Bakır alaşımlarının mikroyapıları ve yaygın dağlama reaktifleri

Bakır ve bakır alaşımlarının mikroyapıları, malzemeye ve incelenecek özelliğe uygun dağlama reaktifi seçilerek incelenir. Pirinç ve bronz farklı faz dağılımları gösterir. Aşağıdaki çözeltiler, belirtilen sürme veya daldırma koşullarında taneleri, faz sınırlarını, inklüzyonları ve kaynaklı yapıları ortaya çıkarır.

Mikroyapısal özellikler

Pirinç ve bronz, endüstriyel alanda en yaygın olarak kullanılan bakır alaşımlarıdır.

Pirinçler, tek fazlı ve iki fazlı alaşımlar olarak sınıflandırılabilir. Döküm tek fazlı α pirinç, genellikle dendritik ayrışmaya gösterir. Deformasyonun ardından yapılan tavlama işlemi, bu ayrışmayı ortadan kaldırır ve tavlama ikizleri içeren homojen taneler oluşturur. α+β’ iki fazlı pirinçte, soğuma sırasında α fazı β fazından çökelir ve morfolojisi işleme koşullarına bağlıdır. Döküm halindeyken, α kaba bir Widmanstatten yapısı oluşturur. Sıcak işleme sonrası yavaş soğutma, homojen eşeksenli α taneleri oluştururken, hızlı soğutma ise ince iğne şeklinde bir Widmanstatten yapısı oluşturur. NH hariç₄OH ve H₂O₂ Sulu çözeltilerde, aşağıda sıralanan aşındırıcı maddeler öncelikle β fazına etki ederek onu koyu renge dönüştürürken, α fazı parlak kalır.

Kalay bronz, alüminyum bronz ve berilyum bakır, ortak bir yapısal özelliğe sahiptir: az miktarda ötektik veya ötektik benzeri bileşen içeren bir α katı çözelti matrisi. Kalay bronz, α+(α+δ) ötektik benzeri bileşen içerir; alüminyum bronz ise α+(α+γ)₂) ötektik; berilyum bakır, α+(α+β) ötektik içerir; ve fosforlu bronz, α+(α+Cu₃P) ötektik artı (α+δ+Cu₃P) ötektik. Kalay bronzu da ciddi ayrışma gösterir ve likidus-solidus aralığının geniş olması ve kalayın yavaş yayılması nedeniyle denge faz diyagramından önemli ölçüde sapabilir. Alüminyum bronzu ise sadece hafif bir ayrışma gösterir. Düşük büyütmede yapısı iki fazlı pirinçe benzerken, (α+γ₂) Yüksek büyütme altında eutektoid görünür hale gelir. Berilyum bakır genellikle çözelti ısıl işlemi ve yaşlandırma işlemlerinden sonra kullanılır. Çözelti ısıl işlemi, homojen tek fazlı bir yapı oluşturur. Yaşlandırma işlemi, taneler içinde veya tane sınırları boyunca çok ince CuBe ikinci faz parçacıklarının çökelmesine neden olur. Optik mikroskopi, kayma çizgileri boyunca hizalanmış parçacıkları belirsiz bir şekilde ortaya çıkarabilir, ancak bunların ayrıntılarını görmek için elektron mikroskobu gereklidir.

Yaygın dağlama reaktifleri

Bakır ve bakır alaşımlarının mikroyapılarını ortaya çıkarmak için genellikle aşağıdaki çözeltiler kullanılır.

İnklüzyon incelemesi

Mikroskobik incelemede, inklüzyon türlerini ve özelliklerini belirlemek giderek daha fazla önem kazanmaktadır; zira inklüzyonlar bakırın şekillendirilebilirliğini ve işlenebilirliğini doğrudan etkilemektedir. İnklüzyonlar cilalı halde incelenebilir. Alternatif olarak, cilalı yüzeyi yukarıda belirtilen Etchant 1 adlı amonyum hidroksit çözeltisiyle kısa süreliğine silerek inklüzyonların daha iyi görünmesini sağlayabilirsiniz.

Kükürt ve oksijen, Cu+Cu bileşiğini oluşturabilir₂S ve Cu+Cu₂Bakırdaki eutektikler. Hem Cu₂S ve Cu₂O, soğuk işleme sırasında kolayca kırılan kırılgan bileşiklerdir; bu nedenle bakır, oksijen ve kükürt açısından katı sınırlamalara tabidir. Metalografi, kimyasal analizin yanı sıra safsızlık içeriği hakkında yaklaşık bir gösterge sağlayabilir. Normal aydınlatma altında, bakır oksit ve bakır sülfür her ikisi de mavi-gri göründüğü için birbirinden ayırt edilemez. Polarize ışık altında ise bakır oksit yakut kırmızısı renkte görünür ve bu sayede bakır sülfürden ayırt edilebilir. Döküm halindeyken, oksijen içeriği farklı oksijen seviyelerini temsil eden standart mikrograflarla karşılaştırılarak değerlendirilebilir.

Eser miktarda bizmut ve kurşun, bakırla birlikte Cu+Bi veya Cu+Pb ötektiklerini oluşturur. Her iki element de ötektikten ayrılır, ancak dağılımları farklıdır. Bizmut, tane sınırları boyunca bir ağ oluşturur ve belirgin sıcak kırılganlığa neden olur. Kurşun ise tane sınırları boyunca sürekli bir dağılım oluşturma eğilimi daha azdır; katılaşma öncesinde karıştırma işlemi, Pb'yi matris içinde ince parçacıklar halinde dağıtabilir. Bu nedenle az miktarda kurşun ilavesi, işlenebilirliği artırabilir.