1. Bronzes dan Gunmetals
Bronzes and Gunmetals ialah paduan tembaga dengan timah putih (Tin) serta unsur-unsur tambahan dengan sedikit kuatitas yang terdiri atas Timah hitam (lead). Untuk semua paduan Tembaga dengan Timah hitam ini disebut “Bronzes” dan paduan Tembaga dengan timah putih disebut “Tin-Bronzes”, sedangkan Bronzes dengan penambahan unsur Seng disebut “Gunmetals”.
Bronzes sangat mudah dibentuk dengan pengecoran dan memiliki sifat tahan terhadap korosi dengan sifat yang paling penting ialah memiliki sifat ketahanan aus.
2. Tin Bronzes dan Gunmetals
Analisis terhadap diagram keseimbangan Copper-Tin mengindikasikan bahwa Paduan Tembaga dengan kandungan Timah putih (Tin) hingga 14 % dikelompokan kedalam paduan dengan larutan padat (solid solution), dan jika paduan ini didinginkan dengan sangat lambat sifat larutan akan menurun, hal ini terlihat yang diindikasikan dengan garis putus-putus (dashed) pada diagram tersebut.
Jadi partikel yang keras dan rapuh (phase δ ) akan berada dalam larutan padat (solid solution), hal ini hanya akan terjadi didalam praktiknya, dimana pada hasil pengecoran paduan mengandung kadar Timah Putih diatas 10 %. Tetapi pahse γ dapat terurai dengan kelebihan timah dan masuk kedalam larutan padat jika paduan ini diberi perlakuan panas (Annealing) pada temperature 3000C dengan holding time hingga 1000 jam.
Paduan Tembaga dengan kandungan kadar Timah antara 14 dan 32 % strukturnya akan terdiri atas phase δ dan phase α sifatnya akan menjadi lunak dengan sifat kombinasi antara keras dan ulet. Bahan paduan ini merupakan bahan paduan yang baik karena memiliki titik cair yang rendah.
Pada diagram tersebut juga memperlihatkan bahwa Bronze ini memiliki derajat pemadatan yang besar (terindikasi pada jarak antara garis solidus dengan garis liquidus) dimana paduan ini cenderung membentuk inti pada stuktur hasil pengecoran, Inti paduan akan terbentuk jika setiap butiran tersususn pada titik cair yang tinggi dan dibagian luarnya sangat kaya dengan susunan butiran yang memiliki titik cair rendah, namun demikian komposisi dari masing-masing butiran ini dapat diseragamkan melalui proses perlakukan panas (Annealing).
Tin-Bronze dibedakan menjadi 2 macam yaitu Wrough- Bronzes dan Cast Bronzes.
• Wrough-Bronzes
Wrough-Bronzes ; atau disebut Perunggu tempa atau α Bronzes yakni Bronze yang mengandung kadar Timah putih diatas 8 %, pembentukannya dapt dilakukan dengan proses rolling secara dingin atau direntang. Bronzes ini dapat memegas selama proses pengerjan dingin (cold working process), oleh karena itu sebelum proses pembentukan harus dilakukan proses Annealing dengan temperature annealing 7000C . Bronzes ini memiliki sifat ketahanan korosi yang baik.
Bronzes dengan kadar Phosphor hingga 0,3 % digunakan sebagai bahan pembuat “Wrought Phosphor Bronzes” yakni sebagai bahan pagas, seperti pegas-pegas pada electrical contact serta berbagai instrument pemegang pada coil.
• Casting-Bronzes
Casting-Bronzes ( α + δ Bronzes) Mengandung kadar Timah putih antara 10 hingga 18 % dengan penambahan berbagai unsur akan diperoleh struktur yang kompleks. Casting Phosphorus Bronzes merupakan bahan paling penting sebagai bahan baku pengecoran, dimana mengandung 10 % kadar Timah Putih (tin) serta unsur phosphor sebesar 0,05 %. Bronze ini sangat baik digunakan sebagai bahan bantalan dengan beban berat (heavy duty) dan kadar Phosphornya dapat ditingkatkan hingga 0,5 % walauypun dengan kehilangan sedikit sifat keuletannya.
Bell-metals ; yakni bahan yang terbentuk dari hasil pengecoran pada Bronzes dengan kandungan Timah putih hingga 20 % dengan demikian akan menghasilakn efek suara jika dipukul.
Speculum metal ; ialah Bronze yang mengandung 30 % sampai 40 % Timah Putih, Bronze ini sangat rapuh namun dapat dipoles sehingga sering digunakan sebagai bahan cermin, kisi pantul cahaya serta berbagai kebutuhan peralatan optic juga sebagai bahan pelapis.
