청동
청동은 베릴륨, 알루미늄 및 기타 요소가 첨가될 수 있는 구리와 주석 기반 합금입니다. 주로 인 피리니티티, 알루미늄, 아연 및 납입니다. 그러나 청동은 구리와 아연의 합금이 될 수 없습니다(그럴 경우 황동이 됩니다) 또는 구리와 니켈의 합금이 될 수 없습니다.
적합성
가장 잘 알려진 주석 청동은 구리와 주석의 합금입니다(대부분은 구리입니다). 이는 인류가 처음으로 다룬 금속 중 하나로, 청동기의 고대부터 알려져 왔습니다. 오랜 기간 동안 청동은 전략적인 금속으로 남아 있었습니다(19세기까지 대포가 청동으로 주조되었습니다). 이는 경도, 강도, 높은 가공성 등으로 그 품질이 탁월한 금속입니다. 청동의 발견으로 다양한 가능성이 열렸습니다. 귀금속 가격을 확인하고 청동을 구입하려면 저희 웹사이트를 방문하십시오.
특성
주석 청동은 압력으로 처리하기 어렵고, 잘리지 않으며, 구부러지지 않습니다. 이는 주조용 금속이며 주조 품질이라는 면에서 다른 금속에 뒤지지 않습니다. 이는 1-2%의 낮은 수축율을 가지고 있으며, 황동 및 주철의 수축율은 1.6%, 강철은 3% 이상입니다. 따라서 청동은 복잡한 예술적 주조물을 만드는 데 성공적으로 사용됩니다. 청동은 높은 내식성 및 마찰 방지 특성을 가지고 있습니다. 화학 공업에서 장비 제작 및 이동 부품의 마찰 방지 재료로 사용됩니다.
청동의 등급
주석 청동은 아연, 알루미늄, 니켈, 인, 납, 비소 등으로 추가 합금될 수 있습니다. 아연의 첨가(11% 이내)는 청동의 특성을 바꾸지 않지만 상당히 저렴합니다.
| 합금 | Fe | Ni | As | Cu | Pb | Zn | Р | Sn | 불순물 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| БРОФ2–0.25 | ≤0.05 | ≤0,2 | --- | 96,7–98,98 | ≤0,3 | ≤0.3 | 0,02–0,3 | 1–2,5 | ≤0,3 |
아연이 첨가된 청동은 "Admiralty 청동"이라고 불리며 해수에서 매우 높은 내식성을 가집니다. 납과 인은 청동의 마찰 방지 특성을 향상시켜 이동 부품의 수명을 연장시킵니다. 알루미늄 청동은 가벼움과 높은 비강도가 특징입니다.
| Si | Fe | Mn | Al | Cu | Pb | Zn | Р | Sn | 불순물 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ≤0.1 | 2–4 | 1–2 | 9–11 | 82.3–88 | ≤0,03 | ≤0.5 | ≤0.01 | ≤0.1 | ≤0,7 |
이는 운송 기계 제조에 수요가 높습니다. 또한, 이는 높은 전기 전도성으로 인해 전기기술 분야에서도 중요합니다. 베릴륨 청동을 사용하여 만든 부품은 충격 시 스파크가 발생하지 않으며, 폭발 위험이 있는 환경에서 사용됩니다.
| 합금 | Fe | Si | Al | Cu | Pb | Zn | Be | Ni | 불순물 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| БрБ2 | ≤0.15 | ≤0,15 | ≤0,15 | 96.9–98 | ≤0,005 | --- | 1.8–2.1 | 0.2–0.5 | ≤0,6 |
구리 합금의 일부는 청동으로 간주되지 않습니다. 가장 잘 알려진 것으로는 황동(Cu+Zn 합금) 및 콘스탄탄(Cu+Ni)이 있습니다.
공급
인증된 귀금속 및 청동 합금을 최적의 가격에 제공합니다. 사양에는 제품의 화학 조성과 기계적 품질에 대한 정보가 포함되어 있습니다. 대규모 생산을 위한 모든 반제품을 도매로 쉽게 구입하실 수 있습니다. 소매 구매자를 위한 유리한 조건을 제공합니다. 저희 회사는 뛰어난 서비스 품질과 신속한 대응력으로 유명합니다.
유리한 가격에 구매하기
희귀 및 비철 금속 제품은 Evek GmbH의 제품은 ГОСТ 및 국제 품질 표준에 부합합니다. 청동을 최단의 시간 내에 구매할 수 있으며, 높은 품질, 저렴한 가격 및 다양한 제품 선택이 우리 회사의 모습을 결정합니다. 저희의 충성 고객이 되시면 할인 제도를 누리실 수 있습니다. 저희와의 협업은 귀하의 어떠한 엔지니어링 계획도 실현할 수 있도록 도와드릴 것입니다. 귀하의 주문을 저희 웹사이트에서 기다리고 있습니다.
청동
청동은 구리 기반 합금으로 2.5%(무게 기준) 이상의 합금 성분을 포함합니다.
청동에서는 아연 함량이 기타 합금 성분의 합보다 높아서는 안 되며, 그렇지 않을 경우 이는 황동으로 분류됩니다.
청동의 이름은 주요 합금 원소(알루미늄, 주석 등)에 의해 명명되며, 경우에 따라 두세 개의 원소(주석-인, 주석-아연, 주석-아연-납 등)에 의해 명명됩니다.
주석 없는 청동
국내 규격 주석 없는 청동 합금 목록과 이의 해외 대응 합금을 표 1에 요약하여 나타내었습니다.
