Легирование бериллиевых бронз

Легирование бериллиевых бронз направлено на улучшение их свойств. В качестве легирующих элементов используют Ni, Co и Ti. Эти элементы подавляют прерывистый распад и замедляют непрерывный. Такое влияние никеля и кобальта связывают с тем, что эти элементы, имеющие меньший атомный радиус, чем медь, уменьшают период решетки α-раствора, что приводит к сохранению когерентности матрицы и выделений, т.е. к отностильной стабилизации γ'-фазы. Кроме того, Ni иTi могут образовывать соединения типа TiВе, Cu₃Тi, которые обеспечивают дополнительное упрочнение.

Таблица 2 – Типичные свойства бериллиевых бронз

Таблица 3 – Механические свойства бериллиевых бронз

[4]

Кремнистые бронзы

Предельная растворимость кремния в меди достаточно высока: 5,3% при температуре перитектического равновесия 852°С. С понижением температуры она уменьшается и при 20°С составляет около 3,5 %. Поскольку вторая фаза γ сильно уменьшает технологичность сплавов системы Cu-Si, то в кремнистые бронзы вводят не более 3%Si.

Таблица 4 – Химический состав (%) и назначение кремниевых деформируемых бронз(ГОСТ 18175–78)

Двойные сплавы системы Cu-Si не применяются. Среди кремнистых бронз наибольшее распространение получили бронзы, дополнительно легированные никелем и марганцем. Добавки этих элементов улучшают механические и коррозионные свойства кремнистых бронз.

В кремнемарганцовистой бронзе БрКМц3-1 добавка марганца (1,0–1,5% Мn) практически полностью находится в α-твердом растворе, поэтому полуфабрикаты из этого сплава упрочняющей термической обработке не подвергаются. В бронзе БрКМц3-1 имеется небольшое количество промежуточной фазы Mn₃Si, обладающей переменной растворимостью в медном α-растворе, поэтому сплав можно подвергать закалке и старению, но эффект от такой обработки небольшой и на практике не применяется.

Никель с кремнием образует соединение Ni₂Si, растворимость которого резко уменьшается с понижением температуры. Бронза БрКН1-3 относится к числу термически упрочняемых сплавов. Упрочнение при старении (450°С в течение 1 ч) после закалки с 850°С обеспечивает силицид Ni₂Si.

Технологические свойства

Кремниевые бронзы БрКМц3-1 и БрКН1-3 отличаются высокими пружинящими и антифрикционными свойствами, хорошей коррозионной стойкостью. Они технологичны: отлично обрабатываются давлением в горячем и холодном состояниях, хорошо свариваются с бронзой и сталью, легко паяются мягкими и твердыми припоями.

Полуфабрикаты из бронзы БрКМц3-1 в виде прутков, проволоки, полос, листов и лент различных размеров применяют в приборостроении, химическом и общем машиностроении, морском судостроении для изготовления пружин и пружинящих деталей, металлических сеток, антифрикционных деталей и т.д.

Таблица 5 – Технологические свойства и режимы обработки кремниевых бронз

Таблица 6 – Механические свойства

[5]

Алюминиевые бронзы

Рисунок 5 – Диаграмма состояния системы Cu-Al

Алюминиевые бронзы — это медные сплавы, в которых главным легирующим элементом является алюминий. Эти сплавы отличаются высокими механическими свойствами, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Во многих случаях они являются полноправными заменителями оловянных бронз. В промышленности применяются двух- и многокомпонентные сплавы. Многокомпонентные алюминиевых бронзы кроме алюминия содержат никель, железо и марганец.

Алюминиевые бронзы содержат до 11—12% Al. Согласно диаграмме состояния Cu-Al, сплавы, содержащие до 9,4 % Al, являются однофазными α-растворами. Высокотемпературная β-фаза является твердым раствором на основе соединения Cu₃Al электронного типа с электронной концентрацией 3/2. Эта фаза является аналогом β-фазы в латунях и имеет объемно центрированную кубическую решетку. Фаза β пластична, поэтому алюминиевые бронзы при горячей деформации нагревают в температурную область существования β-фазы. При температуре 565°С β-фаза претерпевает эвтектоидный распад β → α + γ₂, где γ₂ - твердый раствор на основе соединения Cu₉Al₄ с электронной концентрацией 21/13. Согласно диаграмме состояния Cu-Al, эвтектоидное превращение в алюминиевых бронзах происходит при содержании алюминия от 9,4 до 15,6%.

Таблица 7 – Химический состав (%, остальное Cu) и назначение безоловянных деформируемых бронз (ГОСТ 18175-78)

По данным ряда исследователей, в системе Cu-Al существует α₂-фаза, образующаяся по перитектоидной реакции α + γ₂ → α₂. Фаза α₂ изоморфна с αα-твердым раствором на основе меди и имеет кубическую решетку типа Mn_β (кубическая решетка с 20 атомами в элементарной ячейке).

Механические свойства

С увеличением содержания алюминия прочностные свойства бронз повышаются, достигая максимальных значений (σ_в = 600 МПа) при 10—11% Al, затем заметно снижается при 12% Al. Однофазные α-бронзы пластичны, хорошо обрабатываются давлением при высоких и низких температурах, но прочность их невелика. Например, у марки БрА7 в отожженном состоянии σ_в = 500 МПа, δ = 50 70%.

Фаза γ₂ имеет высокую твердость и ничтожно малую пластичность, поэтому двухфазные бронзы, содержащие эвтектоид (α + γ₂), отличаются более высокой твердостью и прочностью, но имеют пониженную пластичность. Двухфазные алюминиевые бронзы легко обрабатываются давлением в горячем состоянии с нагревом в однофазную область β. Из-за ликвационных явлений γ₂-фаза появляется в структуре сплавов при меньших концентрациях (начиная с 7,5—8 % Al), чем это следует из равновесной диаграммы состояния. Поэтому БрА7 - наиболее высоколегированный однофазный сплав.

Рисунок 6 – Влияние содержания алюминия на механические свойства отожженых алюминиевых бронз

Таблица 8 – Механические свойства деформируемых безоловянных бронз

Марка бронзы	E, кгс/мм2	σв кгс/мм2	δ,%	НВ
БрА5	12 000	36–44	60–70	55–65
		70–80	4–6	190–210
БрА7	12000	44–50	65–75	65–75
		95–103	2–4	200–220
БрАМц9–2	9200	40–50	20–40	110–130
		60–80	4–5	160–180
БрАЖ9–4	11600	40–50	35–45	100–120
		50–70	4–6	160–200
БрАЖМц10–3–1,5	10000	40–50	20–30	125–140
		60–70	9–12	160–200
БрАЖН10–4–4	11500	45–55	35–45	130–150
		75–83	9–15	180–220
*1 В числителе данные для мягкого состояния, а знаменателе – для твердого состояния. *2 Значения после закалки с 790° С и старения при 320° С. *3 Температура закалки. *4 Значения после закалки с 1000° С, деформации и старения при 450° С. *5 Температура старения. Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 151; Мы поможем в написании вашей работы! Поделиться с друзьями: ⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒ Мы поможем в написании ваших работ! . . © 2014-2024 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.021)