Сплави міді з оловом - бронза олов'яна. Сплави міді з алюмінієм-бронза алюмінієва

Наши партнеры ArtmMisto

Сплави міді з такими елементами, як Sn, Al, Si, Be і деякими іншими, називають бронзами з прикметником, що вказує на другий компонент. Таким чином, сплави з оловом називаються олов'яними бронзами.

Як і в попередній системі, при всій складності діаграми в цілому, практичний інтерес представляють початкові області з боку міді: область одного твердого розчину, що позначається буквою а, поширювана до 16% Sn (лінія насичення BFF0), і що лежать за цією лінією області з двома фазами і перетвореннями, з яких найбільш важливим є евтектоїдна, що відбувається на лінії FEG; тут твердий Т-розчин розпадається в евтектоїдних суміш по реакції

1 = a -f- 8.

евтектоід

8-фаза відповідає змісту ~ 32% Sn і за своєю природою являє хімічну сполуку Cu4Sn (або Cu31Sn8).

З огляду на те, що сплави цієї системи дають велику різноманітність станів і структур в залежності від умов (швидкості) охолодження, на фіг. 214 наведені \ 'лінії троякого роду .соответственно перетворенням, що відбуваються в різних умовах:

1) суцільні лінії (ABFF0, ACDHKM, FEG і ін.) Відповідають перетворенням і кордонів областей, які утворюються в умовах досить повільного охолодження або тривалого, практично виконується відпалу; ці лінії являють звичайну діаграму станів, відповідну рівноваги сплавів, що здійснюється в практиці;

2) лінії, проведені жирним пунктиром (Abff0, ЬВ, fF), відповідають перетворенням і кордонів фаз, одержуваних в звичайних умовах виливки сплавів в холодні форми, т. Е. При прискореному охолодженні сплавів і отримання їх в нерівноважному стані;

3) лінії, проведені тонким пунктиром (Fde, dmn), відповідають перетворенням і кордонів, отриманим в умовах надзвичайно тривалої витримки (відпалу протягом тисяч годин) після обробки сплавів тиском; такі умови в практиці зазвичай не здійснюються, і стану і структури, які відповідають цим перетворенням, в звичайних умовах використання сплавів не спостерігаються.

З огляду на зроблені зауваження, розглянемо стану і структури технічних олов'яних бронз в зв'язку з діаграмою станів, наведеної на фіг. 214.

Структура олов'яних бронз, а-бронза повинна мати такий же -від, як а-латунь, т. Е. Дендритну структуру твердого розчину в нерівноважному стані (в литих необроблених зразках; см. Фіг. 208) або зернисту (поліедріческіх) після відпалу ( см. фіг. 209). При цьому тут також після попередньої деформації і рекристалізації (відпалу) в зернах - Поліедр спостерігаються двійники (див. Фіг. 210).

Якщо ж за складом бронза заходить за межу насичення (> 16% Sn), то в умовах рівноваги (відповідно суцільним лініях діаграми фіг. 214), крім а-фази повинні спостерігатися ділянки евтектоіда (а + §) в більшій чи меншій кількості, в залежно від змісту Sn. У практичних же умовах охолодження виливків з бронзи легко можуть виходити нерівноважні стану, і тоді структура сплавів буде узгоджуватися з діаграмою, показаною жирним пунктиром.

Тут в сплавах, що відносяться до області а вже при вмісті Sn більше 7-8% завдяки дуже великий ликвации, останні порції рідини (залишкового розчину) по концентрації переходять за межу насичення bff0 і при відносно швидкому затвердінні дають ділянки другої фази р, переходить при подальшому охолодженні в фазу Т; остання ж розпадається, в свою чергу, в евтектоід (а + 8) при 520 °. Тому в структурі зазначених бронз замість однієї а-фази спостерігаються ще евтектоїдні ділянки.

На фіг. 215 показана подібна структура бронзи з 10% Sn; на тлі а-фази з дендритних структурою ясно розрізняються острівці строкатого евтектоіда (а + 8) - Оскільки ділянки евтектоіда в таких сплавах нерівноважні, остільки вони можуть бути знищені або зменшені шляхом дифузійного відпалу (гомогенізації, див. § 91).

Властивості олов'яних бронз. Властивості цих сплавів, в цілому, визначаються властивостями складових їх фаз і дають картину змін, аналогічну латуням: в області однією а-фази спостерігається невелике збільшення міцності і твердості; пластичність ж зростає до деякого максимуму (близько 5% Sn) і далі швидко знижується. Тільки тут вплив олова більш інтенсивно, ніж цинку в латунях, і зростання твердості і міцності з кожним відсотком Sn значніше.

Крім того, завдяки зазначеній великий ликвации і легкому отриманню нерівноважних евтектоїдних ділянок в а-сплавах помічається дуже сильне падіння пластичності вже починаючи від 7-8% Sn, при одночасному сильному зростанні твердості і міцності. Тому виливки з таких бронз вже не піддають прокатці, а використовують як ливарний матеріал.