압력 처리 가능한 국내 규격 주석 없는 청동 합금과 이의 해외 대응 합금 목록
저합금 청동:
| 청동 등급 | 미국 대응 | 독일 대응 | 일본 대응 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| БрСр0,1 | - | CuAg0,1 (2.1203) | - | 은 청동(Ag) |
| - | - | CuAg0,1P (2.1191) | - | 은 청동(Ag) |
| 텔루르 청동 | ```htmlC14500 | CuTeP (2.1546) | - | 텔루르 (Te) |
| - | C19600 | - | - | 철 (Fe) |
| - | C19200 | - | - | 철 (Fe) |
| - | C19500 | - | - | 철 (Fe) |
| - | C19400 | CuFe2P (2.1310) | - | 철 (Fe) |
| - | - | - | C1401 | 기타 |
| БрМг0,3 | - | CuMg0,4 (2.1322) | - | 기타 |
| - | C14200 | - | - | 기타 |
| - | C14700 | CuSP (2.1498) | - | 기타 |
| - | - | CuZn0,5 (2.0205) | - | 기타 |
| - | - | CuMg0,4 (2.1322) | - | 기타 |
| - | - | CuMg0,7 (2.1323) | - | 기타 |
| - | C15100 | CuZr (2.1580) | - | 기타 |
| БрХ1 | - | - | - | 기타 |
| - | C18400 | CuCrZr (2.1293) | - | 기타 |
| БрКд1 | - | - | - | 기타 |
| - | - | CuPbIp (2.1160) | - | 기타 |
알루미늄 청동:
| 청동 등급 | 미국 대체품 | 독일 대체품 | 일본 대체품 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| БрА5 | C60800 | CuA15As (2.0918) | - | Al-Cu |
| БрА7 | - | CuA18 (2.0920) | - | Al-Cu |
| - | C61400 | CuAl8Fe3 (2.0932) | C6140 | Al-Fe-Cu |
| - | C61300 | - | - | Al-Fe-Cu |
| БрАЖ9−4 | C62300 | - | - | Al-Fe-Cu |
| 동일 | C61900 | - | - | Al-Fe-Cu |
| - | C62400 | - | - | Al-Fe-Cu |
| БрАМц9−2 | - | CuA19Mn2 (2.0960) | - | Al-Mn-Cu |
| БрАМц10−2 | - | - | - | Al-Mn-Cu |
| - | С64200 | - | - | Al-Si-Cu |
| - | С64210 | - | - | Al-Si-Cu |
| БрАЖМц10−3-1б5 | - | CuA10Fe3Mn2 (2.0936) | - | Al-Fe-Mn-Cu |
| БрАЖН10−4-4 | C63000 | CuA110Ni5Fe4 (2.0966) | - | Al-Fe-Ni-Cu |
| - | - | CuA111Ni6Fe5 (2.0978) | - | Al-Fe-Ni-Cu |
| - | - | CuA19Ni3Fe2 (2.0971) | - | Al-Fe-Mn-Ni-Cu |
| - | - | - | C6161 | Al-Fe-Mn-Ni-Cu |
| - | - | - | C6280 | Al-Fe-Mn-Ni-Cu |
| БрАЖНМц9−4-4−1 | C63200 | - | C6301 | Al-Fe-Mn-Ni-Cu |
| - | C63800 | - | - | Al-Si-Co-Cu 및 Al-Si-Ni-Cu |
| - | C64400 | - | - | Al-Si-Co-Cu 및 Al-Si-Ni-Cu |
베릴륨 청동:
| 청동 등급 | 미국 대체품 | 독일 대체품 | 일본 대체품 |
|---|---|---|---|
| - | C17410 | - | - |
| - | C17510 | CuNi2Be (2.0850) | - |
| - | C17500 | CuCo2Be (2.1285) | - |
| - | C17000 | CuBe1,7 (2.1245) | C1700 |
| БрБ2 | C17200 | CuBe2 (2.1447) | C1720 |
| - | - | CuBe2Pb (2.1248) | - |
| БрБЕТ1,9 | - | - | - |
| БрБНТ1,9Мг | - | - | - |
규소 청동
| 청동 등급 | 미국 대체품 | 독일 대체품 | 일본 대체품 |
|---|---|---|---|
| - | - | CuNi1,5Si (2.0853) | - |
| - | C64700 | - | - |
| БрКН1−1 | - | CuNi2Si (2.0855) | - |
| - | - | CuNi3Si (2.0857) | - |
| - | C70250 | - | - |
| - | C65100 | - | - |
| БрКМц3−1 | - | - | - |
| 동일 | C65500 | - | - |
망간 청동
| 청동 등급 | 미국 대체품 | 독일 대체품 | 일본 대체품 |
|---|---|---|---|
| БрМц5 | - | - | - |
텔루르 청동은
표 2. 무제석 청동의 화학 구성 (ГОСТ 18175−78) (질량 %)
| 등급 | 원소 제한 | Cu | Ag | Al | Be | Cd | Cr | Fe | Mg | Mn | Ni | P | Pb | Si | Sn | Te | Ti | Zn | 기타 원소의 합 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| БрА5 | 최소 | 나머지 | - | 4.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| БрА5 | 최대 | - | - | 6.0 | - | - | - | 0.5 | - | 0.5 | - | 0.01 | 0.03 | 0.1 | 0.1 | - | - | 0.5 | 1.1 |
| БрА7 | 최소 | 나머지 | - | 6.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| БрА7 | 최대 | - | - | 8.0 | - | - | - | 0.5 | - | 0.5 | - | 0.01 | 0.03 | 0.1 | 0.1 | - | - | 0.5 | 1.1 |
| БрАМц9−2 | 최소 | 나머지 | - | 8.0 | - | - | - | _ | - | 1.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| БрАМц9−2 | 최대 | - | - | 10.0 | - | - | - | 0.5 | - | 2.5 | - | 0.01 | 0.03 | 0.1 | 0.1 | - | - | 1.0 | 1.5 |
| БрАМц10−2 | 최소 | 나머지 | - | 9.0 | _ | - | - | _ | - | 1.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| БрАМц10−2 | 최대 | - | - | 11.0 | - | - | - | 0.5 | - | 2.5 | - | 0.01 | 0.03 | 0.1 | 0.1 | - | - | 1.0 | 1.7 |
| БрАЖ9−4 | 최소 | 나머지 | - | 8.0 | - | - | - | 2 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| БрАЖ9−4 | 최대 | - | 10.0 | - | - | - | 4 | - | 0.5 | - | 0.01 | 0.01 | 0.1 | 0.1 | - | - | 1 | 1.7 | |
