Рис. 209. Зависимость твердо сти бериилиевых бронз от содержания бериллия и продолжительности отжига при 350° Исходный материал: полосы холоднодеформированные и закаленные с 780= в воду

2 ff О

Продотиттность отмичш:

КРЕЛ\НИСТЫЕ БРОНЗЫ

Кремнистые бронзы обычно бывают с добавками марганца или никеля, реже с добавками олова, цинка, железа или алюминия. Эти сплавы перспективны и представляют большой интерес для промышленности. Кремнистые бронзы отличаются высокими механическими и пружинящими свойствами, весьма стойки в коррозионном отношении, обладают высокими антифрикционными свойствами и износоустойчивостью. Эти сплавы отлично обрабаты-

3 3.5 4 45 5

Рнс 210. Зависимость механических свойств кремнистых бронз от содержания кремния. Исходный материал: бронза литая

и кокиль

ваются давлением как в горячем, так и в холодном состоянии. Кремнистые бронзы хорошо свариваются с бронзой, сталью и другими сплавами, хорошо паяются как мягкими, так и твердыми припоями. Они не магнитны, не дают искры при ударах и не теряют своей пластичности при весьма низких температурах. Изменение механических свойств литых кремнистых бронз в зависимости от содержания кремния показано на рис. 210.

Наиболее распространенными являются кремнистые бронзы с добавками марганца и никеля. На рис. 211 показана диаграмма состояния системы медь - кремний со стороны меди. Из диаграммы видно, что граница области твердого раствора а при температуре 830° достигает 5,4о/о (вес.) Si и с понижением температуры заметно сдвигается в сторону меди. Фаза а имеет кубическую гранецентрированную решетку с периодом fl!=(3,6077-f0,00065

А) А, где А - концентрация кремния, о/о (атомн.). Правее границы насыщения а появляется новая фаза - х гексагональной структуры с плотной упаковкой атомов и периодом решетки а =- 2,5550 А и с =

= 4,6344 А. Отличительной особенностью и-фазы является то, что она поляризуется, т. е. в поляризованном свете при вращении предметного столика микроскопа она резко изменяет

окраску от светлого до темнокоричневого цвета. При температуре 557° происходит фазовое превращение по реакции: 5t-a + Y- Характер диаграммы указывает на возможность облагораживания ряда сплавов этой системы, однако эффект дисперсионного твердения в этих сплавах, например в бронзе БрКЗ, выражен настолько слабо, что не получил практического применения.

Влияние добавок и примесей

Марганец является полезной добавкой, так как он улучшает механические и коррозионные свойства кремнистых бронз.

На рис. 212 показана диаграмма состояния тройной системы Си - Si - Мп со стороны медного угла. Из диаграммы видно, что а-фаза при высоких температурах занимает довольно большую область. С понижением температуры граница области а довольно резко сдвигается в сторону медного угла за счет выделе-

15 А. П Смнрягнн

WOO 500

I 700 I ООО I 500 400 300

Z 3 4 5 в

Si. %/вес)

7 в

Рис. 211. Диаграмма состояния системы медь - кремний. Сторона меди (А. П. Смирягин)

ния новой фазы МпгЗ!. Однако эффект облагораживания здесь, так же как и в двойных сплавах меди с кремнием, выражен крайне слабо и потому промышленные кремнистомарганцевые бронзы, например бронза БрКМцЗ-1, не подвергаются облагораживанию, как не имеющему практического значения. Никель является полезной добавкой, так как под его влиянием сильно повыша-

Рис. 212. Диаграмма состояния тройной системы медь- кремний - марганец. Изотермы насыщения области твердого раствора а медного угла. (А П Смирягин)

£3455

М/?,%(вес)

1200

1000 900 600 700 600 500 4/Ю 300 200 ЮО 0.0

Z 6 8 Ю 12 14 16 18

Рис. 213 Псевдобннарный разрез Си - NizSi тройной системы медь - никель - кремний. Границы области твердого раствора а

ются механические свойства кремнистых бронз. На рис. 213 показан псевдобинарный разрез Си-Ni2Si тройной диаграммы Си - Ni - Si. Из диаграммы видно, что кремний с никелем образуют интерметаллическое соединение Ni2Si - силицид никеля, растворимость которого при температуре эвтектики достигает ~9 /о. С понижением температуры граница растворимости области а сдвигается в сторону меди почти до нуля, одновременно с выделением- дисперсных силицидов никеля, обусловливающих упрочнение этих сплавов.

