Металлография промышленных цветных металлов и сплавов
Мальцев М.В
Металлургия, 1970 г.
Многокомпонентные оловянистые бронзы
Литейныеоловянистыебронзы. Состав, механические свойства и применение промышленных литейных оловя-нистых бронз даны в табл. 36.
Большая часть оловянистых бронз применяется для производства отливок в земляные формы. При литье в землю отливки имеют крупнозернистое зональное строение и характеризуются повышенной междендритной пористостью.
Указанные недостатки в структуре бронз, как было показано в работе [98], можно устранить комплексным введением небольших добавок ванадия и бора (от 0,02 до 0,05% V и 0,03—0,04% В или титана и бора (0,05% Tiи 0,05% В) При введении этих добавок в расплаве образуются частицы тугоплавких боридов (химических соединений ванадия и титана с бором), которые служат зародышами при кристаллизации зерна бронзы. Изменения в структуре приводят к улучшению механических свойств бронзы. Некоторые данные по этому вопросу приведены на рис. 95.
Все промышленные бронзы по микроструктуре можно условно разделить на две группы, однофазные α-бронзы и двухфазные α + эвтектоид (α + б)
Бронзы, содержащие олово до 4—5%, являются однофазными и структура их состоит из α-твердого раствора сложного состава (в меди, кроме олова, растворены цинк, никель и другие элементы) Структура их подобна ранее рассмотренной на рис. 100, 101 и 102 атласа.
Бронзы, содержащие олова свыше 6%, по своей структуре относятся к двухфазным бронзам, причем количество эвтектои да будет увеличиваться с повышением содержания олова (рис. 106, 107 атласа)
Свинец, вводимый в бронзы, выделяется в элементарном ви де и хорошо обнаруживается на нетравленом шлифе.
Фосфор, присутствующий в некоторых марках бронз (Бр.ОФ10-1), частично растворяется в меди и, кроме этого, образует химическое соединение фосфид меди Сu3Р
При содержании фосфора 1% и выше в сплавах Cu-Sn-Pпоявляется тройная эвтектика (α + δ + Сu3Р) (см. рис. 107 атласа)
Оловянистыебронзы,обрабатываемыедавлением.
Оловянистые бронзы, обрабатываемые давлением, характеризуются более низким содержанием олова, чем бронзы, применяемые для литья. Состав, свойства и применение бронз указаны в табл. 37
Рассмотрим структуры некоторых наиболее типичных бронз.
Бронза Бр ОФ6,5-0,4 в литом виде имеет структуру состоящую из дендритов α-твердого раствора темные , эвтектоида (светлые двухфазные участки). Кроме этого, в незначительном количестве присутствует фосфид меди. После деформации и отжига эвтектоид и фаза Сu3Р растворяются и структура такой бронзы состоит из зерен α-раствора.
Бронза Бр ОФ4-0,25 после литья имеет структуру твердого раствора с включением фосфидов.
После деформации и отжига структура этой бронзы подобна структуре предшествующего сплава.
Бронза ОЦ-4-3 относится к однофазным α-бронзам и имеет структуру, свойственную твердым растворам.
Бронза ОЦС4-4-2,5 в основном по структуре аналогична только что рассмотренной бронзе и, кроме этого, содержит включения свинца.
Свинцовистые бронзы
Среди других медных сплавов свинцовистые бронзы выделяются своими хорошими антифрикционными свойствами. В связи с этим они находят широкое применение для высоконагруженных ответственных подшипников (опорные и шатунные подшипники мощных турбин, авиационных моторов, дизелей и других быстроходных машин), работающих при больших удельных давлениях 250—300 кГ/см2 и при повышенных окружных скоростях (8—10 м/сек) Кроме этого, свинцовистые бронзы имеют высокую теплопроводность в 4 раза большую, чем у оловянистой бронзы, и в 6 раз большую, чем у баббитов сплавов олова с сурьмой, допускают большой нагрев (до температур 300—320° С , что весьма важно для быстроходных машин. Состав промышленных марок свинцовистых бронз и их механические свойства даны в табл. 38.
В соответствии с составом все свинцовистые бронзы можно условно подразделить на две группы к первой группе относятся двойные бронзы с 30—35% свинца, ко второй легированные свинцовистые бронзы с присадками олова и никеля.
Добавки никеля и олова в основном входят в твердый раствор, повышая его механические и коррозионные свойства. Поэтому структуру двойных и более сложных свинцовистых бронз можно описать, руководствуясь двойной диаграммой состояния медь - свинец (рис. 96)
Только в случае высоколегированных оловом свинцовистых бронз (от 7% Snследует учитывать образование эвтектоида (α + δ) , свойственного высокооловянистым бронзам, и при разборе структуры этих бронз правильнее пользоваться тройной Диаграммой Сu-Pb-Sn.