| БрАЖМц10−3-1,5 | 최소 | 나머지 | - | 9.0 | - | - | - | 2 | - | 1.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| БрАЖМц10−3-1,5 | 최대 | - | 11.0 | - | - | - | 4 | - | 2.0 | - | 0.01 | 0.03 | 0.1 | 0.1 | - | - | 0.5 | 0.7 | |
| БрАЖН10−4-4 | 최소 | 나머지 | - | 9.5 | - | - | - | 3.5 | - | - | 3.5 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| БрАЖН10−4-4 | 최대 | - | ```- | 11.0 | - | - | - | 5.5 | - | 0.3 | 5.5 | 0.01 | 0.02 | 0.1 | 0.1 | - | - | 0.3 | 0.6 |
| 브라즈 9−4-4−1 | 최소 | 잔여 | - | 8.8 | - | - | - | 4 | - | 0.5 | 4.0 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 브라즈 9−4-4−1 | 최대 | - | - | 11.0 | - | - | - | 5 | - | 1.2 | 5.0 | 0.01 | 0.02 | 0.1 | 0.1 | - | - | 0.5 | 0.7 |
| 브라 B2 | 최소 | 잔여 | - | - | 1.8 | - | - | - | - | - | 0.2 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 브라 B2 | 최대 | - | - | 0.2 | 2.1 | - | - | 0.15 | - | - | 0.5 | - | 0.05 | 0.15 | - | - | - | - | 0.5 |
| 브라 BNT 1.9 | 최소 | 잔여 | - | - | 1.85 | - | - | - | - | 0.2 | - | - | - | - | - | 0.10 | - | - | |
| 브라 BNT 1.9 | 최대 | - | - | 0.2 | 2.1 | - | - | 0.15 | - | - | 0.4 | - | 0.05 | 0.15 | - | - | 0.25 | - | 0.5 |
| 브라 BNT 1.9Mg | 최소 | 잔여 | - | - | 1.85 | - | - | - | 0.07 | - | 0.2 | - | - | - | - | - | 0.10 | - | - |
| 브라 BNT 1.9Mg | 최대 | - | - | 0.2 | 2.1 | - | - | 0.15 | 0.13 | - | 0.4 | - | 0.05 | 0.15 | - | - | 0.25 | - | 0.5 |
표 3. 주석 없는 청동의 특징과 반제품 종류
| 청동 브랜드 | 특징 | 반제품 종류 |
|---|---|---|
| 브라 AMc9−2 | 교대 하중 저항이 높음 | 띠, 스트립, 막대, 와이어, 단조 |
| 브라 J9−4 | 높은 기계적 특성, 좋은 마찰 방지 특성, 부식 저항성 | 막대, 튜브, 단조 |
| 브라 JMc10−3-1.5 | 냉간 변형 어려움, 열간 변형 용이, 고온에서 높은 강도, 부식 저항성, 높은 침식 및 공동 저항성 | 막대, 튜브, 와이어, 단조 |
| 브라 JN10−4-4 | 냉간 변형 어려움, 열간 변형 용이, 고온에서 높은 강도, 부식 저항성, 높은 침식 및 공동 저항성 | 막대, 튜브, 단조 |
| 브라 B2, 브라 BNT 1.9 | 높은 강도와 내마모성, 높은 스프링 특성, 좋은 마찰 방지 특성, 중간 전기 및 열전도성, 매우 좋은 경화 상태 변형성 | 띠, 스트립, 막대, 튜브, 와이어 |
| 브라 KMц3−1 | 부식 저항성, 용접에 적합, 내열성, 높은 압축 저항 | 판, 띠, 스트립, 막대, 와이어 |
| 브라 KN1−3 | 높은 기계적 및 기술적 특성, 부식 저항성, 좋은 마찰 방지 특성 | 판, 띠, 스트립, 막대, 와이어 |

그림 1. 시스템 상태 다이어그램 (평형 상태)
다이어그램에서 볼 수 있듯이, 구리에서 알루미늄의 최대 용해도는 고체 상태에서 9.4%(중량 기준)를 나타냅니다. 565°C에서 1037°C로 온도가 상승하면 구리에서 알루미늄의 용해도가 감소하여 7.5%까지 도달합니다.
Cu-Al 시스템의 안정한 상은 α, β, γ2 및 α2 상입니다.
α상은 일차 고체 용해물로, 이소모픽하며, 기본 면중심 입방 결정 격자를 가지고 있습니다. 합금을 400°C까지 천천히 냉각시키면 α상은 인접 질서를 형성하여 전기 저항을 현저히 감소시키고, 200°C 이하의 온도에서도 포장 결함을 제거하여 계속됩니다.
β상은 스토이코메트릭 조성 Cu3Al에 기초하여 직접 용융물에서 발생하는 고체 용해물이며, 기본 중심 입방 결정 격자를 가지고 있습니다. β상은 565°C 이상의 온도에서 유연하고, 전기 전도성이 있으며, 안정적입니다. 합금을 빠르게 냉각시키면(2°C/분 이상의 속도로) 마르텐사이트형의 급격한 변화를 겪으며 중간 상을 형성합니다(그림 1 참조). 천천히 냉각시키면(2°C/분) β상은 α+γ2의 유극체로 분해되며, 큰 입상 γ2상이 연속적인 체인 형태로 방출되어 합금에 취성을 부여합니다. γ2상(Cu9Al4)은 γ'상에서 형성되며, 낮은 온도에서 안정적이며, 취성과 단단함을 가지고 있으며, β상보다 전기 전도성이 낮습니다.
α2상은 α상과 γ2상 사이의 페리텍토이드 반응으로 363°C에서 형성되며, 다른 매개 변수를 가진 면중심 입방 결정 격자를 가지고 있습니다.
메타안정 상 in 합금: β1 – 단순 체심 입방 결정 격자 (a – 5.84 Å, Al – 11.9%), 정렬됨; β' – 단순 면심 입방 결정 격자 (Al – 11.6%), 매우 변형됨; β1' – 단순 정사각형 결정 격자 (a = 3.67 Å, c = 7.53 Å, Al – 11.8%), 정렬됨; γ1-상 – 단순 직교 결정 격자 (a = 4.51 Å, b = 5.2 Å, c = 4.22 Å, Al – 13.6%), 정렬됨. β1' 상의 변형으로 다른 상의 존재가 제안됩니다.Cu-Al 합금 구조의 정의는 어렵습니다. 합금의 평형 구조를 얻기 위해서는 매우 높은 냉각 속도가 필요합니다 (알루미늄 함량에 따라 1~8°C/min). 이러한 구조는 염소철 에칭으로 드러납니다.
그러나 염소철 에칭은 통상적인 속도로 냉각된 합금의 상을 확실하게 정의할 수 있는 것은 아닙니다. 이 경우, Cu-Al 합금의 진정한 구조를 밝히기 위해 전해 연마를 사용하는 특수 방법이 사용됩니다.
Cu-Al 시스템을 기반으로 한 단일 및 다중 구성 청동의 구조는 평형 상태에서 상태도에 의해 정의됩니다 (그림 2).

그림 2. 12.07% 알루미늄을 포함하는 알루미늄 청동의 상 변환 다이어그램
그러나 산업 환경에서 주조 및 예비품의 제조, 고온 및 저온 상태에서의 가공 시 냉각 및 가열 속도는 평형 상태도의 건설에 사용된 것과 상당히 다릅니다.
따라서 주조 및 변형된 반제품의 구조는 평형 상태도에서 정의된 것과 다릅니다.
메타안정 상태의 합금의 특성과 미세구조를 정의하기 위해 냉각 속도와 열변형 유지 시간에 따른 상 변환의 동력을 보여주는 C-자형 곡선이 만들어집니다.
단상 합금(α-알루미늄 청동)은 가소성이 높고 가공이 용이하며, 고알루미늄을 함유한 이중상 합금(α + γ2-알루미늄 청동)은 가소성이 낮아 주로 주조용으로 사용됩니다.
산업용 합금의 실제 알루미늄 함량은 크게 변동하기 때문에 알루미늄 청동 주조 및 변형 반제품의 기계적 특성의 안정성에 영향을 미칩니다.