После закалки с 800° эти сплавы делаются мягкими и пластичными и отлично o6paf5aTbiBaraTCH давлением. Последующий отжиг

при 500= повышает прочность и твердость этих сплавов на 300Vo. Поэтому кремнистые бронзы с никелем применяются в промышленности при изготовлении деталей ответственного назначения. Кобальт и хром оказывают такое же влияние на кремнистые бронзы, как и никель, однако эффект упрочнения под влиянием силицидов кобальта и хрома в этом случае значительно слабее, вследствие чего данные сплавы не получили широкого распространения.

Олово при содержании его до 0,5o/oi заметно повышает коррозионные свойства кремнистых бронз, что указывает на рациональность применения таких сплавов. Железо не оказывает положительного влияния на свойства кремнистых бронз.

На рис. 214 показана диаграмма состояния тройной системы Си - Si - Fe (медный угол). Из диаграммы видно, что железо незначительно растворимо в кремнистых бронзах в твердом состоянии. С понижением температуры растворимость железа уменьшается, что, однако, не оказывает заметного влияния на процесс упрочнения этих сплавов.

Содержание железа в кремнистых бронзах, обрабатываемых давлением, не следует допускать выше 0,2- 0,3Vo, так как при повышенном содержании железа последнее выделяется в виде самостоятельной фазы, что заметно снижает коррозионную стойкость данных сплавов. Цинк положительно влияет на кремнистые бронзы; его содержание допускается 0,5--Оз/о, так как в присутствии инка значительно облегчается процесс изготовления (при плавке) этих сплавов. Кремнистые сплавы с повышенным содержа-аием цинка отличаются высокими механическими, технологическими и коррозионными свойствами, обеспечивающими их широкое распространение в промышленности (см. кремнистые латуни).

Свинец является вредной примесью, так как под его влия-йием кремнистые бронзы легко разрушаются при горячей обработке давлением. Поэтому в однофазных кремнистых бронзах, подвергающихся обработке давлением, содержание свинца не следует допускать выше 0,01/с. Однако в литейных сплавах свинец играет положительную роль, улучшая их антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием. 15*

Рис. 214 Диаграмма состояния тройной системы медь - кремний - железо. Изотермы насыщения области твердого раствора а (медный угол)

Алюминий особенно вреден в литейных кремнистых сплавах, так как под его влиянием фасонные детали из этих сплавов не выдерживают испытаний на гидравлическую пробу. Известны кремнистые бронзы с повышенным содержанием алюминия (So/q и более), отличающиеся высокой прочностью и твердостью. Однако эти сплавы не получили распространения, так как они плохо поддаются пайке и сварке.

Наконец, примеси висмута, мышьяка, сурьмы, серы и фосфора являются вредными и допускаются в кремнистых бронзах в ограниченном количестве (0,002/с).

Коррозионные свойства кремнистых бронз

Кремнистые бронзы устойчивы в естественных пресных водах вследствие образования на поверхности прочных защитных пленок. Скорость коррозии увеличивается с повышением температуры и от присутствия в воде углекислого газа и кислорода.

В морской воде кремнистые бронзы устойчивы при скорости потока воды не более 1,5 м/сек. Кислые рудничные воды, содержащие сернокислую окисную соль железа, являются агрессивными, так как Рег (804)3 действует как катодный деполяризатор.

Кремнистые бронзы также быстро корродируют в растворах солей хромовых кислот, хлорного железа и других. Эти сплавы удовлетворительно сопротивляются действию щелочей, за исключением растворов высокой концентрации и при высоких температурах. Кремнистые бронзы достаточно устойчивы в атмосфере сухих газов: хлора, брома, фтора, фтористого водорода, сероводорода, хлористого водорода, сернистого газа и аммиака и менее устойчивы в этих средах в присутствии влаги.

В табл. 194-196 приведены данные о коррозионной стойкости кремнистых бронз в различных средах.

Таблица 194

Коррозионная стойкость бронзы БрКМцЗ-! в различных средах

Таблица 195

Коррозионная стойкость бронзы БрКМцЗ-1 в уксусной кислоте

Таб.шца 196

Коррозионная стойкость кремнистых бронз в минеральных кислотах (полное погружение без перемешивания)