Дія легуючих елементів на алюмінієві бронзи
Сплави алюмінієвої бронзи отримують на основі міді та алюмінію. Щоб покращити та підвищити продуктивність алюмінієвої бронзи, зазвичай додають деякі інші легуючі елементи. Розумне додавання легуючих елементів відіграє ключову роль у покращенні характеристик матеріалів, таких як краща стійкість до корозії, вища твердість, краща в’язкість тощо. У той же час надмірне додавання деяких елементів також призведе до деяких несприятливих наслідків, таких як знижена міцність, підвищена крихкість, знижена стійкість до корозії тощо. Ця стаття знайомить з роллю основних легуючих елементів, що додаються до алюмінієвої бронзи.
Залізо Fe
1. У твердому розчині сплаву Cu-Al можна розчинити невелику кількість Fe. Якщо його буде надмірно, він утворить голчастий FeAl3, що знизить механічні властивості та корозійну стійкість сплаву. Тому вміст Fe в сплаві не повинен перевищувати 5%.
2. Якщо в сплаві збільшиться вміст Ni, Mn, Al, то розчинність Fe у твердому розчині ще більше зменшиться. Залізо може сповільнити швидкість атомної дифузії в алюмінієвій бронзі та підвищити стабільність фази, тим самим пригнічуючи явище «самовідпалу», яке спричиняє крихкість сплаву, що значно зменшує крихкість сплаву.
3. Відповідна кількість заліза може покращити зерна лиття та рекристалізації алюмінієвої бронзи та покращити механічні властивості. Додавання 0.5%~1.0 може значно покращити зернистість.
Нікель Ni
1. Нікель має певну тверду розчинність у сплаві Cu-Al. Коли вміст Ni перевищує максимальну розчинність твердої речовини, утворюється K-фаза NiAl. Ni підвищує температуру евтектоїдного перетворення алюмінієвої бронзи, з одного боку, і переміщує склад евтектоїдної точки в напрямку підвищення температури, з іншого боку, а також може змінити морфологію фази. При низькому вмісті Ni фаза має голчасту форму, а при вмісті нікелю 3% перетворюється на пластівці.
2. Коли Mn додається до сплаву Cu-Al-Ni, існує тенденція до утворення зернистої структури, коли фаза зазнає евтектоїдного перетворення.
3. Ni може значно підвищити міцність, твердість, термічну стабільність і стійкість до корозії алюмінієвої бронзи. Сплав Cu-Al-Ni-Fe, що містить певну кількість Ni, не потребує обробки розчином і гарту після гарячої обробки, і його можна безпосередньо старити.
4. Одночасне додавання Ni та Fe до алюмінієвої бронзи може отримати кращу комплексну продуктивність. У сплаві Cu-A1-Ni-Fe морфологія виділення κ-фази має великий вплив на його механічні властивості.
5. Оптимальне співвідношення вмісту Ni до Fe становить 0,9~1,1.
Марганець Mn
1. Mn має велику розчинність у твердому розчині сплаву Cu-Al, але знижує тверду розчинність алюмінію в. Марганець стабілізує розкладання фази, знижує початкову температуру фазового перетворення та затримує евтектоїдне перетворення.
2. Вміст Mn в алюмінієвій бронзі не перевищує максимальну межу розчинності, що сприятливо впливає на механічні властивості та корозійну стійкість сплаву, і вони мають хороші властивості обробки та формування.
3. Бінарна алюмінієва бронза, що містить 0.3%~0.5% Mn, має досить хороші властивості гарячої обробки, і тенденція до розтріскування під час гарячої прокатки значно знижена.
4. Певна кількість Fe додається до алюмінієвої бронзи, що містить Mn, і характеристики сплаву ще більше покращуються, оскільки Fe може подрібнити зерна, але залізо послабить стабілізуючий ефект Mn на фазу.
Олово і хром
1. Додавання менше або дорівнює 0.2% Sn до алюмінієвої бронзи може покращити здатність сплаву протистояти корозійному розтріскуванню під напругою в парі та слабокислій атмосфері.
2. Хром може покращити механічні властивості бінарних сплавів Cu-Al, пригнічувати ріст зерна під час відпалу сплаву та підвищувати твердість відпалених матеріалів.
Цинк і кремній
1. Цинк обмежено розчиняється в сплаві Cu-Al, розширюючи фазову область. Однак Zn буде зменшувати багаті залізом фазові частинки сплавів Cu-Al-Ni-Fe, знижуючи зносостійкість. Максимальний вміст домішки цинку в обробленій алюмінієвій бронзі становить 1.0%.
2. Кремній є домішкою в алюмінієвій бронзі, і його вміст не повинен перевищувати 0.2%, а для більшості алюмінієвих бронз не повинен перевищувати 0.1%, інакше це погіршить механічні властивості та технологічні властивості сплаву, але це може покращити оброблюваність сплаву.