가공 가능한 알루미늄 청동의 기계적 특성 변화 (인장 강도 σв, 비례성 σпц 및 항복 강도 σ0.2, 상대 연신율 δ 및 축소율 ψ, 충격 점성도 an (KС) 및 브리넬 경도 (HB)는 알루미늄 함량에 따라 변화하며, 이는 그림 3에 표시됩니다.

그림 3. 알루미늄 함량에 따른 Cu-Al 알루미늄 청동의 기계적 특성 변화:
a – 40% 변형되고 650°C에서 30분 간 어닐링된 스트립;
b – 알루미늄 청동 브라무크10-3-1,5로 만들어진 압출봉 및 튜브
이 알루미늄 청동의 특성은 해외 국가 표준(미국, 독일, 영국, 프랑스 등)에서 고려됩니다. 이 국가들에서는 알루미늄 청동의 기계적 특성 안정성을 높이기 위해 알루미늄 함량의 폭을 더 좁게 설정하고 있으며, 이는 대략적으로 CIS 국가에서 사용되는 유사한 청동의 1.5~2배 적습니다 (ГОСТ 493, ГОСТ 17328 및 해외 합금 아날로그 참고).
미국, 프랑스, 일본에는 브라무크 유형의 청동 그룹이 있으며, 여기서 필요한 기계적 특성은 알루미늄 함량의 변화만으로 달성됩니다.
알루미늄 청동의 속성에 대한 합금 원소의 영향
알루미늄 청동의 이원 합금의 합금화는 그 속성을 상당히 변화시킵니다. 주된 Cu-Al 합금의 합금 원소는 철, 망간, 니켈입니다. 알루미늄 청동에서는 일반적으로 철과 니켈의 함량이 5.5%를 넘지 않으며, 망간은 3% (질량 기준) 미만입니다.
철 : 철은 고체 상태에서 Cu-Al 합금에 약간 용해되고, 알루미늄과 Fe3Al 화합물을 형성하여 미세 분말상의 입자로 독립된 상을 형성합니다. 합금에 약 1% Fe가 포함되면, 미세 분말 입자가 소량 형성되며, 이는 공정 합산(%α+%γ2) 영역 근처에 위치하고 있습니다. 하지만 철의 함량이 증가하면 이들의 수가 늘어납니다. 철 함량이 4%일 경우 Fe3Al 미세 분말 입자는 %α+%γ2와 %α 영역 양쪽에 형성됩니다. Fe3Al 화합물의 미세 분말 입자는 높은 온도에서 알루미늄 청동의 입자 성장을 억제합니다. 철은 기계적 특성을 크게 개선하고 재결정화 온도를 지연시키며, 알루미늄 청동에서는 '자발적 어닐링' 현상이 사라져 합금의 취성이 증가하는 것을 방지합니다. 철은 Cu-Al 합금(알루미늄 8.5-11.0% 포함)에서 알파(α) 상의 형성을 방해하여, 연속적으로 체인을 형성하여 취성을 초래하는 대립미 γ2 상의 형성을 막습니다. 철의 함량에 따라 알루미늄 청동의 구조, 상 변형 및 특성에 영향을 미칩니다. 1.2% 이하로 포함되면 고체 용액(%α 상)을 형성하며, 그 이상 함량에서는 니켈을 포함한 이중 및 삼중 합금에서 흔히 k 상으로 나타나는 독립적인 구형 포함체로 형성됩니다. k 상의 대략적인 구성: 85% Cu, 10% Al, 5% Fe; 1.2-5.5% 범위의 철은 주조 원료의 1차 입자 변화를 강하게 수정합니다. 하지만 5.5%를 초과하면 이 효과가 사라집니다. 따라서 산업용 알루미늄 청동에서는 철 함량이 일반적으로 4%를 넘지 않습니다. 철은 강력한 고용체 강화 및 k 상의 형성을 통해 알루미늄 청동을 강화시킵니다. 높은 철 함량의 합금(BrAЖ10-10 유형)은 마모 및 침식에 대한 저항성을 높이지만 해수에서는 덜 지속적입니다. Cu-Al-Fe 시스템 합금을 망간과 니켈로 추가 합금하면 강도 특성과 부식 저항성이 크게 향상되며, k 상의 구조와 구성에 변화가 생깁니다. 망간은 알루미늄 청동에서 고체 상태에서 잘 용해됩니다. Cu-Al 시스템의 합금에 Mn이 2% 이상일 경우, α+γ2 상이 β 상으로 전환하는 속도가 현저히 빨라집니다 (망간은 공정 온도를 낮추고 β 상의 분해를 지연합니다); Mn이 8% 이상이면 β 상의 분해가 거의 일어나지 않습니다. 알루미늄 청동에 망간을 첨가할 경우, 냉각 시 β 상으로 전환되기 전까지 β 상의 침형 핵이 형성됩니다. 크기가 큰 반제품을 어닐링할 때는 α 상의 침형 핵이 특히 두드러지게 나타납니다. 예를 들어, 두께가 15~400mm인 해양 프로펠러를 주조할 때는 망간 함량이 높은 특수 알루미늄-망간 청동이 널리 사용됩니다. BrAЖ10-4, BrAЖ9-4 유형의 청동에서는 망간이 β 상의 열변환 속도를 주도하며 경화 능력을 개선합니다. 이들 청동에서는 Mn 함량이 최대 1.5%까지 허용됩니다. 그러나 Mn 함량이 2~5% 증가하면 800-1000°C의 온도에서 담금질 후 알루미늄 청동의 경도가 감소합니다. 따라서 열처리되는 알루미늄 청동의 경도를 높이기 위해서는 Mn이 0.5%를 넘지 않도록 해야 합니다. 망간은 Cu-Al 합금의 기계적 및 부식 저항 특성을 향상시키며, 기술적 특성을 개선합니다. 망간으로 합금된 알루미늄 청동은 향상된 부식 저항성, 내한성 및 고온과 저온 상태에서 높은 변형성을 자랑합니다. 니켈은 고체 상태에서 구리에 무제한 용해되지만, 알루미늄에서는 거의 용해되지 않습니다(560°C에서 용해도 0.02%). 니켈은 Cu-Al 및 Cu-Al-Fe 시스템에서 α 상의 범위를 증가시킵니다. Cu-Al-Ni 합금에서는 니켈의 영향을 받아 고체 용해 범위가 온도가 낮아지면서 구리 쪽으로 크게 이동하므로, 분산 경화가 가능합니다. 이들 합금의 분산 경화 가능성은 1% Ni 함량에서 나타납니다. 니켈은 β의 α+γ2로의 공정 분해 온도를 615°C로 높이며, 가열 시 α+γ2가 β로 전환되는 것을 지연시킵니다. 니켈의 영향은 1.5% 이상의 함량에서 특히 두드러집니다. 예를 들어, 2% Ni을 포함한 합금에서는 β 상이 790°C에서 나타나고, 4% Ni 함량에서는 830°C에서 나타납니다. 니켈은 α+γ2 공정과 α+β 유사공정의 구조에 긍정적인 영향을 미치며, β 상의 변형 저항성을 크게 증가시키고, 주조 및 풀림 시 마르텐사이트 유형의 불안정한 β' 상의 형성을 도모합니다. 이때 α 상은 더 둥근 형태를 띠게 되며, 구조는 더 균일해지고, 공정의 입자 농도가 증가합니다.
