Glühen, Härten und die Wärmebehandlung des Zinns
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Reines Zinn wird praktisch keiner Wärmebehandlung unterzogen. Zum einen wegen der anfänglichen Weichheit und Plastizität des Metalls und zum anderen wegen der Gefahr eines allotropen Übergangs in die sogenannte «graue Dose», die sich durch eine hohe Fragilität auszeichnet. Daher werden alle Arten der Wärmebehandlung in Bezug auf die Legierungen von Zinn mit anderen Metallen durchgeführt.
Ernennung
Wenn Zinnlegierungen wärmebehandelt werden, ist es schwierig, einen effektiven und konstanten Verfestigungsgrad zu erzielen. Das Zinn schmilzt bei 232ºC, und daher ist die Raumtemperatur (etwa 295 K) mehr als die Hälfte des absoluten Schmelzpunktes. Daraus folgt, dass Hochtemperaturverhalten, wie Rekristallisation und Rückgewinnung, in relativ kurzer Zeit auftreten kann,
sogar bei Raumtemperatur. Zinn ist auch ein ungewöhnliches Metall, weil es unter bestimmten Bedingungen während der Verarbeitung erweichen kann. In diesen Fällen ist es möglich, eine Wärmebehandlung zu verwenden, um die ursprüngliche Härte und Festigkeit wiederherzustellen.
Anwendungsgebiet
Die thermische Behandlung von zinnreichen Legierungen wird für Lagerlegierungen verwendet, die einen signifikanten Anteil an Zinn enthalten. So können Legierungen aus Zinn-Antimon, Zinn-Wismut, Zinn-Blei und allen Zinn-Silber-Legierungen durch Behandlung der Lösung und Alterung gequencht werden. Jedoch können nur Zinn-Antimon-Legierungen durch Wärmebehandlung dauerhaft verstärkt werden; Alle anderen Zinn-reichen binären Legierungen werden bei Raumtemperatur allmählich erweichen.
Die stärkste Zunahme der Festigkeit, die in binären Zinn-Antimon-Legierungen erhalten wird, tritt in einer Legierung auf, die 9% Sb enthält.
Konstante Effekte, die durch Wärmebehandlung erhalten werden, werden auch auf ternäre Legierungen von Zinn, Antimon und Cadmium übertragen. Dies wurde während der Untersuchung der Festigkeit und Härte von ternären Legierungen gefunden, die bis zu 43% Cd und 14% Sb enthielten. Es wurde gefunden, dass die verstärkende Wirkung von Cadmium in der Zinnphase der Endlösung (Alpha) viel größer ist als die von Antimon. Das Vorhandensein der Sigma-Phase (hauptsächlich SbSn) als primäre Quader beeinflusst nicht die Stärke oder Härte, aber das Vorhandensein des primären Epsilons (CdSb) zerstört die nützlichen mechanischen Eigenschaften. Daher werden Legierungen, die Cadmium enthalten, üblicherweise in Zusammensetzungen verwendet, die die Bildung der primären (CdSb) Phase begrenzen.
Die maximale Kombination von Festigkeit, Duktilität und Härte wird in Legierungen erhalten, die feine Sedimente von Sigma- und Epsilon-Phasen in der Alpha-Matrix oder fein dispergierte Epsilon in der Alpha-Matrix mit Eutektoid (& alpha; + & gamma;) haben.
Diese Strukturen werden üblicherweise durch Abschrecken oder schnelles Abkühlen bei erhöhten Temperaturen erreicht, um das Ausfallen von primärem Sigma und Epsilon zu vermeiden.
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Wärmebehandlung von Lagerlegierungen aus Zinn
Zinnbasierte Legierungen, die 7 bis 10% Sb und 0 bis 3% Cd enthalten, beziehen sich auf Lagerlegierungen, die bei mäßig erhöhten Temperaturen verwendet werden. In diesem Bereich der Zusammensetzung,
Es wurde gefunden, dass Legierungen, die 0,5 bis 2% Cd (aber nicht mehr) enthalten, durch Abschrecken und Tempern signifikant verstärkt werden können.
Die optimalen Eigenschaften (Zugfestigkeit von 92 MPa) wurden in einer Sn-9Sb-1,5Cd-Legierung erhalten, die von 220 ° C abgeschreckt wurde, gefolgt von Halten für 1000 Stunden bei 140 ° C. Diese Legierung besteht aus fein verteilten Sigma- und Epsilonphasen in der Matrix Alpha.
Viele Produkte aus dem Zinnprodukt werden aus einer Platte hergestellt, die durch Kaltrückgewinnung von gegossenen Stäben oder Platten erhalten wird. Zinnhaltige Zinnlegierungen, die Antimon und Kupfer enthalten, funktionieren im Walzprozess, was auf eine geringe prozentuale Verringerung (20%) zurückzuführen ist.
Die Härtewerte der Produkte aus gesintertem Zinnhalbzeug, die durch Metallbearbeitung hergestellt wurden, können durch Wärmebehandlung bei Temperaturen von 110 bis 150 ° C wieder hergestellt werden. Die Zinnlegierung mit 6% Sb und 2% Cu verfestigt sich nach dem Tempern zu 90% für 1 Stunde bei 200 ° C. Längere Annealing-Perioden bei niedrigeren Temperaturen haben weniger, aber ähnliche Auswirkungen auf die Reduktion nach dem Erweichen.
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