253A RU 2315124 C2 RU2315124 C2 RU 2315124C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wire
- tin
- zinc
- bronze
- alloy
- Prior art date
Links
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно - к составу сплава на основе меди - оловянно-цинковой бронзе, используемой в виде проволоки для изготовления упругих элементов в ответственных электрических разъемах.The invention relates to non-ferrous metallurgy, and in particular, to the composition of an alloy based on copper - tin-zinc bronze, used in the form of a wire for the manufacture of elastic elements in critical electrical connectors.
Известна бронза марки С41000 по стандарту ASTM В591-04 [1], содержащая 91-93% меди; 2,0-2,8% олова; примеси - 0,05% свинца и 0,05% железа; цинк - остальное. Простейший расчет показывает, что средние значения содержания олова и цинка в известной бронзе составляют 2,4% и 5,6% соответственно. Весьма значительное содержание цинка удешевляет сплав вследствие более низкой стоимости цинка в сравнении с медью (почти в 2 раза) и тем более - с оловом (в 4 раза), однако прочностные свойства полуфабрикатов из него, в частности проволоки, недостаточны (предел прочности σв=608-667 МПа), особенно в случае ее использования для изделий ответственного назначения, например для изготовления упругих элементов.Known bronze grade C41000 according to ASTM B591-04 [1], containing 91-93% copper; 2.0-2.8% tin; impurities - 0.05% lead and 0.05% iron; zinc is the rest. The simplest calculation shows that the average values of tin and zinc in known bronze are 2.4% and 5.6%, respectively. A very significant content of zinc reduces the cost of the alloy due to the lower cost of zinc compared with copper (almost 2 times) and even more so with tin (4 times), however, the strength properties of semi-finished products from it, in particular wire, are insufficient (tensile strength σ in = 608-667 MPa), especially in the case of its use for products for critical purposes, for example for the manufacture of elastic elements.
Известны бронза по стандарту ASTM B591-04 марки С40500 [1] и бронза марки С40800 [6] следующего химического состава, мас.%: медь 95; олово 1,0 и 2,0; цинк 4,0 и 3,0 соответственно. Максимальные значения временного сопротивления для изделий в виде полос, прутков и проволоки, изготовленных из двух указанных выше марок бронз, составляют 579 и 545 МПа соответственно, что является малоприемлемым для изделий, используемых в условиях значительных механических и электрических нагрузок.Known bronze according to ASTM B591-04 standard grade C40500 [1] and grade bronze C40800 [6] of the following chemical composition, wt.%: Copper 95; tin 1.0 and 2.0; zinc 4.0 and 3.0, respectively. The maximum values of temporary resistance for products in the form of strips, rods and wires made of the two grades of bronze mentioned above are 579 and 545 MPa, respectively, which is unacceptable for products used under conditions of significant mechanical and electrical loads.
Известна также оловянная бронза марки CuSn4 по стандарту Германии DIN17662 [2] с содержанием 3,5-4,5% олова; не более 0,3% никеля к 0,3% цинка; 0,01-0,35% фосфора; в общую сумму примесей, составляющую не более 0,2%, входят (не более): 0,1% железа и 0,05% свинца, медь - остальное. В известной бронзе [2] существенно снижено в сравнении с другими марками содержание цинка, и для компенсации, вследствие этого, резкого снижения прочностных характеристик сплав легирован никелем (до 0,3%), железом (до 0,1%) [3] и дополнительно - фосфором (до 0,35%). Последнее обстоятельство позволяет отнести сплав к подклассу оловянно-фосфористых бронз, известный недостаток которых - пониженная технологичность при горячей обработке давлением [3], но они отличаются удовлетворительными прочностными свойствами: например, предел прочности σв бронзы CuSn4 по DIN17662 в состоянии F54 достигает 630 МПа [2].Also known is tin bronze of CuSn4 brand according to German standard DIN17662 [2] with a content of 3.5-4.5% tin; no more than 0.3% nickel to 0.3% zinc; 0.01-0.35% phosphorus; the total amount of impurities, which is no more than 0.2%, includes (no more): 0.1% iron and 0.05% lead, copper - the rest. In the well-known bronze [2], the zinc content is significantly reduced in comparison with other brands, and to compensate, therefore, a sharp decrease in strength characteristics, the alloy is alloyed with nickel (up to 0.3%), iron (up to 0.1%) [3] and additionally, phosphorus (up to 0.35%). The latter circumstance makes it possible to classify the alloy as a subclass of tin-phosphorous bronzes, the known disadvantage of which is reduced processability during hot working with pressure [3], but they differ in satisfactory strength properties: for example, the tensile strength σ in CuSn4 bronzes according to DIN17662 in the state F54 reaches 630 MPa [ 2].
