EN
Τι είναι η λαμαρίνα από χαλκό C19400; Σύνθεση, πρότυπα και εφαρμογές της
Εάν αγοράσετε λαμαρίνα χαλκού για συνδέσμους, ακροδέκτες ή πλαίσια αγωγών, πιθανόν να έχετε δει τον κωδικό C19400 να αναφέρεται δίπλα στον καθαρό χαλκό και το ορείχαλκο, συχνά σε παρόμοια τιμή, αλλά με πολύ διαφορετικά τεχνικά χαρακτηριστικά πίσω του. Το παρόν άρθρο εξετάζει τι ακριβώς είναι αυτό το κράμα, πώς ονομάζεται σε διάφορα πρότυπα και πού ταιριάζει σε μια σύντομη λίστα υλικών.
Ένα κράμα χαλκού που ορίζεται από 2% σίδηρο
Το C19400 είναι ένα κράμα υψηλής περιεκτικότητας σε χαλκό, που περιέχει περίπου 2,1–2,6% σίδηρο, με μικρές προσθήκες φωσφόρου και ψευδαργύρου. Ο σίδηρος δεν διαλύεται πλήρως στον χαλκούχο πυρήνα· αντιθέτως, σχηματίζει λεπτά διασπαρμένα σωματίδια που εμποδίζουν την κίνηση των διαταράξεων και επιβραδύνουν την ανάπτυξη των κόκκων κατά τη θέρμανση. Ο φωσφόρος αποξυγονώνει το τήγμα και βοηθά στον έλεγχο του μεγέθους αυτών των σωματιδίων, ενώ ο ψευδάργυρος βελτιώνει την αντίσταση στην ανάπτυξη «μαλλιών» κασσίτερου (tin whiskers) και στη μαλάκυνση μετά την επιμετάλλωση.
Το πρακτικό αποτέλεσμα είναι ένα υλικό που διατηρεί μεγάλο μέρος της αγωγιμότητας του χαλκού, ενώ συμπεριφέρεται μηχανικά πολύ πιο κοντά σε μια δομική κράμα. Συνήθως ονομάζεται σίδηρος-χαλκός, σίδηρος-ορείχαλκος ή, σύμφωνα με την ευρωπαϊκή ονομασία του, CuFe2P.
Ονομασίες διαπεραστικές των προτύπων
Το ίδιο κράμα εμφανίζεται σε τουλάχιστον τέσσερα συστήματα ονομασίας. Εάν συγκρίνετε προσφορές από διαφορετικές περιοχές, αυτές είναι ισοδύναμες για τους περισσότερους σκοπούς:
Πρότυπο |
Ονομασία |
Προδιαγραφή |
Περιοχή |
UNS / ASTM |
C19400 |
ASTM B465 |
Η Βόρεια Αμερική |
EN |
CuFe2P / CW107C |
EN 1652, EN 1654 |
Ευρώπη |
JIS |
C1940 |
JIS H3100, JIS H3130 |
Ιαπωνία |
GB/T |
C19400 (TFe2.5) |
GB/T 2059 |
Κίνα |
Σημειώστε ότι η προδιαγραφή ASTM B465 καλύπτει πλάκες, φύλλα, λωρίδες και κυλινδρωμένες ράβδους, ενώ οι προδιαγραφές EN 1652 και EN 1654 διαχωρίζουν τα προϊόντα γενικής χρήσης από τα υλικά που προορίζονται για ελατήρια και συνδέσμους. Όταν ένα σχέδιο αναφέρει την προδιαγραφή EN 1654, οι απαιτήσεις όσον αφορά τον βαθμό σκληρότητας (temper) και την καμπυλότητα είναι αυστηρότερες από τις απαιτήσεις της γενικής προδιαγραφής, γι’ αυτό είναι σκόπιμο να αναφέρεται η πλήρης προδιαγραφή και όχι μόνο ο αριθμός του κράματος σε μια ερώτηση.
Χημική σύνθεση
Όρια σύμφωνα με την ASTM B465, σε βάρος %:
Ελάντα |
Περιεχόμενο (%) |
Λειτουργία |
Cu (συμπεριλαμβανομένου του Ag) |
97,0 ελάχιστο |
Βάση μετάλλου — αγωγιμότητα |
Φε |
2,1 – 2,6 |
Διασπορική ενίσχυση, αντίσταση στην μαλάκυνση |
P |
0,015 – 0,15 |
Αποξυγονωτικό, ελέγχει το μέγεθος των σωματιδίων |
Zn |
0,05 – 0,20 |
Βελτιώνει την επιμετάλλωση και τη συμπεριφορά των «μυστικών» |
PB |
μέγιστο 0,03. |
Όριο ακαθαρσιών |
Φυσικές ιδιότητες
Περιουσία |
Μετρικά |
Αυτοκρατορικά |
Πυκνότητα |
8,78 g/cm³ |
0,317 lb/in³ |
Ηλεκτρική αγωγιμότητα |
60 – 65% IACS |
60 – 65% IACS |
Θερμική αγωγιμότητα |
περίπου 260 W/(m·K) |
περίπου 150 Btu/(ft·h·°F) |
Μοναδικός ελαστικότητας |
121 GPa |
17.500 ksi |
Θερμική διαστολή (20–300°C) |
περίπου 16,5 × 10⁻⁶ /K |
περίπου 9,2 × 10⁻⁶ /°F |
Αντοχή σε εφελκυσμό (εύρος σκληρότητας) |
310 – 550 MPa |
45 – 80 ksi |
Δύο στοιχεία εξηγούν τη μεγάλη δημοσιότητα του κράματος. Η αγωγιμότητα του 60–65% IACS είναι περίπου δύο και μισή φορές υψηλότερη από εκείνη του ορείχαλκου C26000, ενώ η αντοχή σε εφελκυσμό στις πιο σκληρές σκληρότητες είναι σημαντικά υψηλότερη από την αντοχή του καθαρού χαλκού. Εξίσου σημαντικό είναι το γεγονός ότι ο χαλκός C19400 διατηρεί την αντοχή του μετά τις σύντομες θερμικές εκτροπές της συγκόλλησης με αναρρόφηση (reflow soldering) και της θερμικής επεξεργασίας κατά την επιμετάλλωση (plating bake-out), κατά τις οποίες ο καθαρός χαλκός θα άρχιζε να αννευθύνεται. Η λεπτομερής περιγραφή αυτής της συμπεριφοράς αποτελεί το αντικείμενο του επόμενου άρθρου αυτής της σειράς.