HomeЦветные металлы и сплавы › Сплавы меди с оловом — бронза оловянная. Сплавы меди с алюминием-бронза алюминиевая

Сплавы меди с оловом — бронза оловянная. Сплавы меди с алюминием-бронза алюминиевая

Сплавы меди с оловом - бронза оловянная. Сплавы меди с алюминием-бронза алюминиеваяСплавы меди с такими элементами, как Sn, Al, Si, Be и некоторыми другими, называют бронзами с прилагательным, указывающим на второй компонент. Таким образом, сплавы с оловом называются оловянными  бронзами.

 

Как и в предыдущей системе, при всей сложности диаграммы в целом, практический интерес представляют начальные области со стороны меди: область одного твердого раствора, обозначаемого буквой а, распространяющаяся до 16% Sn (линия насыщения BFF0), и лежащие за этой линией области с двумя фазами и превращениями, из которых наиболее важным является эвтектоидное, происходящее на линии FEG; здесь твердый Т-раствор распадается в эвтектоидную смесь по реакции

1 = a -f- 8.

эвтектоид

8-фаза соответствует содержанию ~32% Sn и по природе своей представляет химическое соединение Cu4Sn (или Cu31Sn8).

Ввиду того, что сплавы этой системы дают большое разнообразие состояний и структур в зависимости от условий (скорости) охлаждения, на фиг. 214 приведены\’ линии троякого рода .соответственно превращениям, происходящим в разных условиях:

 

1) сплошные линии (ABFF0, ACDHKM, FEG и др.) отвечают превращениям и границам областей, получающихся в условиях весьма медленного охлаждения или длительного, практически выполняемого отжига; эти линии представляют обычную диаграмму состояний, соответствующую равновесию сплавов, осуществляемому в практике;

 

2) линии, проведенные жирным пунктиром (Abff0, ЬВ, fF), отвечают превращениям и границам фаз, получаемых в обычных условиях отливки сплавов в холодные формы, т. е. при ускоренном охлаждении сплавов и получения их в неравновесном состоянии;

 

3) линии, проведенные тонким пунктиром (Fde, dmn), отвечают превращениям и границам, получаемым в условиях чрезвычайно длительных выдержек (отжига в течение тысяч часов) после обработки сплавов давлением; такие условия в практике обычно не осуществляются, и состояния и структуры, соответствующие этим превращениям, в обычных условиях использования сплавов не наблюдаются.

 

Учитывая сделанные замечания, рассмотрим состояния и структуры технических оловянных бронз в связи с диаграммой состояний, приведенной на фиг. 214.

Структура оловянных бронз, а-бронза должна иметь такой же -вид, как а-латунь, т. е. дендритную структуру твердого раствора в неравновесном состоянии (в литых необработанных образцах; см. фиг. 208) или зернистую (полиэдрическую) после отжига (см. фиг. 209). При этом здесь также после предварительной деформации и рекристаллизации (отжига) в зернах — полиэдрах наблюдаются двойники (см. фиг. 210).

 

Если же по составу бронза заходит за предел насыщения (>16% Sn), то в условиях равновесия (соответственно сплошным линиям диаграммы фиг. 214), кроме а-фазы должны наблюдаться участки эвтектоида (а + §) в большем или меньшем количестве, в зависимости от содержания Sn. В практических же условиях охлаждения отливок из бронзы легко могут получаться неравновесные состояния, и тогда структура сплавов будет согласовываться с диаграммой, показанной жирным пунктиром.

 

Здесь в сплавах, относящихся к области а уже при содержании Sn более 7-8% благодаря очень большой ликвации, последние порции жидкости (остаточного раствора) по концентрации переходят за предел насыщения bff0 и при относительно быстром затвердевании дают участки второй фазы р, переходящей при дальнейшем охлаждении в фазу Т; последняя же распадается, в свою очередь, в эвтектоид (а + 8) при 520°. Поэтому в структуре указанных бронз вместо одной а-фазы наблюдаются еще эвтектоидные участки.

 

На фиг. 215 показана подобная структура бронзы с 10% Sn; на фоне а-фазы с дендритной структурой ясно различаются островки пестрого эвтектоида (а + 8)- Поскольку участки эвтектоида в таких сплавах неравновесны, постольку они могут быть уничтожены или уменьшены путем диффузионного отжига (гомогенизации, см. § 91).

Свойства оловянных бронз. Свойства этих сплавов, в целом, определяются свойствами составляющих их фаз и дают картину изменений, аналогичную латуням: в области одной а-фазы наблюдается небольшое увеличение прочности и твердости; пластичность же растет до некоторого максимума (около 5% Sn) и далее быстро снижается. Только здесь влияние олова более интенсивно, чем цинка в латунях, и возрастание твердости и прочности с каждым процентом Sn значительнее.

 

Кроме того, благодаря отмеченной большой ликвации и легкому получению неравновесных эвтектоидных участков в а-сплавах замечается очень сильное падение пластичности уже начиная от 7-8% Sn, при одновременном сильном возрастании твердости и прочности. Поэтому отливки из таких бронз уже не подвергают прокатке, а используют как литейный материал.

