Медь-хром-цирконий c18150 система cucr

Вот этот C18150 — многие до сих пор путают его с обычной хром-медью, но там цирконий добавляет свою специфику. На практике разница в поведении при высоких нагрузках заметна сразу, особенно в контактных системах.

Состав и структурные особенности

Если брать наш опыт на производстве, то C18150 — это не просто CuCr с добавкой Zr. Цирконий здесь работает не как легирующая присадка, а как модификатор структуры. В ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? мы как-то сравнивали образцы с 0.12% Zr и 0.08% — разница в стабильности дисперсных выделений оказалась критичной для электроэрозионной стойкости.

Интересно, что при термообработке хром-циркониевая медь ведёт себя капризнее чистой CuCr. Помню, в 2019 году партия для контакторов Siemens пошла с микротрещинами — оказалось, скорость охлаждения после закалки нужно держать в узком коридоре 25-30°C/сек, иначе цирконий неравномерно segregрует по границам зёрен.

Структура после оптимального старения — это дисперсные частицы Cr размером 0.1-0.3 мкм плюс мелкие интерметаллиды Zr. Именно это сочетание даёт те 82-85 HRB, которые требуют для сварочных электродов.

Технологические сложности обработки

При холодной прокатке C18150 требует межоперационных отжигов чаще, чем стандартные марки меди. Мы на lianxin-metal.ru как-то пробовали экономить на отжигах — получили анизотропию механических свойств до 15% по длине рулона.

Для глубокой вытяжки вообще отдельная история. Цирконий повышает предел текучести, но снижает равномерность деформации. Пришлось разрабатывать специальные смазочные композиции — обычные масла не обеспечивали стабильного качества поверхности.

Самое сложное — калибровка режимов резания. Из-за абразивных частиц Cr инструмент изнашивается в 1.7-2 раза быстрее, чем при обработке бериллиевой бронзы. Пришлось переходить на PVD-покрытия для резцов.

Практическое применение в электротехнике

В контактных системах высокого напряжения C18150 показал себя интересно. Например, в вакуумных дугогасительных камерах его стойкость к эрозии на 18-22% выше, чем у CuCr25. Но есть нюанс — после 3000 циклов коммутации начинает проявляться охрупчивание по границам.

Для сварочных электродов сплав хорош, но требует особого подхода к охлаждению. Мы как-то поставляли прутки для роботизированной сварки алюминия — пришлось дополнительно полировать торцевые поверхности, чтобы избежать прилипания брызг.

В силовых шинах медь-хром-цирконий c18150 выигрывает за счёт стабильности электропроводности при нагреве. Но тут важно контролировать содержание кислорода — даже 0.003% O? снижает проводимость на 3-4% IACS.

Металлургические особенности производства

При выплавке C18150 главная проблема — контроль газонасыщения. Цирконий активно взаимодействует с водородом, поэтому вакуумная плавка обязательна. В ООО ?Сучжоу Ляньсинь? мы используем VIM-печи с последующей электрошлаковой переплавкой.

Гомогенизация слитков — отдельная головная боль. При нагреве выше 950°C начинается интенсивное окисление циркония. Приходится работать в защитной атмосфере с точным контролем точки росы.

Интересный эффект заметили при непрерывном литье — если скорость вытяжки меньше 120 мм/мин, возникает зональная ликвация хрома по сечению заготовки. Это потом убивает стабильность свойств в готовых изделиях.

Контроль качества и типичные дефекты

С ультразвуковым контролем C18150 есть особенности — из-за мелкозернистой структуры стандартные настройки дефектоскопов не всегда работают. Пришлось разрабатывать специальные алгоритмы калибровки.

Частый дефект — пятнистая коррозия после травления. Оказалось, это связано с локальными колебаниями содержания циркония в пределах 0.05%. Теперь перед отгрузкой обязательно делаем картографирование состава по поверхности.

При термообработке иногда возникает 'эффект оранжевой корки' — поверхностное окисление циркония. Боролись с этим добавкой 0.001% церия в состав сплава — помогло, но пришлось согласовывать изменение химсостава с заказчиками.

Перспективы модификаций системы CuCr

Сейчас экспериментируем с добавкой 0.01% бора в C18150 — это улучшает стабильность структуры при длительном нагреве до 500°C. Но появляются сложности с пластичностью при холодной обработке.

Интересное направление — создание слоистых композитов на основе меди-хром-циркония. В ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? уже есть наработки по спеченным биметаллическим системам CuCrZr/Al для теплоотводящих элементов.

Для особо ответственных применений рассматриваем вариант с наноструктурированным состоянием — после интенсивной пластической деформации и последующего старения удаётся получить выделения Cr размером менее 50 нм. Это даёт прирост твёрдости до 92 HRB при сохранении электропроводности.