니켈로 합금된 알루미늄 청동은 물리적-기계적 특성(열전도율, 경도, 피로 강도), 내항성과 항마찰 특성, 해수 및 약한 염산 용액에서의 내식성과 내침식을 현저히 높이며, 고온 내성과 재결정 온도를 기술적 특성을 현저히 저하시키지 않고 향상시킵니다. 합금에 포함된 니켈은 철의 강화 작용을 상당히 증가시킵니다.
Cu-Al-Ni 시스템의 알루미늄 청동은 드물게 사용됩니다. 니켈은 보통 다른 원소(대부분 철)와 함께 알루미늄 청동에 첨가 됩니다. 가장 널리 퍼져있는 것은 БрАЖН10-4-4 유형의 알루미늄 청동입니다. 이 청동의 최적의 특성은 Fe: Ni = 1:1 비율에서 달성됩니다. 이 청동에 3% Ni와 2% Fe가 포함된 경우 k-상이 두 가지 형태로 나타날 수 있습니다: 철을 기반으로 하는 고체 용액의 작은 둥근 포함물의 형태와 NiAl 성분의 얇은 판상 금속간화합물 형태입니다.
다음 시스템의 변형된 알루미늄 청동이 가장 널리 사용됩니다: Cu-Al, Cu-Al-Fe, Cu-Al-Mn, Cu-Al-Fe-Mn, Cu-Al-Fe-Ni.
알루미늄 청동은 이산화탄소 용액 및 대부분의 유기산(초산, 구연산, 젖산 등) 용액에서 높은 내식성을 가지고 있지만, 농축 무기산 에서는 불안정합니다. 황산염 및 강염기 용액에서는 알루미늄 함량이 낮은 단상 알루미늄 청동이 더 안정적입니다.
알루미늄 청동은 다른 재료에 비해 부식 피로에 덜 노출됩니다.
변형 가능한 알루미늄 청동의 처리 특성
향상된 기계적 특성과 높은 피로 강도의 균질한 변형 반제품을 얻기 위해서는 알루미늄 청동을 연속 주조 방식으로 주조하고, 특수한 방법으로 처리를 수행할 것을 권장합니다. 이는 다음 작업을 포함합니다:
가) 주조된 슬래그에 대한 뜨거운 처리로서 최대 30%까지 총압축 수행;
나) 설정된 온도(t0)에서 ±2°C의 편차로 열처리(재료 단면 25mm마다 20분 동안 설정된 온도로 가열 및 유지);
다) 물이나 오일에서 600°C에서 퀜칭;
라) 합금에 포함된 알루미늄 함량에 따라 열처리 단계 ‘나’에서 설정된 온도보다 35-50°C 낮은 온도에서 압력에 의한 뜨거운 처리(알루미늄 함량은 ±0.02%의 정확도로 결정되어야 함). 열처리 온도는 경험적 공식에 의해 결정 됩니다:
t=(1990 — 1000A)°C,
여기서, A는 합금의 알루미늄 함량입니다(중량 기준). 알루미늄 청동의 열 처리 및 두 번째 뜨거운 압력 처리에 대한 알루미늄 함량에 따른 온도의 그래픽 의존성이 그림 4에 제시되어 있습니다.

그림 4. 알루미늄 청동의 열 처리 및 뜨거운 압력 처리에서 알루미늄 함량에 따른 온도 의존성:
1 — 열 처리 온도;
2 — 뜨거운 압력 처리 온도
베릴륨 청동(구리-베릴륨 합금)
베릴륨 청동은 우수한 기계적, 물리적-화학적 및 내식성 특성이 좋은 조합으로 독특한 합금입니다. 이 합금은 강화 후 높은 강도, 탄성, 항복 강도 및 피로 강도를 가지고 있으며, 높은 전기 전도성, 열 전도성, 경도, 높은 크리프 저항, 최소한의 히스테리시스에서 높은 주기적 강도, 높은 내식성과 부식 피로 저항을 자랑합니다. 이는 추운 날씨에 견디고, 비자성이며 타격 시 스파크를 발생시키지 않습니다. 따라서 베릴륨 청동은 중요한 용도의 스프링 및 탄성 부품,

그림 5. Cu-Be 시스템의 상태 다이어그램
다이어그램에서 볼 수 있듯이, 구리와 베릴륨은 다양한 고체 용액을 형성합니다. 864°C에서 α 고체 용액 영역은 2.7%(중량 기준)에 도달합니다. 온도가 낮아지면, α 영역의 용해도가 구리 쪽으로 매우 급격히 변합니다. 608°C의 공정 변태 온도에서는 1.55%, 300°C에서 0.2%로 감소하여 베릴륨 청동의 강화 가능성을 나타냅니다.
α 고체 용액의 베릴륨 농도의 상당한 변화는 온도가 낮아질수록 Cu-베릴륨 합금의 분산 강화에 기여합니다. Cu-베릴륨 합금의 분산 강화 효과에 대한 베릴륨 함량의 영향은 그림 6에 나타나 있습니다.

그림 6. Cu-Be 합금의 분산 강화 효과에 대한 베릴륨 함량의 영향: 1 — 780°C에서 퀜칭; 2 — 780°C에서 퀜칭 + 300°C에서 템퍼링
베릴륨 청동의 열처리는 750−790°C의 온도에서 수행되며, 물에 담금질하여 과포화 고체 용액을 얻습니다. 이 상태에서 베릴륨 청동은 쉽게 굽힘, 인장 및 기타 종류의 변형 작업을 견딜 수 있습니다. 두 번째 열처리 작업인 풀림은 300−325°C에서 수행됩니다. 이때 β'-상이 석출되며, 이는 결정 격자의 상당한 응력과 관련이 있어 합금의 경도와 강도를 증가시킵니다.
608 °C 이하의 온도에서 β 상의 공석 변태 결과로 α + β' 공석이 형성됩니다. α 상은 체심 입방격자를 가지고 있으며, 그 매개변수는 베릴륨 함량이 증가함에 따라 감소합니다. β 상은 평면 중심 입방격자를 가지며, 원자의 배치가 무질서합니다. β'-상의 결정 구조는 β 상과 동일하지만, 베릴륨 원자가 질서 있게 배치됩니다.