Существенно более высокий уровень σв присущ четырем маркам бронз С40810, С40850, С40860, С42520 по стандарту ASTM B591-04 [1], представленным в табл.1. Из табличных данных следует, что σв этих бронз существенно выше, чем σв для марок С40500, С40800 и CuSn4, т.е. уровень прочности удовлетворяет назначению этих четырех бронз, приведенному в [6], - втулки, опорные муфты, электропроводники, выводы, соединительные детали и др., но недостаточен для упомянутых выше упругих элементов, испытывающих повышенные нагрузки.A significantly higher level of σ is inherent in the four brands of bronzes C40810, C40850, C40860, C42520 according to ASTM B591-04 [1], presented in Table 1. From the tabular data it follows that σ in these bronzes is significantly higher than σ in for grades C40500, C40800 and CuSn4, i.e. the strength level satisfies the purpose of these four bronzes given in [6] - bushings, support couplings, electrical conductors, leads, connecting parts, etc., but insufficient for the above-mentioned elastic elements experiencing increased loads.
Отличительной особенностью весьма широкого последующего по ASTM B591-04 ряда бронз, состоящего из семи марок (от С41100 до С43400), является высокое содержание цинка (от 7 до 14,3%) и пониженное содержание олова (от 0,7 до 2%) при отсутствии фосфора, железа и никеля, что порождает весьма умеренные значения предела прочности - максимально, в зависимости от марки, от 572 до 648 МПа.A distinctive feature of the very wide series of bronzes following ASTM B591-04, consisting of seven grades (from C41100 to C43400), is a high zinc content (from 7 to 14.3%) and a low tin content (from 0.7 to 2%) in the absence of phosphorus, iron and nickel, which gives rise to very moderate values of ultimate strength - maximum, depending on the grade, from 572 to 648 MPa.
В качестве прототипа принята бронза марки БрОЦ4-3 по ГОСТ 5017-74 [4], ее химический состав приведен в табл.2. Изделия из бронзы БрОЦ4-3 весьма широко распространены в промышленности в виде лент, полос, прутков, применяемых в электротехнике, машиностроении, а также в виде проволоки для пружин и аппаратуры химической промышленности [3]; при этом к полуфабрикатам из этой бронзы предъявляются весьма жесткие требования. Так, согласно ГОСТ 5221-77 [5], который распространяется на проволоку круглого и квадратного сечений, предназначенную для изготовления упругих элементов, наряду с высокими требованиями по геометрии и состоянию ее поверхности, жестко регламентированы прочностные свойства. В частности, временное сопротивление круглой проволоки должно достигать, в зависимости от ее диаметра, следующего исключительно высокого уровня: σв≥765-883 МПа; при этом значения относительного удлинения, также в зависимости от диаметра проволоки, должны составлять δ≥2,0-0,5%. Кроме того, круглая проволока должна выдерживать навивание десяти витков на цилиндрический стержень диаметром, равным двойному диаметру проволоки, и при навивании она не должна давать трещин, расслоений, надрывов и изломов [5].As a prototype adopted bronze brand BrOTs4-3 according to GOST 5017-74 [4], its chemical composition is given in table.2. BrOTs4-3 bronze products are very widespread in industry in the form of tapes, strips, rods used in electrical engineering, mechanical engineering, as well as in the form of wire for springs and equipment of the chemical industry [3]; at the same time, very stringent requirements are imposed on semi-finished products from this bronze. So, according to GOST 5221-77 [5], which applies to round and square wire designed for the manufacture of elastic elements, along with high demands on the geometry and condition of its surface, strength properties are strictly regulated. In particular, the temporary resistance of a round wire should reach, depending on its diameter, the following extremely high level: σ in ≥765-883 MPa; while the values of elongation, also depending on the diameter of the wire, should be δ≥2.0-0.5%. In addition, the round wire must withstand winding ten turns on a cylindrical rod with a diameter equal to the double diameter of the wire, and when winding it should not give cracks, delaminations, tears and kinks [5].
Недостатком прототипа является серьезное противоречие между необходимостью достижения высоких значений прочности и сохранением при этом надлежащего уровня пластичности, проверяемой согласно ГОСТ 5221-77, кроме количественного определения δ, испытанием на навивание. В итоге, на основании данных лабораторно-промышленных испытаний около 80% проволоки некоторых размеров, наиболее широко используемых промышленностью из ряда диаметров 1,8-5,0 мм, не выдерживает этого испытания: при навивании на поверхности проволоки появляются надрывы, трещины и продольные расслоения, видимые, как правило, без применения увеличительных приборов [7]. Это обстоятельство, в несколько раз снижающее выход годной продукции и порождающее значительные материальные издержки на производстве, является следствием недостатка, присущего прототипу, а именно: содержание основных легирующих компонентов и примесей в сплаве по прототипу таково, что при достижении посредством холодной пластической деформации, в частности волочения с высоким относительным обжатием (до 88-90%) требуемого согласно ГОСТ 5221-77 уровня предела прочности, пластичность проволоки снижается настолько, что она не выдерживает испытания на навивание.The disadvantage of the prototype is a serious contradiction between the need to achieve high strength values and at the same time maintaining the appropriate level of ductility, tested according to GOST 5221-77, in addition to quantitative determination of δ, by a winding test. As a result, on the basis of laboratory and industrial tests, about 80% of the wire of some sizes, the most widely used by industry from a range of diameters of 1.8-5.0 mm, does not pass this test: when winding on the surface of the wire, tears, cracks and longitudinal delaminations appear visible, as a rule, without the use of magnifying devices [7]. This circumstance, several times reducing the yield of products and causing significant material costs in the production, is a consequence of the disadvantage inherent in the prototype, namely: the content of the main alloying components and impurities in the alloy of the prototype is such that when achieved through cold plastic deformation, in particular drawing with high relative compression (up to 88-90%) of the required tensile strength level according to GOST 5221-77, the ductility of the wire is reduced so that it can not withstand the test Ania on winding.