Leaded Bronzes ialah Tin-Bronze yang mengandung unsur timah hitam sebagai unsur yang dapat mengakibatkan bahan memiliki sifat mampu mesin (machinability). Kandungan lead pada Leaded Bronze hingga 5 % dan Leaded Bronze yang memiliki kandungan timah hitam hingga 10 % dapat meningkatkan sifat luncur sehingga banyak digunakan sebagai bantalan. Gunmetal ialah Bronzes tuangan dengan komposisi unsur seng untuk memberikan sifat mampu cor yang lebih baik.
Admiralty Gunmetels Komposisinya terdiri atas 88 % Copper dan 10 % Timah putih (tin) dan 2 % Sengan digunakan dalam pembuatan komponen kapal laut, seperti Valve-valve dan berbagai paralatan Mesin uap. Leaded Gunmetels ialah Bronzes dengan kandungan unsur lead diatas 5 % untuk meningkatkan sifat mampu Cor (Castingability) dan mampu mesin (Machinability).
Nickel Bronzes ialah Bronze dengan penambahan sedikit unsur Nickel kedalam Tin-Bronzes dengan tujuan untuk memperbaikai sifat mekanik dari bronze tersebut, disamping itu juga dapat memperbaiki sifat mampu cor. Unsur Nickel pada Bronze ini akan bersenyawa dengan seng sehingga akan menghasilkan paduan yang keras yang disebut “Nickel Gunmetals”.
Paduan dengan kadar Nickel yang tinggi dapat akan tergambarkan pada diagram keseimbangan karena, proses pelarutan akan terjadi jika dapat dilakukan pelarutan melalui proses pengecoran. Pemanasan dengan Temperatur 7600C yang diikuti dengan Quenching dan dilanjutkan dengan pemanasan pada temperature 3000C setiap jam tegangan dan kekerasannya akan meningkat.
Nickel Bronzes memiliki sifat ketahanan aus dan korosi serta dapat mempertahankan kekerasannya pada berbagai perubahan Temperatur.
Nickel Bronzes digunakan sebagai bahan dalam pembuatan Valve serta berbagai komponen boiler feef water. Aluminium Bronzes kadar Tembaga yang lebih besar diberikan pada saat akhir pencampuran Copper-Aluminium. Dari diagram keseimbangan dapat terindikasi bahwa kadar Aluminium yang lebih tinggi dari 9,4 % akan masuk kedalam larutan padat (Solid Solution) tidak akan meningkat dengan penambahan derajat pemanasan akan tetapi malah akan turun jika Temperatur melebihi 5650C.
Jika kadar Aluminium lebih besar dari 7,5 % dan Temperatur pemanasannya melebihi 5650C akan memunculkan phase kedua yang disebut Phase β dan ketika kadar Aluminium melebihi 9,4 % dengan pendinginan lambat , maka akan terbentuk larutan padat (Solid Solution) yakni phase α + γ . Jika paduan ini didinginkan sedikit lebih lambat seperti dilakukannya pengetokan pada cetakan (Mould) maka akan memperlambat pemadatan pada perhentian dari phase β tidak akan terjadi dan akan menghasilkan struktur “tua” , namun jika diberi penambahan sedikit unsur besi maka akan memperlambat perhentian phase β dengan memperoleh hasil yang sama.
Pada diagram keseimbangan ini juga (Gambar 1.11) mengindikasikan temperature dimana perhentian phase β tergantung pada kadar Aluminium dan menjangkau nilai minimum apabila kadar Aluminium mencapai 11,8 %.
Bagian dari diagram keseimbangan dari paduan Copper- Aluminium mirip dengan diagram Besi Carbon (FeC), dan paduan dengan kadar Aluminium yang tinggi dapat di-quenching dengan menghasilkan struktur yang mirip dengan Martensite (lihat heat treatment) dengan sifat yang sangat keras dan rapuh juga mirip dengan sifat baja. Paduan ini juga dapat di Temper jika diperlukan sifat medium.
α-Aluminium Bronzes ; Paduan dari jenis ini biasanya mengandung kadar Aluminium antara 4% dan 7% serta dapat di-annealing untuk mendapatkan sifat yang lunak dan ulet dan akan mengeras dan menegang stelah proses pengerjaan dingin. Duplex Aluminium Bronzes Paduan ini mengandung kadar Alumunium antara 9 % sampai 10 % dengan 2 % Besi untuk menghambat perhentian phase β. Paduan pada kelompok ini digunakan secara khusus dalam pengecoran dengan cetakan pasir (Lihat Sand Casting) atau grafity die-Casting serta tidak sesuai untuk Pressure die Casting karena memiliki derajat pemadatan yang kecil.
Duplex Aluminium Bronzes digunakan sebagai bahan cor untuk pembuatan rumah pompa, bagian-bagian Valve, roda gigi dan rack. Secara umum Aluminium Bronzes memiliki sifat sifat tahan korosi dimana terdapatnya lapisan film Alumina yang terbentuk dibagian permukaan karena adanya unsur Aluminium serta dapat mempertahankan sifat mekaniknya pada temperature tinggi.