실제로 이원동 베릴륨 구리 합금은 거의 사용되지 않으며, 삼원 및 다원 성분 합금이 널리 사용됩니다.
Cu-Be 합금에 니켈, 코발트 및 철을 첨가하여 보다 균일한 구조를 얻기 위해 상 변태 및 재결정화 과정을 지연시킵니다. 베릴륨 청동 내의 니켈, 코발트 및 철의 총 함량은 0.20에서 0.60%(질량)이며, 그 중 니켈과 코발트는 0.15에서 0.35%(질량)입니다.
베릴륨과 강화 상을 형성하는 티타늄을 Cu-Be 합금에 첨가함으로써 확산 과정을 늦출 수 있습니다. 표면 활성 원소인 티타늄은 입계에서의 베릴륨 농도를 낮추고 해당 영역에서의 확산 속도를 감소시킵니다. 티타늄이 첨가된 베릴륨 청동에서는 균일한 분해가 나타나며, 그 결과 보다 균일한 강화가 일어납니다.
베릴륨 청동의 특성에 가장 유리한 영향을 미치는 것은 니켈이 있는 경우 티타늄입니다. 티타늄과 니켈의 첨가물 덕분에 합금 내 베릴륨의 함량을 1.7−1.9%(질량)로 줄일 수 있습니다.
Cu-Be 합금에서 망간은 눈에 띄는 강도 저하 없이 부분적으로 베릴륨을 대체할 수 있습니다. Cu + 1% Be + 5−6% Mn 및 Cu + 0.5% Be + 10% Mn 합금은 분산 강화를 거친 후 기계적 성질에서 베릴륨 청동인 БрБ2에 필적합니다.
소량의 마그네슘 첨가물(0.1%)은 베릴륨 청동의 분산 강화 효과를 증가시키며, 0.1에서 0.25% 범위 내에서는 그 가소성을 현저히 감소시킵니다.
납, 비스무트 및 안티몬은 베릴륨 청동에 매우 유해한 불순물로서 고온 상태에서의 변형성을 악화시킵니다.
표준 Cu-Be 합금에서는 Al 및 Si의 함량이 각각 0.15%를 초과하지 않도록 허용됩니다. 이러한 농도에서는 이들 원소가 합금의 특성에 유해한 영향을 미치지 않습니다.
망간 청동
망간 청동은 높은 기계적 특성으로 특징지어집니다. 이 합금은 고온 및 저온 상태 모두에서 압력을 가하여 뛰어나게 가공되며, 냉간 압연 시 80%까지 변형을 허용합니다.
망간 청동은 내식성, 내열성이 높아 고온에서 작동하는 부품 및 제품의 제조에 사용됩니다. 망간이 존재할 때 구리의 재결정화 온도는 150−200°C 증가합니다.

그림 7. Cu-Mn 시스템 상태 다이어그램
망간은 고온에서 구리 내에 액상 및 고상 상태 모두에 무제한으로 용해됩니다. 합금 내 36.5%의 마그네슘을 함유할 때(질량), 시스템의 액상 및 고상 온도는 동일하며 870 ± 5 °C입니다. 온도가 낮아짐에 따라 여러 변태가 일어나고 새로운 상이 석출됩니다. 온도가 낮아지면 고체 용액 영역이 감소합니다. 합금 내 20% 이하 마그네슘이 포함된 망간 청동은 상온에서 용융점까지의 온도 범위에서 단일 상을 가집니다. 그림 8.은 망간 함량에 따른 망간 청동의 기계적 특성의 변화를 보여줍니다.

그림 8. Cu-Mn 합금의 망간 함량에 따른 기계적 특성의 변화: a — 항복 강도 σ0.2; b — 인장 강도 σb; c — 연신율 δ
가장 널리 사용되는 것은 БрМц5 청동으로, 이는 고온 및 냉온 상태 모두에서 잘 변형되며 높은 내식성을 가지며 고온에서도 특성을 유지합니다.
실리콘 청동
실리콘 청동은 높은 기계적, 스프링, 항마모 특성을 지니며, 부식에 강하고 마모 저항성이 있습니다. 이 합금은 고온 및 냉온 상태 모두에서 압력으로 훌륭하게 가공되며, 강철과 잘 용접되고, 부드러운 및 경납으로 납땜할 수 있습니다. 자성을 띠지 않으며, 충격 시 불꽃을 일으키지 않고 매우 낮은 온도에도 가소성을 잃지 않습니다.
Cu-Si 시스템 합금 상태 다이어그램:

그림 9. Cu-Si 시스템 상태 다이어그램
다이어그램에서 보듯 830°C의 온도에서 알파 고용체의 경계는 5.4% Si(질량 기준)에 도달하며 온도가 낮아짐에 따라 구리 쪽으로 이동합니다. 알파 상은 매개 변수가 a=(3.6077+0.00065k) Å인 입방체 면심 격자를 가지며, 여기서 k는 0.00%의 실리콘 농도입니다.
알파 고용체 경계의 오른쪽에는 >577°C에서 육각형의 빽빽하게 포장된 격자가 있는 새로운 동상(a=2.5550 Å, c=4.63644 Å)이 나타납니다. 이 k 상의 주요 특징은 편광된 빛에서 밝은 갈색에서 짙은 갈색으로 보이는 두드러진 색 변화입니다. 557°C에서 k→알파+감마로의 상 변환이 일어납니다.
온도가 낮아짐에 따라 알파 고용체에서 실리콘의 변화 특성은 Cu-Si 시스템의 특정 합금을 강화할 수 있는 가능성을 나타냅니다. 그러나 합금의 분산 경화 효과는 미약하여 실제로 사용되지 않습니다.
망간과 니켈이 첨가된 실리콘 청동이 가장 널리 사용됩니다. 주석, 아연, 철, 알루미늄이 첨가된 이중 및 다중 합금 청동은 덜 사용됩니다.
망간은 구리-실리콘 청동을 합금화하여 기계적 특성과 내식성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
Cu-Si-Mn 시스템의 상태 다이어그램:

그림. 10. Cu-Si-Mn 시스템의 상태 다이어그램. 고용체 영역의 포화 등온선
온도가 낮아짐에 따라 알파 영역의 경계가 구리 모서리 방향으로 이동함에도 불구하고, Cu-Si-Mn 합금의 성능 향상 효과는 미미합니다.
