Микроструктура меди. Микроструктура латуней. Микроструктура бронз. Порядок выполнения работы. Порядок выполнения работы. Задания к лабораторной работе

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 37 из 38Следующая ⇒

Микроструктура меди

Микроструктура деформированной и отожженной меди показана на рис. 13.1. Структура зернистая, с наличием двойников.

а                                                                  б

Рис. 13.1. Деформированная и отожженная медь: а – микроструктура (х200);

б – схема микроструктуры

В структуре недостаточно хорошо раскисленной меди наблюдается закись меди, образующая с медью эвтектику, которая располагается по гра- ницам зёрен меди, имеет точечное строение (рис. 13.2) и придает ей хруп- кость.

а                                                            б

Рис. 13.2. Литая медь с содержанием 0,15 % кислорода. По границам зерен ме- ди видны значительные участки эвтектики Cu–Cu₂О: а – микроструктура (х150);

шлиф не травлен; б – схема микроструктуры

а                                                                 б

Рис. 13.3. Медь–цинк: а – диаграмма состояния медь–цинк;

б – влияние цинка на механические свойства латуней

Микроструктура латуней

Диаграмма состояния системы медь–цинк дана на рис. 13.3. Практи- ческое применение находят однофазные латуни с содержанием цинка до 39

% (α-латуни) и двухфазные латуни с содержанием цинка от 39 до 45 % ((α +

b)-латуни). Микроструктура α-латуней с содержанием 30 % цинка (Л70) по- казана на рис. 13.4, рис. 13.5.

а                                                                 б

Рис. 13.4. Литая α-латунь с 30 % цинком (тип Л70): а – микроструктура (х150);

б – схема микроструктуры

а                                                                 б

Рис. 13.5. Деформированная и отожженная α-латунь: а – микроструктура (х100);

б – схема микроструктуры

Микроструктура литой α-латуни имеет дендритное строение. Светлые участки – дендриты, богатые медью, затвердевшие первыми из жидкого со- стояния; темные участки – междендритные пространства, обогащенные цин- ком. Структура деформирована и отожженной α-латуни (рис. 13.5) имеет зернистое строение и характерные полоски двойников. Вследствие различной ориентировки зерен (анизотропии) они травятся с разной интенсивностью, поэтому получают различную окраску.

а                                                                 б

Рис 13.6. Литая (α + β)-латунь с 40 % цинка (типа Л63): а – микроструктура (х150);

б – схема микроструктуры

Граница между однофазной –α-латунью и двухфазной α+β-латунью соответствует 39 % цинка (см. рис. 13.1). Микроструктура α+β-латуни с со- держанием цинка 40 % в литом состоянии дана на рис. 13.6.

Микроструктура бронз

Микроструктура оловянной бронзы. Часть диаграммы состоянии сис- темы Сu–Sn приведена на рис. 13.7.

Сплошная линия характеризует состояние, получающееся при очень медленном охлаждении или отжиге после отливки; такие условия при обыч- ной отливке не достигаются. Штриховая линия характеризует состояние, ко- торое получается в обычных условиях отливки. Штриховая линия характери- зует состояние, получающееся при очень длительном (тысячи часов) отжиге.

При содержании до 6–7 % Sn микроструктура литой бронзы состоит из неоднородного твердого α-раствора; строение дендритное.

Микроструктура этой бронзы после отжига представляет однородные по составу зерна твердого α-раствора (рис. 13.8).

При содержании больше 6–7 % Sn, но меньше 14 % (левее точки), на- пример при содержании 10 % Sn, для равновесных условий должна быть структура твердого α-раствора, а для обычных условий отливки такая бронза будет иметь двухфазную структуру – неоднородного α-раствора и эвтектоида α + Cu₃₁Sn₈.

Микроструктура такой бронзы (с содержанием 10 % Sn) в литом со- стоянии приведена на рис. 13.9. На светлом фоне химического соединения Cu₃₁Sn₈ видны темные точечные включения твердого α-раствора.

а                                                                   б

Рис. 13.7. Медь–олово: а – часть диаграммы состояния медь–олово;

б – влияние олова на механические свойства бронз

а                                                                 б

Рис. 13.8. Деформированная и отожжённая оловянная бронза с 6 % Sn:

а – микроструктура (х250); б – схема микроструктуры

а                                                                       б

Рис. 13.9. Литая оловянная бронза с 10 % Sn: а – микроструктура (х1 000);

б – схема микроструктуры

а                                                                 б

Рис. 13.10. Медь–алюминий: а – часть диаграммы состояния медь–алюминий;

б – влияние алюминия на механические свойства бронз

Микроструктура алюминиевой бронзы. Часть диаграммы состояния системы медь–алюминий приведена на рис. 13.10. При содержании до 9,8 % Al образуется α-фаза (однофазная бронза). Микроструктура такой бронзы (на- пример, БрА5 с содержанием 5 % Al) после деформации и отжига состоит из зерен однородного раствора меди алюминия в меди (рис. 13.11).

