美術用銅合金の金属組織におよぼす鋳造時冷却速度の影響

概要

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美術用青銅合金は湯流れ性や切削性改善のために、一般に鉛が添加される。このような合金の鋳造後、ならびに加飾を目的とした熱処理後の冷却過程でその冷却速度に応じて著しい鉛の偏析が発生し、その後の表面着色に微妙な色調を呈する。一方、このような鉛を含有する銅合金の冷却速度と鉛偏析について系統的な研究を行なった報告は今のところ見当らない。したがって本研究では鉛を4.6mass%含有する美術用スズ青銅の金属組織におよぼす鋳造後の冷却速度について実験と検討を行ない、次のような主たる結果を得た。(1)冷却速度に関係なく合金成分のうち、亜鉛およびスズは均一に分布する。(2)冷却速度が大きい場合には鋳造した合金中で結晶粒成長は抑制される。ここで、鉛は粒界に沿って細かく分散し、鉛の晶出形態は鋭角的であった。一方、冷却速度が小さい場合には、結晶粒成長は平衡状態図にしたがって粗大化し、鉛は結晶粒界の三角点に大きく、かつ丸みを帯びた状態で晶出した。(3)加熱温度が約900℃以上では主として亜鉛および鉛の蒸発による大気中への散逸が大きく、溶解時にこれら蒸気圧の高い金属の重量減少が著しかった。