니켈의 첨가는 실리콘 청동의 기계적 성질을 현저히 향상시킵니다. 실리콘과 니켈은 서로 용해되어 구리에 현저히 용해되는 인터메탈릭 화합물(Ni2Si)을 형성합니다. 온도가 낮아지는 동안(900에서 500°C로) Ni2Si의 구리 내 용해도가 급격히 감소하며, 이로 인해 분산 입자가 방출되어 합금이 강화됩니다. 열처리(담금질, 노화)를 통해 열처리된 합금에 비해 강도 및 경도를 최대 3배 증가시킬 수 있습니다. 담금질 후 Cu-Si-Ni 합금은 높은 연성을 유지하며 차가운 상태에서 우수한 가공성을 보입니다.
Ni2Si의 함량과 열처리 방법에 따른 이러한 합금의 강도 변화:

그림. 11. Ni2Si 함량과 열처리 방법에 따른 Cu-Ni-Si 시스템의 합금 강도 변화: 1 - 900-950°C에서의 담금질; 350-550°C에서의 노화; 2 - 800°C에서의 어닐링; 3 - 900-950°C에서의 담금질
코발트와 크롬의 첨가는 니켈과 유사하게 실리콘 청동에 영향을 미치지만, 코발트 및 크롬의 실리사이드로 인한 합금의 분산 경화 효과는 상당히 약합니다.
작은 양의 Sn(0.5%까지)은 실리콘 청동의 내식을 눈에 띄게 향상시키지만 철의 경우 내식성을 감소시킵니다. 이러한 이유로, 압력 가공되는 실리콘 청동에서는 철의 함량이 0.2-0.3% 정도로 유지되어야 합니다.
주조할 때 실리콘 청동의 Zn 첨가(0.5~1.0% 범위)는 기술적 특성을 개선하는 데 기여합니다.
알루미늄으로 실리콘 청동을 합금하면 강도와 경도가 증가하나 Cu-Si-Al 합금은 열악한 용접성 및 납땜성 때문에 널리 사용되지 않습니다.
압력 가공된 실리콘 청동의 유해 불순물로는 비소, 인, 안티몬, 황, 납이 있습니다.
실리콘 청동의 내식성
실리콘 청동은 해양, 산업, 농업 대기, 민물 및 바닷물(유속 1.5m/s)에서의 부식에 뛰어난 저항성을 가지고 있으며, 따뜻한 및 차가운 용액, 냉각된 농축 알칼리 및 황산, 차가운 염산 및 유기산, 염화물 및 경금속의 황산에 강합니다. 건조 염소, 브로민, 플루오르, 황화수소, 플루오르화 및 염화 수소, 아황산가스 및 암모니아의 대기에서 상당한 안정성을 보이나, 이들 환경에서 습기가 있으면 부식됩니다.
실리콘 청동은 수산화 알루미늄, 중금속의 염화물 및 황산염에 대한 저항성이 약합니다. Fe2(SO4)3을 포함한 산성 광산수 및 크롬산염 용액에서도 빠르게 부식됩니다.
실리콘 청동의 열처리 특성
실리콘 청동의 밝기 어닐링(가열 및 냉각 포함)은 수증기 내에서 수행하는 것이 좋습니다. 어닐링 과정에서 반제품 표면에 형성된 산화막은 실온에서 5% 황산 용액으로 식히는 과정에서 쉽게 제거됩니다.
주석 청동
주석 청동은 Cu-Sn 시스템을 기반으로 하는 다양한 조성의 합금입니다. 압력 가공성의 국내 주석 청동 및 그 해외 유사 상품의 종합 목록이 표 4에 나와 있습니다.
압력 가공성의 국내 주석 청동 및 그 해외 유사 상품의 종합 목록
주석-인 청동:
| 러시아 주석 청동 상표 | 미국 유사품 | 독일 유사품 | 일본 유사품 |
|---|
| 브로Ф2−0.25 | - | - | - |
| 브로Ф4−0.25 | С51100 | CuSn4 (2.1016) | C5111 |
| - | C53400 | - | - |
| 브로Ф6.5−0.15 | - | CuSn6 (2.1020) | C5191 |
| - | C51000 | - | - |
| - | C53200 | - | - |
| 브로Ф6.5−0.4 | - | - | - |
| 브로Φ7−0.2 | - | SuSn6 (2.1020) | C5210 |
| 브로Ф7−0.2 | - | SuSn8 (2.1030) | - |
| 브로Ф8.0−0.3 | C52100 | 같은 | C5212 |
| - | C52400 | - | - |
주석-아연 청동:
| 국내 청동 규격 | 미국 동등품 | 독일 동등품 | 일본 동등품 |
|---|---|---|---|
| 브로Ц4−3 | - | - | - |
| - | - | CuSn6Zn6 (2.1080) | - |
주석-니켈 청동:
| 국내 청동 규격 | 미국 동등품 | 독일 동등품 | 일본 동등품 |
|---|---|---|---|
| - | C72500 | CuNi9Sn2 (2.0875) | - |
| - | C72650 | - | - |
| - | C72700 | - | - |
| - | C72900 | - | - |
주석-아연-납 청동:
| 국내 청동 규격 | 미국 동등품 | 독일 동등품 | 일본 동등품 |
|---|---|---|---|
| 브로ЦС4−4-2.5 | - | - | - |
| - | C54400 | - | - |
| 브로ЦС4−4-4 | - | - | - |
Cu-Sn 시스템 상태 다이어그램은 그림 12에 표시되어 있습니다.

그림 12. Cu-Sn 시스템 상태 다이어그램
α 상, 주석이 구리에 녹인 상태의 고체 용액 (입방체 중심 결정 구조)은 뜨거운 상태와 차가운 상태에서 모두 플라스틱 상태입니다.
β 및 γ 상은 높은 온도에서만 안정적입니다. 온도가 낮아짐에 따라 빠르게 분해됩니다. δ 상 (Cu31Sn8, γ 상의 결정 구조)은 520°C에서 γ 상 (또는 β')의 분해 산물로 단단하고 취약합니다.
점점 낮아지는 온도에서는 δ 상의 분해가 매우 느리게 진행됩니다 (차가운 변형 이후의 장기 작 열처리에서 70-80%). 실제로 20%까지 Sn을 함유한 합금에서는 ε 상이 없습니다.
기술적 주석 청동에서 주석 함량은 2%에서 14% 사이이며, 드물게는 20%까지입니다.
Cu-Sn 시스템의 합금은 주석 함량에 따라 동일한 α 고체 용액의 결정체, 혹은 α 및 β 공정립으로 구성됩니다.
주석 청동에서 확산 과정은 느리게 진행됩니다. 수차례 열역학적 처리 주기를 거쳐야만 수지상의 구조가 사라집니다. 이러한 이유로 주석 청동의 압력에 의한 가공 기술적 과정은 어렵습니다.
주석 청동은 용해 과정에서 인의 존재로 인해 탈산화됩니다. 결과적으로 대부분의 이성분 Cu-Sn 합금은 잔여 인을 포함하게 됩니다. 합금에서 인 함량이 0.1% 이상일 경우 인은 합금화를 위한 첨가제로 간주됩니다.