Оловянная бронза раньше имела весьма широкое распространение благодаря высоким литейным качествам — жидкотекучести, малой усадке, а также благодаря прочности, твердости, стойкости против коррозии и красивому желтоватому цвету. Укажем на изготовление монет и медалей из обрабатываемой бронзы с 5% Sn, которая поэтому и называлась монетной или медальной. Далее, известна пушечная бронза, из которой раньше изготовлялись пушки. Она содержала около 10% Sn и относилась к литейному материалу, поскольку содержала обычно значительное количество эвтектоида.

 

В настоящее время можно встретить отливки с таким же или еще большим содержанием Sn, которые обычно называют машинной бронзой. В частности, подобную бронзу, содержащую даже до 14-16.% Sn, иногда .применяют как антифрикционную — подшипниковую. Но, вообще, вследствие дефицитности и дороговизны олова в технике стремятся заменять оловянную бронзы другими сплавами (см. ниже), поэтому не введены в стандарт машинные бронзы типа пушечной (марки БрОЮ)1 и др.

В стандарт введены марки сложных бронз, содержащих небольшие количества олова и ряд других элементов.

Например: марка БрОЦСН 3-7-5-1 — оловянно-цинково-свинцовая с никелем, содержащая всего 3% Sn. Эта марка может быть как обрабатываемой (пластичной), так и литейной, применяемой для художественного литья.

 

Существует довольно много марок подобного типа оловянных бронз, в которых добавки элементов, как Zn, Pb, Р и др., удешевляют сплав и придают улучшение главным образом его литейным свойствам.

 

Таким образом, оловянные бронзы в наших стандартах представляют собой преимущественно сложные (специальные) сплавы.

Сплавы меди с алюминием-бронза алюминиевая

Диаграмма состояний системы Си-А1 приведена на фиг. 216. Как и в рассмотренных раньше системах, практический интерес представляют начальные области, прилегающие к меди (а также к алюминию, которые рассмотрим дальше, § 166). Области, прилегающие к меди, отвечают сплавам, которые называются алюминиевыми бронзами.

Начальная область а-твердого раствора простирается до 9,8% А1 (предел насыщения — линия FF0).

 

Здесь а-бронзы являются однофазными.

За пределом насыщения а, т. е. свыше 9,8% А1, бронзы становятся двухфазными, причем вторая фаза — f (твердый раствор) при обыкновенной температуре включена в эвтектоид, получаемый при 535° (на линии FEG) в результате распада твердого раствора по реакции.

 

Таким образом, двухфазные алюминиевые бронзы при высоких температурах содержат наряду с а вторую р-фазу,1 а при низких температурах — эвтектоид (а + Т).

Структура а-бронз совершенно такая же, как а-латуней и оловянных бронз. Структура же двухфазной бронзы с 10% А1 приведена на фиг. 217. На фоне светлой «-составляющей видны участки эвтектоида, весьма схожего по виду с пластинчатым перлитом.

 

Свойства алюминиевых бронз по мере изменения состава (% А1) изменяются аналогично латуням и оловянным бронзам, но более резко. На фиг. 218 показаны кривые изменения их механических свойств соответственно диаграмме состояний.

 

Твердость (Яв), прочность (о-,) и пластичность (5) быстро растут, причем только  однозначно растет по мере увеличения содержания А1; пластичность же достигает максимума при 5% А1, после чего быстро снижается и становится ничтожной при содержании А1 свыше 12%, когда преобладает хрупкая Т-фаза.

 

В связи с этим и ад растет и достигает максимума при содержании А1 около 10-11%, а затем снижается в силу возрастания хрупкости сплава. Поэтому в практике из двухфазных бронз применяют бронзы, содержащие не более 11 % А1, а из однофазных наиболее употребительными являются бронзы с 5% А1, наиболее пластичные, которые в практике можно также назвать монетной или медальной бронзой, заменяющей соответствующую оловянную.

 

Марка такой бронзы обозначается: БрА5. Она представляет пример обрабатываемой («нахолоду») алюминиевой бронзы. Двухфазная же бронза марки БрАЮ является примером литейного сплава, отличающегося повышенной твердостью (>Ю0 Яв), прочностью (~65 кг/мм2) и достаточной пластичностью (8 -15%). Механическая обработка давлением в нем применяется лишь горячая (>600°).

 

Следует также отметить, что механические свойства этой бронзы могут быть существенно изменены закалкой и отпуском аналогично изменениям, наблюдаемым при подобных операциях в стали, причем структура закаленного сплава здесь весьма сходна с игольчатой структурой мартенсита.

 

Конечно, и в алюминиевых бронзах широко используется легирование, т. е. добавка других элементов с образованием сложных бронз. Укажем, например, на такие марки:

БрНА14-3, называемая в практике «куниаль А» и идущая на фасонное литье ответственного назначения вместо оловянной бронзы;

БрАЖ9-4с9% А1 и 4% Fe, представляющая как литейный, так и обрабатываемый сплав.

 

Литейные свойства алюминиевой бронзы удовлетворительны, но все-таки усадка в ней более значительна, чем в оловянной бронзе и, кроме того, в ней часто получается сниженная жидкотекучесть вследствие загрязнений жидкого металла окислом алюминия.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.