Introduzione:
Le leghe rame-stagno, note anche come bronzo fosforoso, sono ampiamente utilizzate in vari settori grazie alla loro eccellente combinazione di robustezza, resistenza alla corrosione e proprietà elettriche. Tra queste leghe, CuSn6 e CuSn8 sono due gradi popolari che trovano ampie applicazioni. Questa analisi completa approfondirà la loro composizione chimica, proprietà meccaniche, caratteristiche prestazionali e applicazioni industriali.
Composizione chimica:
CuSn6 è costituito da circa il 94% di rame e il 6% di stagno, mentre CuSn8 contiene circa il 92% di rame e l'8% di stagno. Il leggero aumento del contenuto di stagno nel CuSn8 comporta notevoli differenze nelle loro proprietà.
| Lega | Cu (%) | Sn (%) | P (%) | Altri elementi (%) |
|---|---|---|---|---|
| CuSn6 | 93,5-95,5 | 5.5-7.0 | 0.01-0.35 | conosciuto come i migliori prodotti in lega di alluminio |
| CuSn8 | 91,5-93,5 | 7.5-8.5 | 0.01-0.35 | conosciuto come i migliori prodotti in lega di alluminio |
Il contenuto di fosforo in entrambe le leghe agisce come disossidante durante il processo di fusione e contribuisce a migliorare le proprietà meccaniche.
Proprietà meccaniche:
Il contenuto di stagno più elevato nel CuSn8 generalmente si traduce in resistenza e durezza superiori rispetto a CuSn6, ma con una leggera riduzione della duttilità.
| Lega | Resistenza alla trazione (MPa) | Carico di snervamento (MPa) | Allungamento (%) | Durezza (HB) |
|---|---|---|---|---|
| CuSn6 | 390-520 | 190-310 | 20-40 | 80-120 |
| CuSn8 | 420-550 | 220-340 | 15-35 | 90-130 |
Queste proprietà possono variare a seconda del trattamento termico specifico e dei metodi di lavorazione utilizzati.
Prestazioni a diverse temperature:
Entrambe le leghe mostrano buone prestazioni a temperatura ambiente e mantengono le loro proprietà ragionevolmente bene a temperature elevate.
| Lega | Temp. ambiente | 100°C | 200°C | 300°C |
|---|---|---|---|---|
| CuSn6 | Eccellente | Bene | Equo | Povero |
| CuSn8 | Eccellente | Bene | Bene | Equo |
CuSn8 tende a mantenere meglio la sua resistenza a temperature più elevate grazie al suo maggiore contenuto di stagno.
Applicazioni industriali:
Entrambe le leghe trovano applicazioni in vari settori, con alcune differenze basate sulle loro proprietà specifiche.
| Industria | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Marino | Eliche, componenti di valvole | Guaina scafo, tubazioni acqua mare |
| Elettrico | Connettori, interruttori | Molle, relè ad alte prestazioni |
| Rendimento della resistenza alla trazione | Boccole, cuscinetti | Anelli sincronizzatori, rondelle reggispinta |
| Elaborazione chimica | Componenti della pompa | Raccordi resistenti alla corrosione |
| Aerospaziale | Elementi di fissaggio, staffe | Boccole, piastre antiusura |
La maggiore robustezza e resistenza alla corrosione del CuSn8 lo rendono più adatto per ambienti impegnativi, mentre la migliore duttilità e lavorabilità del CuSn6 lo rendono preferibile per componenti di forma complessa.
Disponibilità di forme e dimensioni:
Entrambe le leghe sono disponibili in varie forme per adattarsi a diversi processi di produzione.
| Modulo | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Lenzuolo | 0Spessore .1-10 mm | 0Spessore .1-10 mm |
| Piatto | Spessore 10-100 mm | Spessore 10-100 mm |
| asta | Diametro 5-300 mm | Diametro 5-300 mm |
| Filo | 0Diametro .1-10 mm | 0Diametro .1-10 mm |
| Tubo | Varie dimensioni | Varie dimensioni |
Standard di produzione:
Queste leghe sono prodotte secondo vari standard internazionali:
| Standard | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| ASMA | B103 | B103 |
| SU | CW452K | CW453K |
| ISO | CuSn6 | CuSn8 |
| A PARTIRE DAL | 2.1020 | 2.1030 |
| JIS | C5191 | C5210 |
Saldatura e unione:
Entrambe le leghe possono essere saldate utilizzando vari metodi, tra cui la saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW), la saldatura ad arco di gas metallo (GMAW) e la saldatura a resistenza.
