278

Рис. 6. Латунь Л70: α - фаза с двойниками, x450

Рис. 7. Латунь ЛС59-I: α и β - фазы и включения свинца, x450

11

Рис. 8. Бронза оловянная Бр016: α - фаза и эвтектоид, х450

Рис. 9. Бронза БрАЖН10-4-4: α - фаза, эвтектоид и включения железа, х450 12

Тёмныеучасткидендритовα -твёрдогорастворабеднееоловом,светлыебо-

гаче оловом. Светлые участки в междендритном промежутке представляют собой соединение Cu31Sn8,входящее в состав эвтектоида, а тёмные участки

α - твёрдый раствор.

Благодаря наличию в структуре мягкого α - твёрдого раствора и твёрдых включений соединения Cu31Sn8 она обладает хорошими антифрикционными свойствами и используется как подшипниковый сплав.

АлюминиевожелезоникелеваябронзаБрАЖН10-4-4(10 %Al, 4% Fe, 4 % Ni, 82 % Cu).

БронзаБрАЖН10-4-4являетсядвухфазной,таккаксодержаниеалюминия

вней превосходит 9,4 % (см. рис. 3). Структура сплава (рис. 9) состоит из α - твёрдого раствора (светлые участки) и эвтектоида (α + γ) тёмного цвета. В состав этой бронзы введено 4 % железа для измельчения зерна и повышения механическихиантифрикционныхсвойств.Всвязистем,чтожелезовтвёрдом состоянии не растворяется в меди, в структуревидны включения железа

ввиде тёмных точек на фоне α - твёрдого раствора.

Для улучшения механических свойств и износостойкости как при низких, так и при высоких температурах (500 - 600 °С) в бронзу добавляют 4 % никеля. Никель в твёрдом состоянии неограниченно растворяется в меди, поэтому он структурно не проявляется.

Бронза БрАЖН10-4-4 может быть упрочнена термической обработкой, так как при охлаждении от высоких температур с критической скоростью β - фаза превращается в игольчатую структуру. Превращение идёт по мартенситному типу. После закалки от 960 °С и отпуска при 400 °С твёрдость бронзы повышается от НВ 1700 - 2000 до НВ 4000.

Бронза БрАЖН10-4-4 используется для получения деталей обработкой давлением (прутки, профили, трубы).

Свинцовая бронза БрС30 .

Структура состоит из зёрен меди (светлые участки) и свинца (тёмные участки). Свинец располагается по границам зёрен меди или в междендритных пространствах (рис. 10).

Равномерное распределение свинца в меди обеспечивает высокие антифрикционные свойства сплава.

БронзаБрС30имеетнизкиемеханическиесвойства:пределпрочности59 МПа,относительноеудлинение4%.Поэтомуеёиспользуютдляизготовления биметаллических подшипников, в которых бронза наплавлена тонким слоем на сталь. Такие подшипники просты в изготовлении, имеют небольшой вес, легко заменяются при изнашивании.

Алюминиевый деформируемый жаропрочный сплав АК4 помимо меди(1,9-2,5%)имагния(1,4-1,8%)содержитникель(0,8-1,4%),железо(0,8 - 1,4 %), кремний (0,5 - 1,2 %). Металлы,входящие в состав сплава, частично

13

Рис. 10. Свинцовая бронза БрС30, х450

Рис. 11. Алюминиевый сплав АК4: медь, свинец, α - фаза и интерметаллиды, х450

14

растворяютсявалюминии,образуяα-твёрдыйраствор.Тачастьлегирующих элементов, которая не растворилась в алюминии, образует между собой химическиесоединения,называемыеинтерметаллическимисоединениями,или интерметаллидами.ВсплавеАК4имеютсяинтерметаллиды:фазаS(Al2CuMg), фазаW(AlxMg5Si4Cu4),Мg2Si.Намикрошлифеинтерметаллидывидныввиде тёмныхвключений,разныхпоцвету,форме,размерам,вытянутыхвцепочкипо направлениюдеформации.Такимобразом,структурасплаваАК4:α-твёрдый раствор (белый фон) и интерметаллиды (тёмные включения), (рис. 11).

Из сплава АК4 изготавливают детали, работающие при температурах до 350 °С (поршни, головки цилиндров, диски, крыльчатки компрессоров и др.).

Литейный алюминиевый сплав АЛ4 (немодифицированный).

Сплав АЛ 4 является доэвтектическим силумином с содержанием 8,0 10,5 %кремния,0,17-0,3%магния,0,2-0,5%марганца.Немодифици- рованный сплав имеет в структуре (рис. 12) первичный α - твёрдый раствор (крупные светлые поля) и эвтектику, состоящую из крупных игл кремния (стального цвета на шлифе и тёмного на схеме) и α - твёрдого раствора (белые участки между иглами кремния). Особенностью является то, что эвтектический α - твёрдый раствор сливается с первичным α - твёрдым раствором (граница между ними не видна).