Особенно сильно это противоречие проявляется для проволоки диаметром 0,1-2,5 мм, для которой при временном сопротивлении σв≥883 МПа (максимальное значение по ГОСТ 5221-77) относительное удлинение δ должно быть не менее 0,5% (минимальное значение по ГОСТ 5221-77) [5, табл.3]. Ситуация при этом усугубляется тем, что значение δ=0,5% является пределом точности метода определения относительного удлинения по циферблату растяжных машин моделей ИР 0,05 (с максимальным усилием растяжения 0,05 кН); ИР 0,5 (усилие 0,5 кН) и Р0,5 (усилие 5 кН). При необходимости определения δ с еще большей точностью (например, до 0,1%) для измерения растянутых образцов пользуются штангенциркулем, что, естественно, предполагает наличие субъективного фактора в оценке значений δ и не может гарантировать требуемую точность измерения.This contradiction is especially pronounced for a wire with a diameter of 0.1-2.5 mm, for which, with a temporary resistance σ of ≥883 MPa (maximum value according to GOST 5221-77), the elongation δ must be at least 0.5% (minimum value according to GOST 5221-77) [5, Table 3]. The situation is aggravated by the fact that the value δ = 0.5% is the accuracy limit of the method for determining the relative elongation on the dial of stretching machines of the IR models of 0.05 (with a maximum tensile force of 0.05 kN); IR 0.5 (force 0.5 kN) and P0.5 (force 5 kN). If it is necessary to determine δ with even greater accuracy (for example, up to 0.1%), a caliper is used to measure stretched samples, which, of course, assumes the presence of a subjective factor in estimating δ values and cannot guarantee the required measurement accuracy.
Задачей предлагаемого технического решения является достижение оптимального сочетания прочностных и пластичных характеристик сплава, удовлетворяющих жестким требованиям к проволоке, предназначенной для высокоответственных изделий.The objective of the proposed technical solution is to achieve the optimal combination of strength and ductile characteristics of the alloy, satisfying the stringent requirements for the wire, designed for highly responsible products.
Задача решается тем, что в состав примесей оловянно-цинковой бронзы БрОЦ4-3 дополнительно введен титан в количестве 0,02-0,12 мас.%; кроме того, содержание железа в составе примесей предусмотрено в количестве 0,004-0,02 мас.%. При этом не нарушено требование по общей сумме примесей, равной 0,2 мас.%. Условия соблюдения этого требования подтверждены приведенным ниже расчетом.The problem is solved in that the composition of tin-zinc bronze impurities BrOTs4-3 additionally introduced titanium in an amount of 0.02-0.12 wt.%; in addition, the iron content in the composition of impurities is provided in an amount of 0.004-0.02 wt.%. However, the requirement for a total amount of impurities equal to 0.2 wt.% Was not violated. Compliance with this requirement is confirmed by the calculation below.
Предельное максимальное суммарное содержание примесей в бронзе БрОЦ4-3 по ГОСТ 5017-74, в соответствии с простейшим расчетом, не более 0,108% [4]. Снижение содержания железа, согласно заявленному техническому решению с 0,05% до 0,004-0,02% приводит к снижению предельной максимальной суммы примесей до 0,108-(0,05-0,02)=0,078%. Разность между допускаемой суммой примесей, равной по ГОСТ 0,2%, и предельной максимальной, равной 0,078%, составляет 0,122%. Таким образом, при введении титана в количестве 0,02-0,12% в состав предельной максимальной суммы примесей последняя не превысит допустимую сумму 0,2%, поскольку 0,12% 0,122%, то есть требования ГОСТ 5017-74 будут соблюдены.The maximum maximum total impurity content in BrOTs4-3 bronze according to GOST 5017-74, in accordance with the simplest calculation, is not more than 0.108% [4]. The decrease in iron content, according to the claimed technical solution from 0.05% to 0.004-0.02%, leads to a decrease in the maximum maximum amount of impurities to 0.108- (0.05-0.02) = 0.078%. The difference between the permissible amount of impurities, equal to GOST 0.2%, and the maximum limit equal to 0.078%, is 0.122%. Thus, with the introduction of titanium in an amount of 0.02-0.12% into the composition of the maximum maximum amount of impurities, the latter will not exceed the permissible amount of 0.2%, since 0.12% is 0.122%, that is, the requirements of GOST 5017-74 will be met.
