3. Влияние легирующих компонентов и примесей на свойства сплавов

(В этом разделе содержание легирующих компонентов и примесей приведено в процентах по массе.)

Оловянные бронзы. Легирующие компоненты

Олово. Основной легирующий компонент оказывает существенное влияние на весь спектр свойств оловянных бронз. Литейные свойства сплавов зависят от содержания олова: с увеличением содержания олова до 10... 12% увеличивается температурный интервал кристаллизации сплавов, снижается их жидкотекучесть. В то же время олово снижает линейную усадку, уменьшает газонасыщенность расплава.

Олово повышает коррозионную стойкость, твердость и прочность сплава, снижает относительное удлинение и ударную вязкость. Легирование меди оловом придает сплаву "бронзовый" оттенок.

Цинк. При небольших добавках цинка (0,5... 1%) жидкотекучесть сплава резко возрастает, затем плавно понижается при увеличении содержания цинка (до 15...20%), но все равно остается выше, чем жидкотекучесть чистой меди. Цинк в оловянных бронзах уменьшает интервал кристаллизации, снижает линейную усадку, горячеломкость, газонасыщаемость расплава. При добавлении цинка коррозионная стойкость сплава уменьшается. Плотность лицевой поверхности отливок улучшается. Механические свойства при содержании цинка до 5% повышаются.

Свинец. При содержании свинца в сплавах свыше 1% жидкотекучесть уменьшается, происходит расслоение расплава и ликвация по плотности. Свинец повышает плотность сплава, герметичность отливок и облегчает обрабатываемость резанием (отливки лучше чеканятся). Содержание свинца в художественных бронзах не оказывает существенного влияния на механические свойства.

Фосфор. Введение фосфора в сплав улучшает жидкотекучесть, предупреждает образование оксидов. При содержании фосфора до 0,1% горячеломкость сплавов повышается, свыше 0,1%-уменьшается. Свариваемость сплава с фосфором улучшается, повышается коррозионная стойкость в условиях бытовой среды.

Таблица 19. Свойства медных и медноникелевых сплавов [43, 44, 48, 49]

¹(З - литье в землю, К - литье в кокиль, М - сплав в мягком состоянии.)

Никель. Небольшие добавки никеля (1,0... 1,5%) улучшают жидкотекучесть расплава, измельчают макрозерно. При повышении содержания никеля в бронзах (<2%) жидкотекучесть ухудшается. Никель снижает горячеломкость, повышает газонасыщаемость расплава, уменьшает ликвацию бронз, содержащих свинец. Никель в бронзах увеличивает коррозионную стойкость, затрудняет чеканку отливок, гравировку.

Оловянные бронзы. Примеси

Алюминий, кремний повышают горячеломкость, дают оксидные плены. Добавки алюминия (до 0,2...0,3%) улучшают качество лицевой поверхности отливок, повышают коррозионную стойкость. При малых добавках алюминия (0,5...1,0%) жидкотекучесть резко возрастает, затем значительно уменьшается. Примеси алюминия и кремния снижают плотность и механические свойства сплавов.

Железо. Снижает жидкотекучесть, повышает горячеломкость. Газонасыщаемость расплава снижается. Железо уменьшает коррозионную стойкость, повышает прочность и твердость, снижает пластичность и плотность сплавов.

Сера. Ухудшает литейные и механические свойства сплавов.

Кислород. В виде оксидов металлов ухудшает жидкотекучесть, снижает коррозионную стойкость, механические свойства сплавов, повышает пористость отливок.

Водород. Повышает пористость, ухудшает механические свойства сплавов.

Алюминевые бронзы. Легирующие компоненты

Алюминий. Увеличивает жидкотекучесть, объемную и линейную усадку, уменьшает газонасыщаемость расплава. При содержании алюминия свыше 2% горячеломкость снижается. Алюминий повышает коррозионную стойкость, прочность и твердость, несколько снижает (при содержании более 4% Al) пластичность сплавов. При содержании алюминия до 7% бронза плохо обрабатывается резанием.

Железо. Увеличивает интервал кристаллизации, способствует появлению рассеянной пористости (особенно при содержании свыше 4%), измельчает структуру. Горячеломкость сплавов уменьшается (при содержании <1%Fe). Газонасыщаемость расплава с содержанием железа до 3% сначала снижается, затем повышается.

