Механические и литейные свойства специальных литейных латуней
| Марка латуни | Механические свойства при литье в кокиль | Литейные свойства | |||
| sВ, МПа | δ, % | КСU, МДж/м2 | Жидкотекучесть, см | Линейная усадка, % | |
| ЛЦ30А3 | 390 | 15 | - | - | - |
| ЛЦ23А6Ж3Мц2 | 710 | 7 | - | - | - |
| ЛЦ16К4 | 340 | 15 | 1,2 | 80 | 1,7 |
| ЛЦ38Мц2С2 | 340 | 10 | 0,7 | - | 1,8 |
| ЛЦ40Мц3Ж | 490 | 10 | - | 60 | 1,6 |
| ЛЦ40С | 215 | 20 | 0,26 | 51 | 2,2 |
| Л40Мц1,5 | 370 | 20 | - | - | - |
| ЛЦ40Мц3А | 440 | 15 | - | - | - |
Бронзы
Бронзами называют сплавы меди с оловом, с алюминием, кремнием, бериллием и другими элементами, то есть все сплавы меди, кроме латуней и медно-никелевых сплавов. По основным легирующим элементам их подразделяют на оловянные, алюминиевые, бериллиевые, свинцовые, кремнистые и т.д.
Бронзы маркируют буквами Бр, после чего указывают основные легирующие элементы и их содержание в сплаве, так же как для латуней. Цинк в бронзах маркируют буквой Ц, фосфор – Ф, бериллий – Б, хром – X. Так, деформируемая бронза БрАЖМц10-3-1,5 легирована 10 % А1, 3 % Fe и 1,5 % Мn; остальное – медь. Если составы литейной и деформируемой бронз перекрываются, то в конце марки литейной латуни стоит буква Л, например БрА9Ж3Л.
Оловянные бронзы
Оловянные (или другое часто встречающеё наименование оловянистые) бронзы применяют с древнейших времен, и они хорошо освоены промышленностью. Их структура определяется диаграммой состояния Сu-Sn (рис. 1.10). На основе меди образуется α-твёрдый раствор с большой областью гомогенности. С понижением температуры растворимость несколько увеличивается от 13,5 при 798 °С до 15,8 % Sn в интервале температур 590¸520 °С. При дальнейшем понижении температуры растворимость олова в меди уменьшается, особенно сильно ниже 400 °С. Промежуточные β-, γ- и ε-фазы относятся к соединениям электронного типа с электронной концентрацией 3/2, 21/13 и 7/4 соответственно. В классификации Юм-Розери δ-фазe соответствует обозначение γ.
|
|
|
Рис. 1.10. Диаграмма состояния системы Cu-Sn
В сплавах системы Сu-Sn развивается значительная дендритная (внутрикристаллическая) ликвация, вследствие чего в производственных условиях неравновесная β-фаза появляется при концентрациях более 6¸8 % Sn вместо 13,5 % по диаграмме состояния. При последующем охлаждении она испытывает эвтектоидный распад β→α+γ, который затем сменяется эвтектоидным превращением γ→α+δ. Эвтектоидный распад β- и γ-фаз происходит быстро, и обычно они не фиксируются при комнатной температуре. Эвтектоидное превращение δ→α+ε, напротив, протекает очень медленно, и δ-фаза сохраняется до комнатной температуры даже при довольно медленном охлаждении. В производственных условиях сплавы ведут себя так, как если бы растворимость олова в меди была постоянной и не менялась с температурой (см. пунктир на рис. 1.10).
|
|
|
Структура оловянных бронз однофазного и двухфазного типа показана на рис. 1.11.
А б
Рис. 1.11. Структура оловянных бронз с 5 (а) и 10% Sn (б):
а – ´ 200; б – ´ 1000
Бронзы отличаются невысокой жидкотекучестью из-за большого интервала кристаллизации. По этой же причине в бронзе не образуется концентрированная усадочная раковина, а возникает рассеянная мелкая пористость. Линейная усадка у оловянных бронз очень невелика и составляет 0,8 % при литье в песчаную форму и 1,4 % при литье в кокиль. Указанные свойства бронз облегчают получение отливок, от которых не требуется высокая герметичность.
