Qu'est-ce que le laiton H96
Le H96 est un laiton forgé en cuivre-zinc avec la teneur en cuivre la plus élevée des qualités courantes de la série H-, contenant nominalement 96 % de cuivre avec du zinc comme complément. Son très faible niveau de zinc le maintient dans la région alpha monophasée-, où l'alliage conserve la couleur chaude, la conductivité thermique et électrique élevée et l'excellente formabilité du cuivre tout en gagnant en résistance utile et en résistance améliorée au ternissement. Dans la pratique chinoise, la nuance appartient au système d'alliage de cuivre forgé décrit par GB/T 5231, et dans la commande internationale, elle est largement comparable aux nuances de laiton à haute teneur en cuivre- telles que UNS C21000.
L’importance commerciale de cette nuance réside dans le fait qu’elle se situe entre le cuivre pur et les laitons inférieurs. Il fonctionne presque aussi facilement que le cuivre lors du formage à froid, se brase et se soude bien, résiste aux attaques atmosphériques et à l'eau douce et coûte moins cher que le cuivre pur, mais il n'offre pas de conductivité de qualité conductrice. Cette combinaison en fait un choix standard pour les composants d’équipements de refroidissement, le matériel électrique et les pièces embouties de précision.
Composition chimique et désignation du H96
Le H96 est défini par sa teneur en cuivre et par des limites strictes sur les éléments résiduels qui autrement endommageraient la conductivité et la formabilité. Le zinc constitue le solde, et les résidus sont contrôlés comme suit :
Cuivre : nominal 96 %, ce qui donne à la nuance sa désignation selon la règle de la teneur en cuivre H plus.
Zinc : équilibre, restant dans la plage alpha monophasée-.
Plomb : 0,03 % maximum, limité car le plomb forme des films limites de grains à faible point de fusion qui fragilisent le travail à chaud.
Fer : 0,10 % maximum, contrôlé car le fer réduit la conductivité et peut former des particules dures dans la matrice.
Phosphore : 0,01 % maximum, car même de petits ajouts de phosphore réduisent fortement la conductivité électrique.
Impuretés totales : 0,2 % maximum, ce qui permet de maintenir la conductivité et la ductilité élevées de la nuance prévisible.
Étant donné que les limites de composition, les désignations d'état et les tolérances admissibles sont fixées par la norme de produit applicable plutôt que par la désignation seule, une commande pour H96 doit toujours nommer la norme et la forme du produit, par exemple bande selon GB/T 2059 ou feuille, bande et plaque selon ASTM B36, ainsi que l'état et les dimensions requis.
Propriétés physiques et mécaniques
| Propriété | Valeur typique pour H96 | Remarque |
|---|---|---|
| Densité | Environ 8,85 g/cm³ | Légèrement en dessous du cuivre pur, conforme à l'ajout de 4 % de zinc |
| Plage de fusion | Environ 1065 degrés | Légèrement inférieur au cuivre pur |
| Conductivité électrique | Bien en dessous du cuivre pur | La conductivité chute fortement à mesure que du zinc est ajouté, le H96 est donc un matériau de travail et non un matériau conducteur. |
| Conductivité thermique | Élevé, en adéquation avec sa teneur en cuivre | Prend en charge le transfert de chaleur dans le matériel de refroidissement et électrique |
| Coefficient de dilatation thermique | Environ 18,5 × 10⁻⁶/K entre 20 et 300 degrés | Concerne les assemblages brasés et brasés |
| Résistance à la traction | Environ 205 à 320 MPa selon l'état | Plus élevé que le cuivre pur et doux, la gamme la plus basse parmi les laitons courants |
| Élongation | De quelques pour cent à l'état dur jusqu'à environ 45 % à l'état recuit | Indique la large fenêtre de formage de la nuance |
| Dureté | Environ 45 à 105 HV selon l'humeur | Le travail à froid augmente ensemble la dureté et la résistance |
Le modèle de propriétés est caractéristique d'un laiton à haute teneur en cuivre : la résistance augmente et la ductilité diminue avec le travail à froid, et un recuit restaure la ductilité au détriment de la résistance acquise. C'est pourquoi l'état, et pas seulement la qualité, détermine ce que la bande ou le tube livré fera dans une presse ou une matrice de pliage.
Notes sur le traitement, le recuit et l'assemblage
Le H96 répond bien au travail à froid, c’est ainsi que la majeure partie est transformée en bandes, feuilles, tubes et pièces embouties. Entre les opérations à froid, un recuit à environ 540 à 600 degrés soulage la contrainte interne introduite par la déformation et rétablit l'allongement ; le même traitement est utilisé pour soulager les pièces finies lorsque la fissuration par corrosion sous contrainte est un problème. Le travail à chaud est effectué dans la plage recommandée d'environ 640 à 850 degrés, au-dessus de laquelle la croissance des grains et l'oxydation superficielle deviennent importantes et en dessous de laquelle l'alliage perd sa ductilité.
Pour l'assemblage, le H96 est facilement soudé et brasé, et il peut être soudé avec des procédés et des métaux d'apport appropriés. Deux précautions comptent. Premièrement, les contraintes résiduelles laissées dans une pièce formée à froid-doivent être soulagées avant que la pièce n'entre dans un environnement contenant de l'ammoniac ou des amines, car les laitons à haute teneur en cuivre-soumis à des contraintes sont susceptibles de se fissurer par corrosion sous contrainte ; le test de vapeur d'ammoniac utilisé pour les tubes d'échangeur de chaleur selon ASTM B111 existe exactement pour cette raison. Deuxièmement, comme le H96 contient déjà du zinc, la perte de zinc et le ternissement qui affectent les laitons inférieurs à haute température sont moins graves, mais le brasage doit toujours être effectué avec des atmosphères contrôlées ou un flux approprié pour éviter l'oxydation de la zone de joint.