주석 청동의 주요 합금제로는 인 외에도 납, 아연, 니켈 등이 있습니다.
합금 첨가제의 영향
인은 구리와 반응하여 화합물 CuзР (14.1% Р)을 형성하며, 714°C에서 구리와 공정을 형성합니다 (Р 함량 8.4% 중량 기준). Cu-Sn-P 삼중 시스템에서는 628°C에서 삼중 공정이 형성됩니다. 이 공정은 % : 80.7Cu, 14.8 Sn, 4.5P를 포함합니다.
Cu-Sn-P 시스템 상태 다이어그램 (그림 13)에서 볼 수 있듯이, 주석 함량이 증가하고 온도가 낮아짐에 따라 α 고체 용액의 포화 경계는 구리 코너로 급격히 이동합니다.

그림 13. Cu-Sn-P 시스템 상태 다이어그램: a - 구리 코너; b - 주석 함량 일정 유지 시 Cu-Sn-P 시스템의 구리 코너의 폴리메트릭 컷
주석 청동에 0.3% 이상의 인이 포함될 경우, 이는 인화 공정으로 삽입됩니다. 0.5% 이상 인을 함유한 주석 청동은 열 변형 시 쉽게 파괴됩니다. 이는 인화 공정이 녹기 때문입니다. 그래서 압력에 의해 작업되는 주석 청동의 최대 인 함량은 0.4%입니다. 주석 청동은 이러한 인 함량에서 최적의 기계적 특성을 가지며 탄성계수, 탄력 한계 및 피로 한계가 증가합니다. 열처리를 통해 상당량의 인이 α 고체 용액으로 이동한 후 주석 청동의 성형성을 향상시킬 수 있습니다.
약간의 지르코늄, 티타늄, 붕소 및 니오븀의 첨가는 뜨겁고 차갑게 압력에 의해 가공되는 주석 청동의 성형성을 향상시킵니다.
납은 주석 청동에 단단히 용해되지 않습니다. 이 합금이 고체화되면서 독립적인 상으로 방출되며 수지 사이에 어두운 삽입물의 형태로 나타납니다. 납은 주석 청동의 밀도, 비마찰성 및 절삭 가공성을 상당히 개선하지만 기계적 특성은 크게 저하시킵니다. 비마찰성 주석 청동은 최대 30%의 납을 포함합니다.
아연은 주석 청동에 단단히 용해되며 합금의 구조를 크게 변화시키지 않지만 가공성을 상당히 개선합니다.
니켈은 α 고체 용액의 경계를 구리 코너 쪽으로 이동시킵니다 (그림 14).

그림 14. Cu-Sn-Ni 시스템 상태 다이어그램: a - 2% 니켈 포함 시 구리 코너 컷; b - 실온에서 고체 용액의 최대 포화 영역. 구리 코너.
니켈의 영향으로 α 고체 용액의 결정 격자는 변하지 않지만, 그 매개변수가 약간 증가합니다 (-0.007 A). 낮은 주석 농도에서 새로운 상 (Ni4Sn)이 나타나며 고체화 속도에 따라 작은 바늘 모양의 결정이나 연한 파란색 삽입물로 방출됩니다. Cu-Sn 합금은 니켈로 합금화될 때 고체화 열이 상당히 상승합니다. 539°C에서 α + γ가 α + β'로 변하는 공정 변형이 발생합니다. Cu-Sn 이중 시스템의 δ 상과 달리 δ' 상은 극성을 가집니다.
니켈은 주석 청동의 기계적 특성 및 부식 저항성을 높이며 그 구조를 세분화하고 1%의 함유량에서는 유용한 첨가제로 작용합니다. 하지만 1% 이상의 Ni 함유 시 합금은 고급스러워지지만 압력에 의한 가공성이 저하됩니다. 특히 주석-인 청동에 니켈은 강한 영향을 미칩니다. 하지만 니켈이 0.5-1% 범위로 포함될 경우 주석-아연 청동의 구조나 특성에는 영향을 주지 않습니다.
불순물의 영향
알루미늄, 마그네슘, 실리콘 등의 불순물은 주석 청동에서 매우 해롭습니다. 이러한 원소들은 고체 용액에 포함되면 주석 청동의 기계적 특성을 향상시키나, 용해 시 강력하게 산화되어 어려운 용해 산화물을 형성합니다. 이는 입계에 위치하게 되어 그 사이의 연결을 방해합니다.
압력에 의해 작업되는 주석 청동에서 해로운 불순물로는 비소, 비스무트, 안티몬, 황, 산소가 있습니다. 마지막으로, 산소는 주석 청동의 비마찰 특성을 저하시킵니다.
부식 특성
주석 청동은 시골, 산업, 해양 등 다양한 대기 상태에 대한 우수한 내성을 가지고 있으며, 해수에서 구리와 황동보다 내성이 뛰어납니다 (함유 주석의 양이 증가할수록 주석 청동은 해수에서의 저항력이 증가합니다). 또한, 니켈은 주석 청동의 해수 내 부식 저항을 증가시키지만 높은 함량의 납은 저하시킵니다. 주석 청동은 염수에 안정적입니다.
주석 청동은 과열된 증기의 대기 중에서 최대 온도 250°C, 압력 최대 2.0 MPa에서도 부식에 잘 저항합니다. 실온에서 알칼리, 건조한 가스 (염소, 브롬, 플루오르 및 수소화 화합물, 탄소 및 황의 산화물, 산소), 사염화탄소 및 염화에틸에 저항성을 보입니다.
주석 청동은 무기 산(질산, 황산) 및 지방산, 알칼리, 암모니아, 시안화물, 철계 및 황화물 화합물, 고온에서의 가스(염소, 브롬, 플루오르)에서 잘 부식되지 않습니다.
황산 하에서의 주석 청동의 부식은 산화제(K2СЮ7, Fe2 (S04)3 등)와 함께 증가하며 0.05% 벤질티오사이아네이트의 존재 하에 10-15배 감소합니다.
다음의 조건에서 주석 청동의 부식 속도는 다음과 같습니다. mm/년:
알칼리:
뜨거운 상태 ... 1.52
293K에서 ... 0.4-0.8
실온에서의 암모니아 용액 ... 1.27-2.54
실온에서의 아세트산 ... 0.025-0.6
100°C에서의 H2S 증기 ... 1.3
습성 황화 가스 ... 2.5
습성 및 건조한 수증기 (흐름 속도에 따라) ... 0.0025-0.9
주석 청동은 질산수은의 작용으로 인한 긴장 상태 부식 균열에 노출됩니다.
황동, 철, 아연 및 알루미늄은 주석 청동에 대한 전기 화학적 부식 과정에서 보호 소재로 작용합니다.