Affordable Access

Thermodynamic modelling of the copper-zinc-tin ternary system : A study towards lead-free brass

Authors
  • Radogna, Caterina
Publication Date
Jan 01, 2023
Source
DiVA - Academic Archive On-line
Keywords
Language
English
License
Green
External links

Abstract

Lead (Pb) is frequently used as an alloying element in brass to enhance machinability and castability. However, this element poses a significant risk to human health and the environment. The 2021 revision of the Drinking Water Directive imposed stricter limits on Pb content in brass, encouraging the development of lead-free brass. Several studies have identified tin (Sn) as a potential substitute for Pb in brass. This master’s thesis examines the thermodynamic description of the Cu-Zn-Sn ternary system, using the Swerim Cu database. The investigation involved casting five alloys in the Cu-rich corner, followed by heat treatment at 550 oC until homogenized, and quenching, after which the samples were analyzed to determine the bcc and fcc phase composition. The results were used to confirm the thermodynamic description, and the ternary parameters of the fcc and bcc phases were optimized to match the experimental results. After the optimization, a significant enhancement is achieved in the description of the Cu-Zn-Sn ternary system, which better fits the experimental data. / Bly  (Pb)  används  ofta  som  ett  legeringselement  i  mässing  för  att  förbättra bearbetbarheten och  gjutbarheten.    Detta  element  utgör  dock  en  betydande  risk för människors  hälsa  och miljön.   2021 års översyn  av  dricksvattendirektivet införde strängare  gränser  för  Pb-halten  i mässing,  vilket  uppmuntrade utvecklingen av blyfri mässing.    Flera  studier  har  identifierat tenn  (Sn)  som  ett potentiellt substitut  för  Pb i mässing.   Denna  masteruppsats  undersöker den termodynamiska beskrivningen  av det ternära  Cu-Zn-Sn-systemet  med  hjälp  av Swerim Cu-databasen.   Undersökningen innefattade  gjutning  av  fem  legeringar  i det  Cu-rika hörnet, följt av värmebehandling vid 550 oC tills de homogeniserades, och härdning, varefter proverna analyserades  för  att bestämma  bcc-  och  fcc-fassammansättningen.   Resultaten  användes  för att  bekräfta den  termodynamiska  beskrivningen,  och  de  ternära  parametrarna  för  faserna  fcc och bcc  optimerades  för  att  matcha  experiment resultaten.  Efter  optimeringen  uppnås  en betydande  förbättring  av  beskrivningen  av  det  ternära  Cu-Zn-Sn-systemet,  vilket bättre  passar experimentdata.

Report this publication

Statistics

Seen <100 times