Applications du laiton H96
La combinaison d'une maniabilité élevée, de bonnes performances thermiques et d'une résistance à la corrosion dans des conditions atmosphériques et d'eau douce détermine l'endroit où la nuance est utilisée :
Équipement de refroidissement : composants de condenseur et de radiateur, serpentins de refroidissement et pièces de transfert de chaleur, où la résistance à la corrosion et la conductivité thermique sont toutes deux importantes.
Matériel électrique et électronique : plaques de contact, bornes conductrices, coques de connecteurs et pièces de blindage, où la formabilité et un comportement de contact stable sont nécessaires plutôt qu'une conductivité de qualité conductrice.
Pièces mécaniques de précision : bagues, engrenages, composants de vannes et petits emboutis produits par pressage à froid, emboutissage profond ou usinage.
Pièces décoratives et architecturales : les laitons à haute teneur en cuivre tels que H96 et H90 ont la couleur dorée et la résistance au ternissement attendues des garnitures, plaques et quincailleries architecturales.
Assemblages de brasage et de brasage : le comportement de brasage propre et sans oxyde-de cette nuance en fait un matériau de support dans les assemblages composites et de transfert de chaleur.
Idées fausses courantes et sélection des notes
Deux idées fausses sont à l’origine de la plupart des erreurs de sélection des notes. La première est la croyance selon laquelle un laiton à haute teneur en cuivre-conduit comme du cuivre pur. Dans les alliages binaires de cuivre-zinc, la conductivité chute fortement à mesure que du zinc est ajouté, et même 4 à 5 % de zinc suffisent pour tirer la conductivité bien en dessous du niveau de qualité du conducteur- ; Le H96 n'a donc aucun rôle dans les jeux de barres, les enroulements ou les câbles, qui appartiennent aux qualités de cuivre C10100, C11000 et argent-. La bonne base pour sélectionner le H96 est la formabilité, la couleur, les performances thermiques et le comportement fiable à la corrosion à un coût inférieur à celui du cuivre pur.
La deuxième idée fausse est que la désignation seule précise le produit livré. La bande H96 peut être livrée recuite, quart de dure ou dure, et chaque trempe a une résistance et un allongement différents ; un acheteur qui précise uniquement la qualité peut recevoir un matériau qui ne se formera pas dans la matrice prévue ou qui aura une rigidité insuffisante pour la pièce finie. La commande doit préciser la nuance, la norme, l'état, les dimensions et les exigences de contrôle et, pour les applications critiques, demander la certification des résultats de l'analyse chimique et des essais mécaniques.
FAQ
Q : Le laiton H96 est-il identique au cuivre pur ?
Le n° H96 contient nominalement 96 % de cuivre, le reste étant du zinc. Il s'agit donc d'un alliage plutôt que de cuivre pur. Il a une résistance plus élevée et une meilleure résistance au ternissement que le cuivre mou, mais une conductivité électrique nettement inférieure et n'est pas acceptable pour les applications de conducteurs.
Q : Quelle est la conductivité électrique du laiton H96 ?
Elle est nettement inférieure à celle du cuivre pur. Dans le système cuivre-zinc, la conductivité chute fortement à mesure que du zinc est ajouté, de sorte que les 4 % de zinc contenus dans le H96 sont déjà suffisants pour le retirer de sa fonction de conducteur. Les commandes doivent spécifier la conductivité uniquement là où l'application en a réellement besoin, et doivent ensuite indiquer la méthode de test et la limite d'acceptation.
Q : Que signifie le nombre 96 dans H96 ?
Dans le système de désignation chinois des alliages de cuivre corroyés, la lettre H désigne le laiton et le chiffre donne la fraction massique nominale du cuivre. Ainsi, H96 contient environ 96 % de cuivre et environ 4 % de zinc, avec des résidus strictement limités de plomb, de fer et de phosphore.
Q : Pourquoi la teneur en plomb du H96 est-elle limitée à 0,03 % ?
Le plomb forme des films à faible point de fusion-le long des joints de grains et provoque un manque de chaleur lors du laminage et de l'étirage. Le fait de maintenir le plomb, le phosphore, le fer et les impuretés totales à un faible niveau préserve la ductilité et la conductivité qui rendent cette nuance utile pour l'emboutissage profond et le pressage.
Q : À quelle température le H96 est-il recuit ?
Le recuit pour soulager les contraintes internes et restaurer la ductilité est normalement effectué entre 540 et 600 degrés. Le travail à chaud est effectué dans une plage d'environ 640 à 850 degrés, et le programme exact dépend de la forme du produit, de la quantité de travail à froid préalable et du revenu final requis.
Q : Le H96 peut-il être utilisé dans l’eau de mer ?
Le H96 résiste bien à l’atmosphère et à l’eau douce et est utilisé dans les composants de refroidissement et de radiateurs, mais ce n’est pas un alliage conçu pour un service continu en eau de mer. Les fonctions marines et de condenseur appartiennent aux familles du cuivre-nickel et du laiton amirauté, qui contiennent des ajouts de nickel, d'étain ou d'aluminium qui forment un film protecteur stable dans les environnements chlorés.