Бронзы с литой структурой обладают невысокой пластичностью, что обусловлено включениями твердой δ-фазы. В то же время включения твёрдого эвтектоида обеспечивают высокую стойкость бронз против истирания. Поэтому оловянные бронзы с достаточно высоким содержанием эвтектоида являются отличным антифрикционным материалом.
|
|
|
Для повышения пластичности бронзы гомогенизируют при 700¸750 °С.
Пластичность бронз начинает резко снижаться при содержании олова более 8 %, когда в структуре появляется значительное количество δ-фазы. Временное сопротивление разрыву бронз повышается с увеличением содержания олова до 24 %, но при больших концентрациях резко снижается. Из-за появления слишком большого количества δ-фазы сплавы становятся хрупкими.
Оловянные бронзы по коррозионной стойкости в морской воде превосходят медь и медно-цинковые сплавы.
В оловянные бронзы часто вводят фосфор. Фосфор, во-первых, раскисляет медь и уменьшает содержание водорода в расплаве; во-вторых, повышает прочностные свойства; в-третьих, улучшает жидкотекучесть бронз и позволяет получать отливки сложной формы с тонкими стенками, в частности качественное художественное литье. Фосфор в бронзах с небольшим количеством олова повышает сопротивление износу из-за появления в структуре твёрдых частичек фосфида меди Сu3Р. Однако фосфор ухудшает технологическую пластичность бронз, поэтому в деформируемые сплавы вводят не более 0,5 % Р.
Оловянные бронзы легируют цинком в больших количествах, но в пределах растворимости. При таких содержаниях цинк благоприятно влияет на свойства оловянных бронз:
|
|
|
1) снижает склонность бронз к ликвации и повышает жидкотекучесть, поскольку он уменьшает температурный интервал кристаллизации сплавов;
2) способствует получению более плотного литья;
3) раскисляет расплав и уменьшает содержание в нем водорода;
4) улучшает прочностные свойства бронз.
Никель повышает прочностные свойства и улучшает пластичность и деформируемость бронз, повышает их коррозионную стойкость, плотность, уменьшает ликвацию. Бронзы с никелем термически упрочняются закалкой и старением. Свинец повышает жидкотекучесть и плотность бронз, их антифрикционные свойства.
Естественно, желательно применять дешевые, недефицитные легирующие элементы. По этой причине в литейных бронзах стремятся уменьшать содержание олова за счет дополнительного легирования другими элементами.
По назначению оловянные бронзы можно разделить на несколько групп (табл. 1.3).
Первая группа – литейные стандартные бронзы, предназначенные для получения разных деталей машин методами фасонного литья. К этим бронзам, помимо высоких литейных свойств, предъявляются следующие требования: а) хорошая обрабатываемость резанием; б) высокая плотность отливок; в) достаточная коррозионная стойкость; г) высокие механические свойства.
Вторая группа – литейные нестандартные бронзы ответственного назначения, обладающие высокими антифрикционными свойствами и хорошим сопротивлением истиранию. Эти сплавы применяют для изготовления подшипников скольжения и других деталей, работающих в условиях трения. Наибольшей прочностью в сочетании с высокими антифрикционными свойствами обладает бронза БрО10Ф1, что обусловлено высоким содержанием олова и легированием фосфором.
Третья группа – деформируемые бронзы, которые отличаются от литейных более высокой прочностью, вязкостью, пластичностью, сопротивлением усталости. Основные легирующие элементы в деформируемых бронзах – это олово, фосфор, цинк и свинец, причем олова в них меньше, чем в литейных бронзах. Деформируемые бронзы можно разделить на сплавы, легированные оловом и фосфором (БрОФ6,5-0,4; БрОФ6,5-0,15; БрОФ4-0,25), и сплавы, не содержащие фосфора (БрОЦ4-3 и БрОЦС4-4-2,5). Из этих бронз наилучшая обрабатываемость давлением у бронзы БрОЦ4-3. Бронза БрОЦС4-4-2,5, содержащая свинец, совсем не обрабатывается давлением в горячем состоянии из-за присутствия в ней легкоплавкой эвтектики. Эта бронза предназначена для изготовления деталей, работающих в условиях трения, и поэтому легирована свинцом.
Таблица 1.3
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 376; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!