Никель. Увеличивает интервал кристаллизации, несколько снижает жидкотекучесть, особенно при содержании никеля свыше 0,5... 1 %, измельчает структуру сплава, повышает горячеломкость.

Марганец. При содержании свыше 2...3% повышает жидкотекучесть сплавов. Газонасыщенность расплава повышается. Марганец уменьшает литейную усадку, повышает пластичность, делает сплав более коррозионностойким.

Свинец. Повышает горячеломкость (особенно при содержании <2% Pb), не оказывает существенного влияния на технологические свойства при изготовлении отливок, в то же время повышает обрабатываемость резанием (чеканку и гравировку).

Алюминиевые бронзы. Примеси

Цинк, фосфор. Улучшают жидкотекучесть (с цинком при малом его содержании в сплаве - до 0,5%), снижают прочность и пластичность, повышают твердость, ухудшают коррозионную стойкость. Цинк уменьшает газонасыщенность расплава.

Олово. Не оказывает существенного влияния на литейные свойства, снижает прочностные свойства и повышает твердость.

Кремний. Улучшает жидкотекучесть, вызывает пористость отливок, снижает механические свойства, повышает твердость.

Магний, сера, мышьяк, сурьма ухудшают механические свойства сплавов, уменьшают плотность и герметичность отливок.

Кремнистые бронзы. Легирующие компоненты

Кремний. Малые добавки кремния оказывают существенное влияние на жидкотекучесть сплава. С увеличением содержания кремния до 5% интервал кристаллизации увеличивается, жидкотекучесть уменьшается. Кремний повышает газонасыщаемость расплава, горячеломкость сплава (при содержании до 2,5%). При дальнейшем увеличении содержания кремния горячеломкость снижается, увеличивается коррозионная стойкость, повышаются прочностные свойства сплавов.

Марганец. В кремнистых бронзах на жидкотекучесть не оказывает существенного влияния. Повышает механические свойства, коррозионную стойкость сплавов.

Никель. Ухудшает жидкотекучесть, увеличивает газонасыщаемость расплава, измельчает структуру, снижает механические свойства. Никель в кремнистой бронзе повышает коррозионную стойкость сплава.

Кремнистые бронзы. Примеси

Фосфор, цинк. Улучшают жидкотекучесть сплава, повышают твердость (при содержании свыше 0,5%Р, 2%Zn). Цинк снижает газонасыщенность расплава.

Железо. Понижает коррозионную стойкость и горячеломкость, ухудшает обработку резанием. Железо не влияет существенно на механические свойства, но измельчает структуру сплава в отливках.

Олово. Ухудшает механические свойства и при содержании его в количестве 2% делает сплав хрупким. Улучшает обрабатываемость резанием.

Свинец. Снижает механические свойства, улучшает обрабатываемость резанием.

Многокомпонентные латуни. Легирующие компоненты

Олово. При содержании до 2,0...2,5% влияние на жидкотекучесть не оказывает. В области твердого раствора улучшает механические свойства, повышает коррозионную стойкость сплава.

Алюминий. Повышает жидкотекучесть, качество лицевой поверхности отливок, увеличивает коррозионную стойкость, в области а-твердого раствора улучшает механические свойства, при этом сильно сдвигает границу насыщения а-твердого раствора в сторону меди. Уменьшает угар цинка при плавке и литье.

Кремний. Оказывает влияние на литейные свойства латуни: увеличивает жидкотекучесть, уменьшает испарение цинка при плавке и литье, повышает газонасыщаемость расплава. Улучшает обрабатываемость резанием, паяемость. коррозионную стойкость. Увеличивает прочностные свойства латуней, твердость.

Марганец. Несколько снижает жидкотекучесть, повышает механические свойства, коррозионную стойкость.

Железо. Снижает жидкотекучесть, повышает механические свойства. Улучшает технологические свойства латуней, особенно латуней, содержащих такие компоненты, как алюминий, марганец, никель.

Свинец. Заметно снижает жидкотекучесть кремнистых латуней, повышает - алюминиевых, марганцевых. Улучшает обрабатываемость резанием, в кремнистых латунях увеличивает склонность к образованию горячих трещин. Ухудшает механические свойства большинства многокомпонентных латуней.

Многокомпонентные латуни. Примеси

Мышьяк, сурьма, висмут. Снижают прочностные свойства, относительное удлинение.

Фосфор. Снижает механические свойства, повышает твердость.