Использование предлагаемого технического решения приводит к следующим преимуществам по сравнению с прототипом.Using the proposed technical solution leads to the following advantages compared with the prototype.
1. Дополнительное введение титана в сплав в количестве 0,02-0,12% существенно улучшает ситуацию с пластическими характеристиками, полуфабрикатов из него. По заводским данным за 2004-2005 годы за счет введения титана относительное удлинение повысилось (для наиболее востребованных диаметров проволоки) с 1,5-1,8% до 2,1-3,4%, и испытание на навивание выдерживает не менее 73-78% проволоки, а не 20%, как это имело место при использовании сплава - прототипа.1. An additional introduction of titanium into the alloy in an amount of 0.02-0.12% significantly improves the situation with the plastic characteristics of semi-finished products from it. According to factory data for 2004-2005, due to the introduction of titanium, the relative elongation increased (for the most popular wire diameters) from 1.5-1.8% to 2.1-3.4%, and the winding test withstands at least 73- 78% of the wire, not 20%, as was the case when using the prototype alloy.
Положительную динамику произошедших в сплаве процессов можно с достаточной достоверностью обосновать следующим. Известно [8, 9], что титан, являясь активным модификатором, сильно измельчает зерно, что способствует росту пластичности. Это особенно важно для сплавов с широким температурным интервалом кристаллизации, к которым относится также бронза БрОЦ4-3, имеющая значение этого интервала, равное 150°С. Вследствие введения титана в количестве 0,15% от массы расплава коренным образом изменяются условия кристаллизации: значительно укорачиваются дендриты (имевшие без введения титана соотношение осей более чем 1:3); вследствие этого уменьшается пористость слитка; происходит 10-12 кратное измельчение зерна и, как следствие, существенно повышаются пластические свойства изделий из сплава, модифицированного титаном.The positive dynamics of the processes occurring in the alloy can be substantiated with sufficient reliability as follows. It is known [8, 9] that titanium, being an active modifier, strongly grinds grain, which contributes to an increase in ductility. This is especially important for alloys with a wide temperature range of crystallization, which also includes BrOTs4-3 bronze, which has a value of this interval equal to 150 ° C. Due to the introduction of titanium in an amount of 0.15% of the mass of the melt, the crystallization conditions radically change: dendrites are significantly shortened (having an axis ratio of more than 1: 3 without titanium); as a result, the porosity of the ingot decreases; 10-12 times grain refinement occurs and, as a result, the plastic properties of titanium-modified alloy products significantly increase.
Значения предела прочности за тот же период находятся (в зависимости от диаметра проволоки) в пределах 775-932 МПа, что вполне соответствует требованиям ГОСТ 5221-77 [5].The values of tensile strength for the same period are (depending on the diameter of the wire) in the range of 775-932 MPa, which is fully consistent with the requirements of GOST 5221-77 [5].
2. Присутствие титана в сплаве в качестве примесного элемента, согласно заявляемому техническому решению, не снижает содержания основы сплава - меди, в отличие от прототипа [4, п.5], где указано, что массовая доля титана может быть до 0,12% за счет меди (подчеркнуто заявителем). При этом следует обратить внимание на определенный экономический эффект при реализации данного пункта предлагаемого изобретения, поскольку стоимость титана в 1,5 раза выше стоимости меди.2. The presence of titanium in the alloy as an impurity element, according to the claimed technical solution, does not reduce the content of the base alloy - copper, in contrast to the prototype [4, p.5], where it is indicated that the mass fraction of titanium can be up to 0.12% due to copper (emphasized by the applicant). In this case, attention should be paid to a certain economic effect in the implementation of this paragraph of the invention, since the cost of titanium is 1.5 times higher than the cost of copper.
3. Введение в сплав 0,02-0,12% титана вполне технологично и осуществляется принятым в литейно-плавильном производстве способом, а именно - раскислением расплава в процессе выплавки отходами технического титана марки ВТ1-0 в количестве 0,15% по отношению к массе расплава, как указано выше. За счет частичного угара и перехода титана в шлак его содержание в конечном итоге, согласно формуле предлагаемого изобретения, вполне укладывается в диапазон 0,02-0,12%. Фактическое усредненное содержание титана в слитках за период 2004-2005 годов составило, по данным информационно-аналитического центра завода, 0,086%. Таким образом, введение в виде примеси в состав сплава титана в количестве 0,02-0,12% обеспечивает получение технического результата - достижение оптимального сочетания прочностных и пластических характеристик изделий из сплава.3. The introduction of 0.02-0.12% titanium into the alloy is quite technologically advanced and is carried out by the method adopted in foundry and smelting, namely, melt deoxidation in the process of smelting of industrial titanium VT1-0 grade in the amount of 0.15% with respect to the mass of the melt, as described above. Due to partial fumes and the transition of titanium into slag, its content ultimately, according to the formula of the invention, fits within the range of 0.02-0.12%. The actual average titanium content in ingots for the period 2004-2005 was, according to the information and analytical center of the plant, 0.086%. Thus, the introduction of an impurity in the composition of the alloy of titanium in an amount of 0.02-0.12% provides a technical result - the achievement of the optimal combination of strength and plastic characteristics of alloy products.
