Изучение микроструктуры цветных сплавов

К медным сплавам промышленого применения относятся латуни и бронзы.

1.1. Латуни. Латунями называются сплавы меди с цинком. Они подразделяются на двойные (простые) и специальные (сложные). Двойные латунипредставляют собой двухкомпонентные сплавы меди с цинком. В специальные латуни для придания им определенных свойств помимо цинка вводят кремний, свинец, марганец, алюминий, олово, никель.

О фазовом составедвойных латунейможно судить по диаграмме состояния медь - цинк (рис. 1).

Практическое применение имеют латуни с содержанием цинка до 44 %. Двойные латуни могут быть однофазными (при содержании цинка менее 39 %) и двухфазными (при содержании цинка более 39 %).

Таким образом, однофазные а - латуни обладают хорошей пластичностью (8 = 40 %) и относительно невысокой прочностью σ_в до 294 МПа. Поэтому а - латуни Л63. Л68. Л70 используются в виде тонких листов, лент и других полуфабрикатов, из которых штампуются различные детали. латуни с более высоким содержанием меди имеют цвет золота и применяются для изготовления ювелирных и декоративных изделий. К ним относятся полутомпаки Л80. Л85 и томпаки Л90. Л96. Число в марке латуни соответствует содержанию меди.

Двухфазные латуни имеют большую прочностьσ =343 ... 412 МПа. но меньшую пластичность 5 = 20 %. Из латуни Л60 изготавливают трубы, штампованные детали.

Латуни сложные (специальные). В специальные латуни помимо цинка вводятся другие элементы. Например, свинец вводится для улучшения обрабатываемости резанием (автоматная латунь ЛС59 -1). олово - для повышения сопротивлениякоррозии в морской воде (морская латунь Л070 -1). алюминий и никель - для повышения механических свойств (латунь ЛАН59 - 3 - 2)

1.2. Бронзы. Бронзами называются сплавы меди с другими элементами (оловом, алюминием, свинцом, бериллием, кремнием, марганцем, сурьмой, никелем и др.). цинк может входить в составбронз в небольших количествах вместе с другими элементами, но не как основной легирующий элемент.

Бронзы оловянные. сплавы меди с оловом называются оловянными бронзами. На диаграмме медь - олово (рис. 2) область а - твёрдого раствора ограничена сплошными и пунктирными линиями. Сплошные линии относятся к равновесным сплавам, прошедшим после литья длительный отжиг а пунктирные - к литым неотожженным сплавам.

Как видно из диаграммы «медь - олово» (рис. 2). структура литой бронзы при содержании олова менее 8 % состоит из а - твёрдого раствора, который представляет собой твёрдый раствор замещения олова в меди с гранецентрированной кубической решеткой.

Бронзы алюминиевые. Сплавы меди с алюминием называются алюминиевыми бронзами. Практическое применение имеют сплавы меди с 5 -10 % алюминия, а также добавками железа, никеля, марганца. В соответствии с диаграммойсостояния медь - алюминий (рис. 3) бронзы при содержании алюминия менее 9.4 % состоят из а - твёрдого раствора, а при содержании алюминия более 9.4 % из а - твёрдого раствора и эвтектоида .

Алюминиевые бронзы превосходят оловянные по прочности и химической стойкости. Однофазные бронзы с 4 - 5% алюминия обладают максимальной пластичностью и невысокой прочностью. Двухфазные бронзы с 10% алюминия имеют максимальную прочность и низкую пластичность. При содержании алюминия более 10 % уменьшается прочность бронз. Поэтому наиболее часто применяются алюминиевые бронзы с 5 -10 % алюминия.

Алюминиевые бронзы кристаллизуются в узком интервале температур, поэтому обладают высокой жидкотекучестъю и дают концентрированную усадочную раковину.

Бронзы свинцовые. сплавы меди со свинцом называются свинцовыми бронзами. Из диаграммысостояния медь - свинец (рис. 4) видно, что свинец не растворяется в меди, и поэтому двойные свинцовые бронзы после затвердевания состоят из кристаллов меди и включений свинца. Вследствие широкого интервалакристаллизации (954 - 327 °С) и большой разницы в плотности меди и свинца свинцовые бронзы склонны к ликвации по плотности, которую можно предупредить ускоренным охлаждением отливок.

Значения механических характеристик у двойных свинцовых бронз невысоки. Для повышения механических характеристик и коррозионных свойств в свинцовые бронзы добавляют олово и никель.

2. АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Диаграммы состояния «алюминий - легирующий элемент (Л.Э.)» все одного типа: с ограниченной растворимостью в твёрдом состоянии с эвтектическим превращением (рис. 5).

Однофазные сплавы содержат Л.Э. в количестве, меньшем предела его растворимости при комнатной температуре. Они пластичны в холодном и горячем состоянии, не упрочняются термообработкой.

Если сплав содержит Л.Э. в количестве, большем его растворимости при комнатной температуре, но меньшем максимальной растворимости при высокой температуре, то появляется возможность получить пересыщенный твёрдый раствор. При этом сплавы остаются достаточно пластичными и могут упрочняться термической обработкой.

Если концентрация легирующего элемента превышает его максимальную растворимость в алюминии, то в структуре появляется эвтектика, что повышает жидкотекучесть сплава. Такие сплавы относятся к группе литейных.

3. МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Сплавы на основе магния обладают более высокими механическими свойствами - чем чистый магний. Повышение прочности достигается за счёт образования сложнолегированных твёрдых растворов и фаз в виде соединениймагния с вводимыми добавками.

В качестве легирующих добавок в магниевых сплавах используют: до 10 % алюминия. до 6 % цинка, до 2.5 % марганца, до 1.5 % циркония. Содержание Л.Э. ограничивается их растворимостью в магнии. растворимость эта снижается с уменьшением температуры, что позволяет применять для этих сплавов термическую обработку.

Малый удельный вес (до 1.8 г/см³) и относительно высокие механические свойства (200 - 360 МПа. 6 - 20 %) позволяют использовать магниевые сплавы в качестве конструкционных материалов в различных областях техники.

Способность магниевых сплавов гасить ударные нагрузки делает их хорошим материалом для деталей, подверженных сильным толчкам (колеса самолетов, артиллерийских орудий).

Литейные сплавы маркируются: МЛ5. МЛ10; деформируемые сплавы: МА1.МА14.