а                                                                 б

Рис. 13.11. Алюминиевая бронза БрА5 после деформации и отжига:

а – микроструктура (х250); б – схема микроструктуры

а                                                                 б

Рис. 13.12. Литая алюминиевая бронза БрАЖН 10-4-4:

а – микроструктура (х500); б – схема микроструктуры

При содержании 10 % Al и более образуется α-фаза и эвтектоид α + γ' (двухфазная бронза). Микроструктура такой бронзы в литом состоянии пока- зана на рис. 13.12; белые участки – α-фаза, тёмные – эвтектоиды α + γ'. Двух- фазные алюминиевые бронзы могут подвергаться закалке и отпуску. Если та- кую бронзу нагреть до области существования β-фазы и затем охладить в во- де, то образуется игольчатая структура, подобная мартенситу. Микрострук- тура закаленной алюминиевой бронзы БрАЖН 10-4-4 приведена на рис. 13.13.

а                                                                 б

Рис. 13.13. Закаленная алюминиевая бронза БрАЖН10-4-4:

а – микроструктура (х500); б – схема микроструктуры

а                                                                 б

Рис. 13.14. Медь–бериллий: а – часть диаграммы состояния медь–бериллий;

б – влияние бериллия на механические свойства бронз

Микроструктура бериллиевой бронзы. Часть диаграммы состояния системы медь–бериллий приведена на рис. 13.14. На диаграмме отмечены области существования кристаллов α, β и γ. Фаза γ является химическим со- единением CuBe. В структуре литой бериллиевой бронзы (рис. 13.15) в междендритных пространствах α-твёрдого раствора видны включения эв- тектоида [α + γ(CuBe)].

а                                                                 б

Рис. 13.15. Литая берилливая бронза БрБ2: а – микроструктура (х150);

б – схема микроструктуры

а                                                                 б

Рис. 13.16. Берилливая бронза БрБ2 после закалки и старения:

а – микроструктура (х250): б – схема микроструктуры.

Практически важным является то, что растворимость бериллия в ме- ди уменьшается с 2,7 % при 866°С до 0,2 % при 300 ° С. При закалке в воде с 800 °С фиксируется неустойчивое состояние α-фазы, а при последующем старении при 300–350 °С из пересыщенного твёрдого раствора выделяются включения γ-фазы (CuBe), располагающиеся по границам и внутри зёрен и α-фазы (рис. 13.16).

Порядок выполнения работы

1. Изучить микроструктуры меди, латуней, бронз (оловянной, алюми- ниевой, бериллиевой) в литом, деформированном и в термически обработанном состоянии (в зависимости от сплава) на металлографическом микроскопе.

2. Зарисовать микроструктуры рассматриваемых сплавов.

Порядок выполнения работы

3. Начертить диаграммы состояния (или их части) сплавов меди с цинком, оловом, алюминием, свинцом, бериллием, провести на них линии, соответствующие рассматриваемым сплавам, и дать описание процессов пре- вращений, происходящих при охлаждении сплавов.

4. Написать отчёт по работе в соответствии с пп. 2 и 3.

1. Описать состав и физико-механические свойства латуни Л62.

2. Для изготовления деталей путем глубокой вытяжки применяется латунь Л80. Расшифровать состав, описать структуру и механические свой- ства сплава, назначение, режим промежуточной термической обработки ме- жду операциями вытяжки. Охарактеризовать механические свойства сплава.

3. Для деталей арматуры выбрана бронза БрОЦС4-4-2,5. Расшифро- вать состав, описать структуру и механические свойства сплава, объяснить назначение легирующих элементов.

4. Описать влияние цинка на свойства меди.

5. Указать различие в микроструктуре, механических и технологиче- ских свойствах однофазной и двухфазной латуни и области их применения.

6. Для изготовления прутков выбрана латунь ЛС59-1. Расшифровать ее состав, описать структуру. Описать влияние свинца на свойства латуни.

7. Для отливок сложной конфигурации используется бронза БрО10Ф1. Расшифровать состав и описать структуру сплава. Привести термическую обработку, применяемую для снятия внутренних напряжений, возникающих в результате литья.

8. Для изготовления токопроводящих упругих элементов выбран сплав БрБНТ-1,9. Привести химический состав, режим термической обработ- ки и получаемые механические свойства материала. Описать процессы, про- исходящие при термической обработке.

9. Назначить марку алюминиевой бронзы для изготовления мелких ответственных деталей (втулок, фланцев и т, д.). Расшифровать ее состав, описать структуру и основные свойства сплава.

10. Для отливок сложной конфигурации используется бронза БрО3Ц7С5Н1. Расшифровать состав и описать структуру сплава, привести термическую обработку, применяемую для снятия внутренних напряжений, возникающих в результате литья; описать механические свойства этой бронзы.

11. Для изготовления деталей выбрана латунь ЛАЖ60-1-1. Расшифро- вать ее состав, описать структуру. Описать влияние на свойства латуни.

12. Для изготовления токопроводящих упругих элементов выбран сплав БрБНТ-1,7. Привести химический состав, режим термической обработ- ки и получаемые механические свойства материала. Описать процессы, про- исходящие при термической обработке.

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?