4. Заслуживает внимания следующая рекомендация, содержащаяся в [4, п.3]: "В бронзе марки БрОЦ4-3 за счет меди массовая доля никеля может быть до 0,3%, которая не учитывается в общей сумме примесей". Известно [3 и др.], что добавки никеля существенно повышают прочностные свойства бронз, однако введение этого легирующего за счет основы сплава - меди весьма чувствительно удорожает сплав вследствие значительно более высокой стоимости никеля в сравнении со стоимостью меди - в 4,5 раза. При использовании сплава по заявленному техническому решению получение требуемого стандартом уровня прочности достигнуто без дополнительного легирования сплава никелем.4. The following recommendation contained in [4, Clause 3] is noteworthy: “In bronze of the BrOTs4-3 grade due to copper, the mass fraction of nickel can be up to 0.3%, which is not taken into account in the total amount of impurities.” It is known [3 and others] that nickel additives significantly increase the strength properties of bronzes, however, the introduction of this alloying alloy based on the base alloy, copper, makes the alloy very sensitive due to the significantly higher cost of nickel in comparison with the cost of copper by 4.5 times. When using an alloy according to the claimed technical solution, obtaining the required level of strength is achieved without additional alloying with nickel.
5. В [4, п.4] указано, что в сплавах, применяемых для изготовления изделий с антимагнитными свойствами, массовая доля железа не должна превышать 0,02%. С учетом очевидной полезности этой рекомендации, а также стабильного получения в условиях реального производства надлежащего уровня σв даже при сниженном содержании железа, было принято решение о введении в формулу предполагаемого изобретения пункта 2, констатирующего проверенный практикой достигнутый результат, а именно: массовая доля железа в заявленном сплаве находится в интервале 0,004-0,02%. Далее приведено обоснование этого интервала.5. In [4, p. 4] it is indicated that in the alloys used for the manufacture of articles with antimagnetic properties, the mass fraction of iron should not exceed 0.02%. Given the apparent usefulness of this recommendation, and a stable preparation in a real production appropriate level σ in even at a reduced iron content, it was decided to introduce in the formula alleged invention paragraph 2, ascertaining proved practice the result achieved, namely: mass fraction of iron in the The claimed alloy is in the range of 0.004-0.02%. The following is the rationale for this interval.
Установление верхнего предела содержания железа, равного 0,02%, логически непреложно следует из требования ГОСТ 5017-74, относящегося к сплавам, применяемым для изготовления изделий с антимагнитными свойствами.The establishment of the upper limit of the iron content of 0.02% logically follows from the requirements of GOST 5017-74, relating to alloys used for the manufacture of articles with antimagnetic properties.
Установление нижнего предела содержания железа, равного 0,004%, продиктовано полнотой прохождения в процессе плавки химических реакций при использовании соответствующих шихтовых материалов в условиях заданных физических параметров плавки - ее длительности, температуры и интенсивности перемешивания расплава, времени введения раскислителя и его количества, состава и состояния покровного флюса и др. Конкретно, нижний предел содержания железа, равный 0,004%, обусловлен использованием шихтовых материалов, содержащих примесь железа в следующих количествах: в меди катодной М1к до 0,003%; в цинке Ц1 до 0,01%; в олове O1 до 0,009%. С другой стороны, железо выполняет роль модификатора, т.е. измельчает структуру, повышает механические свойства, сильно задерживает рекристаллизацию [3]. По библиографическим данным, введение железа в качестве модификатора в количестве меньше 0,004% от массы расплава не дает положительного эффекта. Исходя из вышеизложенного, снижение содержания железа ниже предела, установленного согласно формуле изобретения 0,004%, с учетом поставленной задачи изобретения, следует признать нецелесообразным. В принципе, содержание железа менее 0,004% возможно получить при использовании значительно более чистых шихтовых материалов, но это приведет к серьезному удорожанию продукции, изготовленной из сплава БрОЦ4-3. Поэтому на основании анализа, проведенного с учетом реальных производственных условий, приняли решение ограничить нижний предел содержания железа в сплаве на уровне 0,004%.The establishment of the lower limit of the iron content equal to 0.004% is dictated by the completeness of the passage of chemical reactions during the smelting process using the appropriate charge materials under the conditions of the given physical parameters of the smelting - its duration, temperature and intensity of melt mixing, the time of introduction of the deoxidizer and its amount, composition and condition of the coating flux and others. Specifically, the lower limit of iron content equal to 0.004%, due to the use of charge materials containing an admixture of iron in the following amounts: copper cathode M1k to 0.003%; in zinc C1 to 0.01%; in tin O1 to 0.009%. On the other hand, iron acts as a modifier, i.e. grinds the structure, improves mechanical properties, greatly delays recrystallization [3]. According to bibliographic data, the introduction of iron as a modifier in an amount of less than 0.004% by weight of the melt does not give a positive effect. Based on the foregoing, a decrease in the iron content below the limit established according to the claims of 0.004%, taking into account the task of the invention, should be considered inappropriate. In principle, an iron content of less than 0.004% can be obtained by using much cleaner charge materials, but this will lead to a significant increase in the cost of products made from BrOTs4-3 alloy. Therefore, based on an analysis carried out taking into account real production conditions, they decided to limit the lower limit of the iron content in the alloy to 0.004%.