Грубые крупные иглы кремния играют роль внутренних надрезов в пластичном α – твердом растворе, что снижает механические свойства.

Рис. 12. Немодифицированный сплав АЛ4: α - фаза и грубоигольчатая эвтектика, х450

15

Немодифицированный сплав АЛ4 имеет передел прочности 147 МПа и относительное удлинение до 2%.

Литейный алюминиевый сплав АЛ4 (модифицированный).

УлучшениемеханическихсвойствсплаваАЛ4достигаетсямодифицированием (введением в жидкий сплав натрия или смеси его солей). Образуется дисперсная эвектика, что обеспечивает повышение предела прочности до

235МПа.

Модифицированный сплав имеет в структуре (рис. 13) дендриты пер-

вичного α - твёрдого раствора (светлый фон) и мелкие включения кремния (тёмные включения).

Рис. 13. Сплав АЛ4 модифицированный: α - фаза и эвтектика дисперсная, х450

Сплавы АЛ4 применяются для изготовления крупных и сложных по конфигурацииотливок,несущихвысокиестатическиеиударныенагрузки.В частности, из сплава АЛ4 отливают картеры и блоки поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Магниевый литейный сплав МЛ5 (после литья).

Структура сплава (рис. 14) состоит из тройного δ - твёрдого раствора алюминия и цинка в магнии (светлый фон) и эвтектики ( δ + γ ). Вторая фаза эвтектики-интерметаллическоесоединениеγ(Mg4Al3)-расположенаввиде ярких белых включений на границах α - твёрдого раствора.

16

Рис. 14. Сплав МЛ5 (после литья): δ - фаза и эвтектика, х450

Рис. 15. Сплав МЛ5 (после термообработки): δ - фаза и включения γ - фазы, ч450

17

Сплав МЛ5 после литья имеет низкое значение предела прочности на растяжение до 147 МПа и малое относительное удлинение (2 %).

Магниевый литейный сплав МЛ5 (после закалки).

Для устранения хрупкости сплав МЛ5 подвергается закалке (нагрев до 416 oС, выдержка 16 часов, охлаждение на воздухе).

При нагреве под закалку γ - фаза (Mg4Al3) растворяется в δ - твёрдом растворе. Структура сплава после закалки состоит из δ - твёрдого раствора (рис.15).Пограницамзёренкое-гдевидныостаткинерастворившихсявклю- чений γ - фазы (Mg4Al3). При больших увеличениях внутри и по границам зёрен могут быть видны включения марганцовистой фазы.

Сплав МЛ5 после закалки имеет предел прочности 226 МПа и относительноеудлинение5%.Ониспользуетсядляизготовлениянагруженных деталейдвигателей(картеры,коробкипередач,маслопомпыит.д.),тормозных барабанов,штурвалов,кронштейнов,деталейприборов,аппаратуры,корпусов и т.д.

6.Контрольные вопросы

1.Структура, механические свойства, маркировка, области применения однофазных латуней.

2.Структура, механические свойства, маркировка, области применения двухфазных латуней.

3.Структура, состав, область применения специальной латуни ЛС59-1.

4.Особенности структуры, свойства, маркировка, области применения оловянных бронз.

5.Структура и свойства двойных алюминиевых бронз, а также с добавками железа и никеля. Маркировка и области их применения.

6.Структура, свойства, маркировка и области применения свинцовых

бронз.

7.Классификация алюминиевых сплавов и принципы их маркировки.

8.Приведите пример алюминиевого деформируемого сплава. Состав сплава, особенности структуры, свойства, области применения.

9.Приведите пример литейного алюминиевого сплава. Состав сплава, особенности структуры, свойства, области применения.

10.С какой целью выполняется модифицирование алюминиевых литейных сплавов?

11.Приведите пример магниевого литейного сплава. Состав и области применения. Структура и свойства; после литья и после термической обработки.

18

Библиографический список

1.Мальцев,М.В.Металлографияпромышленныхцветныхметаллов

исплавов / М.В. Мальцев // 1980, 368с.

2.Калачев, Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металловисплавов/Б.А.Калачев,В.А.Ливанов,В.И.Елагин//М.:Метал-

лургия, 1981, 409с.

19

Учебное издание

Изучение микроструктуры цветных сплавов

Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Материаловедение»

Составители: Ю.К. Корзунин, В.П. Расщупкин, В.И. Матюхин

Комп. дизайн и верстка: А.В. Носов

Подписано к печати 25.06.2008 Формат 60х90 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Отпечатано на дупликаторе. Усл. п.л. 1,16, уч.-изд. л. 1,11 Тираж 200 экз. Заказ № 262 Цена договорная

Отпечатано в ПО УМУ СибАДИ 644080, Омск, пр. Мира, 5