Добро пожаловать!
логин *:
пароль *:
     Регистрация нового пользователя

История металлопроизводства Южного Зауралья в эпоху бронзы Страница - 11

При введении в медь железа в концентрации 2,5-4 % температура рекристаллизации металла повышается на 150-200 °С, повышается также твердость металла [Сучков, 1967, с. 15]. В литом состоянии примеси железа измельчают дендритную структуру, которая при 0,5 % Бе становится тонкодисперсной, а при 2 % появляется измельченная структура с перебитыми расчлененными дендритами [Смирягин, 1956, с. 260].

Оловянные бронзы

Оловянные бронзы обладают прекрасными механическими качествами: высокой твердостью и прочностью, хотя с повышением содержания олова понижается пластичность. Сплавы Си-Бп имеют также хорошие литейные свойства, что определяется прежде всего исключительно малой усадкой (менее 1 %), в то время как усадка латуней и чугуна около 1,5 %, а сталей — более 2 % [Гуляев, 1977, с. 612-613]. Незначительная объемная усадка — наименьшая в сплавах — позволяет получать сложное фасонное литье с резкими переходами от тонких сечений к толстым. Оловянные бронзы из-за большого температурного интервала затвердевания дают не концентрированную усадочную раковину, как в меди, а рассеянную усадочную пористость, равномерно распределенную по всему сечению отливки [Смирягин, 1956, с. 255].

В связи с тем что в современной промышленности оловянные бронзы используются ограниченно, в технической литературе содержатся лишь общие сведения о структурах бронз [Дьюс, 1932; Бронзы оловянистые, 1932; Шиммель, 1933; Сучков, 1967]. Подробные данные приведены в работе И. Г. Равич, которая изготовила эталоны оловянных бронз различного состава в литом и деформированном состоянии. Составленный ею атлас микроструктур предоставляет возможность сопоставления с микроструктурами древнего металла [Равич, 1983, с. 136-143].

Бронзы, содержащие до 5 % олова, в литом состоянии представляют собой неоднородный раствор а-фазы с дендритным строением. Причиной образования неравновесного состояния, определяющего дендритную ликвацию, является замедленность процессов диффузии при широком интервале температур затвердевания сплавов [Смирягин, 1956, с. 252]. С увеличением содержания олова (свыше 5-6 %) в межосных пространствах твердого раствора появляются включения эвтектоида а+Си31Бп8 [Туркин, Румянцев, 1947, с. 201-202]. Включения эвтектоида имеют сероголубой цвет, отличаются характерными извилистыми очертаниями и дифференцированностью строения. По мере повышения содержания олова в сплаве количество включений возрастает. В результате сопоставления исследуемых образцов с эталонами микроструктур литых бронз можно определить содержание олова с точностью до нескольких процентов [Равич, 1983, рис. 2].

Сплавы, застывавшие в глиняной форме с замедленной скоростью охлаждения, обнаружили крупные дендритные ячейки размером 80-150 микрон [Там же, с. 138]. Кристаллы вследствие быстрого охлаждения и ограниченного времени для их роста при значительном количестве центров кристаллизации не получают должного развития.

В наблюдаемых микроструктурах обычно встречаются включения свинца, висмута, сернистой меди. Характер их расположения и влияния на свойства сплавов идентичны поведению включений в меди. Следует только отметить, что в присутствии олова вредное влияние свинца и висмута на красноломкость металла усиливается. Цинк в концентрации 5-10 % в оловянных бронзах переходит в твердый раствор и не оказывает существенного влияния на структуру [Бочвар, 1940, с. 285; Гуляев, 1977, с. 613]. Железо также растворяется в медно-оловянных сплавах, но при введении его в количестве 2,5-4 % температура литья и рекристаллизации повышается на 150-200 °С с одновременным увеличением твердости металла. При этом железо изменяет структуру бронз, которая становится измельченной с перебитыми, как бы расчлененными дендритами [Бронзы оловянистые, 1932, с. 61; Смирягин, 1956, с. 260].

С целью устранения недостатков литой структуры изделия подвергают специальным гомо-генезационным отжигам. Процесс устранения ликвационной неоднородности с соответствующим отжигом в практике термообработки принято называть гомогенизацией [Новиков, Захаров, 1962, с. 26-27; Лившиц, 1971, с. 349]. Основные структурные изменения при гомогенизации состоят в выравнивании состава твердого раствора в результате диффузии. При отжиге обогащенная оловом фаза переходит в твердый раствор, дендриты исчезают, образуются полиэдры, рассасываются включения эвтектоида а+Си31Бп8. Сплав с такой выровненной структурой становится намного пластичнее. Основные параметры процесса гомогениации — температура нагрева и время выдержки при заданной температуре. Как показали данные экспериментов И. Г. Равич, при нагреве сплава с 10 % олова при температуре 600 °С в течение 15 мин включения эвтектоида исчезают. Часовой отжиг бронз, содержащих 2, 5 и 10 % олова, при температуре 700 °С приводит к полному исчезновению дендритной ликвации и эвтектоида [Равич, 1983, с. 140-141, рис. 8]. После проведения гомогенизационного отжига возрастает пластичность металлов и довольно легко совершается горячая ковка даже сплавов с 15-25 %.

 
  • Публикация расположена в следующей рубрике:
  •  

     

    Другие материалы по теме. Литература. История Беларуси.