Снижение содержания железа, согласно предполагаемому изобретению, с 0,05% до 0,004-0,02% достигнуто следующими двумя путями:The decrease in iron content, according to the proposed invention, from 0.05% to 0.004-0.02% is achieved in the following two ways:
- при составлении шихтовки медный лом марки М2 с повышенным содержанием железа (≤0,003% Fe) заменили на медь катодную не ниже марки M1к (≤0,003% Fe);- when compiling a batch, copper scrap of M2 grade with a high iron content (≤0.003% Fe) was replaced with copper cathode no lower than grade M1к (≤0.003% Fe);
- покупную графитовую крошку, используемую в качестве защитного покрова расплава и насыщенную железом вследствие ее размола в шаровой мельнице, заменили на графитовую крошку собственного приготовления.- purchased graphite crumbs, used as a protective coating of the melt and saturated with iron due to its grinding in a ball mill, were replaced with graphite crumbs of their own preparation.
С учетом достаточной простоты приведенных выше мероприятий практически все отливаемые в плавильно-литейном цехе завода слитки бронзы БрОЦ4-3 содержат 0,004-0,02% железа и без всяких ограничений могут использоваться не только для изготовления изделий с антимагнитными свойствами, но и для упругих элементов ответственного назначения с надлежащим уровнем σв и δ.Given the sufficient simplicity of the above measures, almost all of the BrOTs4-3 bronze ingots cast in the smelting and foundry of the plant contain 0.004-0.02% iron and can be used without any restrictions not only for the manufacture of articles with antimagnetic properties, but also for elastic elements responsible appointments with an appropriate level of σ in and δ.
Таким образом, приведенный в формуле предлагаемого изобретения диапазон содержания железа 0,004-0,02% обеспечивает получение технического результата - достижение оптимального сочетания прочностных и пластических характеристик сплава.Thus, the range of iron content in the formula of the invention of 0.004-0.02% provides a technical result - the achievement of the optimal combination of strength and plastic characteristics of the alloy.
6. Выбранное направление производственного исследования по совершенствованию химического состава оловянно-цинковых бронз имеет достаточно надежную перспективу. Дело в том, что некоторые потребители, использующие проволоку при изготовлении ответственных электроразъемов в приборостроении (например, ОАО "Элекон", г.Казань и др.) ставят перед заводом-производителем проволоки из бронзы БрОЦ4-3 задачу повышения предела прочности до значений 932-1020 МПа, что существенно выше уровня, оговоренного стандартом. С использованием предлагаемого изобретения такие значения σв в опытном порядке были достигнуты, естественно, с некоторой потерей пластичности. Однако при этом относительное удлинение не снижалось ниже регламентированного стандартом, что позволило проволоке успешно выдержать испытание на навивание.6. The chosen direction of industrial research to improve the chemical composition of tin-zinc bronzes has a fairly reliable perspective. The fact is that some consumers using wire in the manufacture of critical electrical connectors in instrumentation (for example, Elekon OJSC, Kazan, etc.) set the BrOTs4-3 bronze wire manufacturing plant to increase the tensile strength to 932- 1020 MPa, which is significantly higher than the level specified by the standard. Using the present invention, such a value σ in the experimental procedure has been achieved, of course, with some loss of ductility. However, the relative elongation did not decrease below that regulated by the standard, which allowed the wire to successfully pass the winding test.
Ниже рассмотрен пример конкретной реализации получения сплава заявляемого химического состава и продукции из него в условиях ОАО "Каменск-Уральский завод по обработке цветных металлов".The following is an example of a specific implementation for obtaining an alloy of the claimed chemical composition and products from it under the conditions of Kamensk-Uralsky Non-Ferrous Metal Processing Plant OJSC.