Олов'яне бронза раніше мала досить широке поширення завдяки високим ливарним якостям - жидкотекучести, малої усадки, а також завдяки міцності, твердості, стійкості проти корозії і красивому жовтуватого кольору. Зазначимо на виготовлення монет і медалей з оброблюваної бронзи з 5% Sn, яка тому і називалася монетної або медальній. Далі, відома гарматна бронза, з якої раніше виготовлялися гармати. Вона містила близько 10% Sn і ставилася до ливарному матеріалу, оскільки містила зазвичай значна кількість евтектоіда.

В даний час можна зустріти виливки з таким же або ще більшим вмістом Sn, які зазвичай називають машинної бронзою. Зокрема, подібну бронзу, що містить навіть до 14-16.% Sn, іноді Застосовується як антифрикційні - подшипниковую. Але, взагалі, внаслідок дефіцитності і дорожнечі олова в техніці прагнуть замінювати олов'яну бронзи іншими металами (див. Нижче), тому не введені в стандарт машинні бронзи типу гарматної (марки БрОЮ) 1 і ін.

У стандарт запроваджено марки складних бронз, що містять невеликі кількості олова і ряд інших елементів.

Наприклад: марка БрОЦСН 3-7-5-1 - олов'яно-цинково-свинцева з нікелем, що містить усього 3% Sn. Ця марка може бути як оброблюваної (пластичної), так і ливарної, застосовуваної для художнього лиття.

Існує досить багато марок подібного типу олов'яних бронз, в яких добавки елементів, як Zn, Pb, Р і ін., Здешевлюють сплав і надають поліпшення головним чином його ливарним властивостям.

Таким чином, олов'яні бронзи в наших стандартах є переважно складні (спеціальні) сплави.

Сплави міді з алюмінієм-бронза алюмінієва

Діаграма станів системи Сі-А1 приведена на фіг. 216. Як і в розглянутих раніше системах, практичний інтерес представляють початкові області, прилеглі до міді (а також до алюмінію, які розглянемо далі, § 166). Області, що прилягають до міді, відповідають металам, які називаються алюмінієвими бронзами.

Початкова область а-твердого розчину простягається до 9,8% А1 (межа насичення - лінія FF0).

Тут а-бронзи є однофазними.

За межею насичення а, т. Е. Понад 9,8% А1, бронзи стають двофазними, причому друга фаза - f (твердий розчин) при звичайній температурі включена в евтектоід, одержуваний при 535 ° (на лінії FEG) в результаті розпаду твердого розчину по реакції.

Таким чином, двофазні алюмінієві бронзи при високих температурах містять поряд з а другу р-фазу, 1 а при низьких температурах - евтектоід (а + Т).

Структура а-бронз абсолютно така ж, як а-латуні і олов'яних бронз. Структура ж двухфазной бронзи з 10% А1 приведена на фіг. 217. На тлі світлої «-складати видно ділянки евтектоіда, вельми схожого по виду з пластинчастим перлітом.

Властивості алюмінієвих бронз у міру зміни складу (% А1) змінюються аналогічно латуням і олов'яним бронзам, але більш різко. На фіг. 218 показані криві зміни їх механічних властивостей відповідно діаграмі станів.

Твердість (Яв), міцність (о-,) і пластичність (5) швидко ростуть, причому тільки однозначно зростає в міру збільшення вмісту А1; пластичність ж досягає максимуму при 5% А1, після чого швидко знижується і стає нікчемною при утриманні А1 понад 12%, коли переважає тендітна Т-фаза.

У зв'язку з цим і пекло зростає і досягає максимуму при вмісті А1 близько 10-11%, а потім знижується в силу зростання крихкості сплаву. Тому в практиці з двофазних бронз застосовують бронзи, що містять не більше 11% А1, а з однофазних найбільш вживаними є бронзи з 5% А1, найбільш пластичні, які в практиці можна також назвати монетної або медальній бронзою, що замінює відповідну олов'яну.

Марка такий бронзи позначається: БрА5. Вона являє приклад оброблюваної ( «нахолоду») алюмінієвої бронзи. Двофазна ж бронза марки БрАЮ є прикладом ливарного сплаву, що відрізняється підвищеною твердістю (> Ю0 Яв), міцністю (~ 65 кг / мм2) і достатньою пластичністю (8 -15%). Механічна обробка тиском в ньому застосовується лише гаряча (> 600 °).

Слід також зазначити, що механічні властивості цієї бронзи можуть бути істотно змінені загартуванням і відпусткою аналогічно змінам, які спостерігаються при подібних операціях в стали, причому структура загартованого сплаву тут вельми схожа з голчастою структурою мартенситу.

Звичайно, і в алюмінієвих бронзах широко використовується легування, т. Е. Добавка інших елементів з утворенням складних бронз. Зазначимо, наприклад, на такі марки:

БрНА14-3, звана в практиці «куніаль А» і йде на фасонне лиття відповідального призначення замість олов'яної бронзи;

БрАЖ9-4с9% А1 і 4% Fe, що представляє як ливарний, так і обробляється сплав.

Ливарні властивості алюмінієвої бронзи задовільні, але все-таки усадка в ній більш значна, ніж в олов'яної бронзи і, крім того, в ній часто виходить знижена вологотекучість внаслідок забруднень рідкого металу оксидом алюмінію.