| Metodo di saldatura | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| lega è che il metallo saldato e le parti termicamente deteriorate mantengono ancora la stessa resistenza alla corrosione | Eccellente | Bene |
| lega è che il metallo saldato e le parti termicamente deteriorate mantengono ancora la stessa resistenza alla corrosione | Bene | Bene |
| Saldatura a resistenza | Bene | Equo |
CuSn6 generalmente presenta una migliore saldabilità grazie al suo minor contenuto di stagno, che riduce il rischio di cricche a caldo.
Lavorazione e fabbricazione:
Entrambe le leghe possono essere lavorate e fabbricate utilizzando metodi convenzionali, ma esistono alcune differenze nella loro lavorabilità.
| Processi | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| girando | Eccellente | Bene |
| Fresatura | Bene | Equo |
| foratura | Bene | Equo |
| formando | Eccellente | Bene |
La minore durezza e la maggiore duttilità del CuSn6 generalmente lo rendono più facile da lavorare e formare rispetto al CuSn8.
Trattamento termico:
Entrambe le leghe possono essere rinforzate mediante lavorazione a freddo e distesi mediante ricottura.
| Trattamento termico | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Temperatura di ricottura | 500-650°C | 500-650°C |
| Temperatura antistress | 250-300°C | 250-300°C |
Resistenza alla corrosione:
Entrambe le leghe offrono un'eccellente resistenza alla corrosione, in particolare in ambienti marini.
| Ambiente | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Acqua di mare | Bene | Eccellente |
| Atmosfera industriale | Bene | Molto bene |
| Acqua dolce | Eccellente | Eccellente |
Il maggiore contenuto di stagno di CuSn8 fornisce generalmente una resistenza alla corrosione superiore, soprattutto in ambienti più aggressivi.
Proprietà elettriche e termiche:
Sebbene non siano conduttive come il rame puro, entrambe le leghe offrono un buon equilibrio tra proprietà elettriche e termiche.
| Proprietà | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Conduttività elettrica (% IACS) | 14-18 | 12-16 |
| Conducibilità termica (W/m·K) | 75-85 | 65-75 |
CuSn6 generalmente ha una conduttività elettrica e termica leggermente migliore grazie al suo maggiore contenuto di rame.
Considerazioni sui costi:
Il costo di queste leghe può variare in base alle condizioni di mercato e ai gradi specifici.
| Fattore | CuSn6 | CuSn8 |
|---|---|---|
| Costo della materia prima | Inferiore | Più alto |
| Costo di elaborazione | Inferiore | Leggermente più alto |
| Costo complessivo | Inferiore | Più alto |
CuSn8 è in genere più costoso a causa del contenuto di stagno più elevato e dei requisiti di lavorazione leggermente più complessi.
Conclusione:
CuSn6 e CuSn8 sono leghe rame-stagno versatili che offrono un eccellente equilibrio tra robustezza, resistenza alla corrosione e fabbricabilità. Sebbene condividano molte somiglianze, le loro differenze nella composizione portano a distinti vantaggi in applicazioni specifiche. CuSn6, con la sua migliore duttilità e lavorabilità, è spesso preferito per componenti che richiedono una formatura complessa o una lavorazione estesa. D'altro canto, CuSn8, con la sua maggiore robustezza e resistenza alla corrosione superiore, è preferito per applicazioni in ambienti più difficili o dove è richiesta una maggiore resistenza all'usura.
La scelta tra queste leghe dipende in ultima analisi dai requisiti specifici dell'applicazione, comprese le proprietà meccaniche, l'ambiente operativo, i metodi di fabbricazione e considerazioni sui costi. Ingegneri e progettisti dovrebbero valutare attentamente questi fattori quando scelgono tra CuSn6 e CuSn8 per garantire prestazioni ottimali ed efficienza economica nelle loro applicazioni specifiche.