Плавку сплава БрОЦ4-3 заданного химического состава проводили в индукционной канальной печи ИЛК-0,6 с использованием в шихту меди катодной марки не ниже M1к, олова марки не ниже O1, цинка электролитного марки не ниже Ц1, отходов титана марки ВТ1-0, отходов БрОЦ4-3 собственного производства (геометрических отходов, образующихся в результате обрезки донной и литниковой частей слитка). Литье слитков диаметром 190 мм осуществляли полунепрерывным методом в водоохлаждаемый кристаллизатор скольжения с медной хромированной рубашкой при температуре, скорости литья и давлении охлаждающей воды, оговоренных утвержденным технологическим регламентом. Введение отходов титана ВТ1-0 производили перед литьем после получения срочного химического анализа литой пробы металла, отобранной из печи. После отливки слитков осуществляли обрезку литниковых и донных их частей, отбор темплетов на химический анализ и резку на мерные заготовки длиной 360 мм. При необходимости зачищали поверхностные дефекты на маятниковой шарошке. Далее слитки передавали на прессование. Нагрев слитков перед прессованием проводили в пламенной газовой печи. Прессование заготовки квадратного сечения со стороной 75 мм производили на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 35 МН через одноочковую матрицу. Прессованную заготовку подвергали горячей прокатке на заготовку диаметром 12 мм на мелкосортно-проволочном стане 300. Далее катаную заготовку передавали на волочение до требуемых готовых размеров проволоки согласно технологической карте.Melting of BrOTs4-3 alloy of a given chemical composition was carried out in an ILK-0.6 induction channel furnace using a cathode grade of at least M1k, tin of a grade of at least O1, zinc of an electrolyte grade of at least Ts1, titanium waste of grade VT1-0, waste BrOTs4-3 own production (geometric waste generated as a result of cutting the bottom and gating parts of the ingot). The casting of ingots with a diameter of 190 mm was carried out by a semicontinuous method in a water-cooled sliding mold with a copper chrome jacket at the temperature, casting speed and pressure of cooling water, specified by the approved technological regulations. The introduction of VT1-0 titanium waste was carried out before casting after an urgent chemical analysis of the cast metal sample taken from the furnace was obtained. After casting the ingots, the runner and bottom parts were trimmed, templates for chemical analysis were selected, and cutting into dimensional blanks with a length of 360 mm was carried out. If necessary, we cleaned surface defects on the pendulum cone. Further, the ingots were transferred to pressing. The ingots were heated before pressing in a flame gas furnace. A square billet with 75 mm side was pressed on a horizontal hydraulic press with a force of 35 MN through a single-point matrix. The pressed billet was subjected to hot rolling on a billet with a diameter of 12 mm on a fine-grained wire mill 300. Next, the rolled billet was transferred for drawing to the required finished wire sizes according to the flow chart.
Параметры полученной проволоки диаметром 1,8-10,0 мм в состоянии поставки полностью отвечают требованиям ГОСТ 5221-77, а именно: предел прочности находится в интервале 775-991 МПа, относительное удлинение имеет значения 1,9-4,5%. Испытание на навивание выдержали все партии проволоки диаметром 1,8; 3,0; 3,5; 4,0; 5,0; 7,0; 7,5; 8,0; 10,0 мм; количество проволоки диаметром 2,5; 3,2; 4,2; 5,2 мм, выдержавшей испытание на навивание, составило, в зависимости от диаметра, от 77 до 92%. Следовательно, подавляющее большинство партий проволоки полностью выдержали испытание на навивание, а количество выдержавшей испытание проволоки из заявляемого сплава ряда проблемных диаметров возросло в 3,8-4,6 раза по сравнению с проволокой, изготовленной из сплава - прототипа.The parameters of the resulting wire with a diameter of 1.8-10.0 mm in the delivery state fully meet the requirements of GOST 5221-77, namely: the tensile strength is in the range of 775-991 MPa, the elongation is 1.9-4.5%. The winding test passed all batches of wire with a diameter of 1.8; 3.0; 3.5; 4.0; 5.0; 7.0; 7.5; 8.0; 10.0 mm; the amount of wire with a diameter of 2.5; 3.2; 4.2; 5.2 mm, which passed the test for winding, was, depending on the diameter, from 77 to 92%. Therefore, the vast majority of batches of wire fully passed the test for winding, and the number of tested wire of the inventive alloy of a number of problematic diameters increased 3.8-4.6 times compared with a wire made of an alloy of the prototype.
Таким образом, указанная в формуле заявляемого изобретения задача - достижение оптимального сочетания прочностных и пластических свойств проволоки ответственного назначения, изготовленной из оловянно-цинковой бронзы, - достигнута.Thus, the task specified in the claims claims - the achievement of the optimal combination of strength and plastic properties of a critical wire made of tin-zinc bronze - is achieved.
ИСТОЧНИКИSOURCES
1. Стандарт США ASTM B591-04. Standard Specification for Copper-Zinc-Tin and Copper-Zinc-Iron-Nikel Alloys. Plate, Sheet, Strip, Rolled Bar.1. US standard ASTM B591-04. Standard Specification for Copper-Zinc-Tin and Copper-Zinc-Iron-Nikel Alloys. Plate, Sheet, Strip, Rolled Bar.
2. Стандарт ФРГ DIN17662. Kupfer-Zink-Legirungen (Zinnbronze). Zusammensetzung. 1983, Dezember. DK669.35'6.018.26-4.2. The standard of Germany DIN17662. Kupfer-Zink-Legirungen (Zinnbronze). Zusammensetzung. 1983, Dezember. DK669.35'6.018.26-4.
3. Смирягин А.П., Смирягина Н.А., Белова А.В. Промышленные цветные металлы и сплавы. - М.: Металлургия, 1974. 488 с.3. Smiryagin A.P., Smiryagin N.A., Belova A.V. Industrial non-ferrous metals and alloys. - M.: Metallurgy, 1974.488 p.
4. ГОСТ 5017-74. Бронзы оловянные, обрабатываемые давлением. Марки. - М.: Изд-во стандартов, 1987. 6с.УДК 669.35'6:006.354(083.74), Группа В51.4. GOST 5017-74. Tin bronzes, pressure treated. Stamps. - M .: Publishing house of standards, 1987. 6s. UDK 669.35'6: 006.354 (083.74), Group B51.
5. ГОСТ 5221-77. Проволока из оловянно-цинковой бронзы. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1980. 10с.УДК669.35'6-426:006.354. Группа В74.5. GOST 5221-77. Tin-zinc bronze wire. Technical conditions - M.: Publishing house of standards, 1980. 10s.UDK669.35'6-426: 006.354. Group B74.
6. ASTM: Металлы. Справочник. / Под ред. Майкла Бауччио. ASM International, 1993, 614 с.6. ASTM: Metals. Directory. / Ed. Michael Bauccio. ASM International, 1993, 614 pp.
7. ГОСТ 10447-93. Проволока. Метод испытания на навивания. - Минск: Изд-во стандартов, 1996. 6с.УДК 669-426:620.163.33:006.354. Группа В79.7. GOST 10447-93. Wire. Winding test method. - Minsk: Publishing house of standards, 1996. 6s. UDK 669-426: 620.163.33: 006.354. Group B79.
8. Баландин Г.Ф. Формирование кристаллического строения отливок. - М.: Машиностроение, 1973. 256 с.8. Balandin G.F. The formation of the crystalline structure of castings. - M.: Mechanical Engineering, 1973. 256 p.
9. Флеминге М. Процессы затвердевания. - М.: Мир, 1979. 335 с.9. Fleming M. Hardening processes. - M .: Mir, 1979. 335 s.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006100253/02A RU2315124C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Tin-and-zinc bronze for manufacture of wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006100253/02A RU2315124C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Tin-and-zinc bronze for manufacture of wire |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006100253A RU2006100253A (en) | 2007-07-20 |
| RU2315124C2 true RU2315124C2 (en) | 2008-01-20 |
Family
ID=38430746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006100253/02A RU2315124C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Tin-and-zinc bronze for manufacture of wire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2315124C2 (en) |
Cited By (1)
| 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 |
-
2006
- 2006-01-10 RU RU2006100253/02A patent/RU2315124C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СМИРЯГИН А.П. и др. Промышленные цветные металлы и сплавы, Справочник. - М.: Металлургия, 1974, с.183-186, 159. ОСИНЦЕВ О.Е. и др. Медь и медные сплавы, Отечественные и зарубежные марки, Справочник. - М.: Машиностроение, 2004, с.78, 79. * |
Cited By (1)
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006100253A (en) | 2007-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2850053C (en) | Leadless free-cutting copper alloy and method for producing the same | |
| US11028464B2 (en) | Lead-free easy-to-cut corrosion-resistant brass alloy with good thermoforming performance | |
| KR100933385B1 (en) | Aluminum alloy plate and its manufacturing method | |
| US20120148444A1 (en) | Aluminum alloy casting and production method thereof | |
| KR101414882B1 (en) | Cu-zn alloy strip for tab material for connecting cells | |
| US9896754B2 (en) | Aluminum alloy sheet excellent in press-formability and shape fixability and method of production of same | |
| JPWO2011105584A1 (en) | Aluminum alloy conductor | |
| JP4424503B2 (en) | Steel bar and wire rod | |
| CA1037742A (en) | High iron aluminum alloy | |
| JP2007126739A (en) | Copper alloy for electronic material | |
| US20150315689A1 (en) | Heat resistant aluminum base alloy and wrought semifinsihed product fabrication method | |
| CN111575554A (en) | Production method of high-strength wear-resistant aluminum alloy | |
| TW200837203A (en) | Cu-Ni-Si-based copper alloy for electronic material | |
| JP2008025006A (en) | Aluminum alloy sheet having excellent stress corrosion cracking resistance | |
| WO2018088351A1 (en) | Aluminum alloy extruded material | |
| RU2315124C2 (en) | Tin-and-zinc bronze for manufacture of wire | |
| KR101337477B1 (en) | Leadless Free Cutting Copper Alloy and Process of Production Same | |
| JP2662421B2 (en) | Method of using copper alloy as material for continuous casting mold | |
| RU71914U1 (en) | SILICON-SILICON BRONZE WIRE | |
| US20190226070A1 (en) | Hot forming aluminum alloy plate and production method therefor | |
| RU2792349C1 (en) | Brass alloy | |
| CN103384727A (en) | High-strength copper alloy forging | |
| JP3348470B2 (en) | Cu alloy for electrical and electronic parts with excellent board cutting workability | |
| JPH04210438A (en) | Continuous casting mold material made of high strength cu alloy | |
| Esparducer et al. | Characterization of fire-refined copper recycled from scrap |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100111 |