Диаграмма Cu – Sn.

В промышленности в основном используются оловянные бронзы (сплавы системы Cu – Sn), обладающие высокими литейными свойствами (жидкотекучесть, малая усадка), достаточно высокой прочностью, коррозионной стойкостью и имеющие красивый желтоватый цвет. Применение находят сплавы меди, содержащие до 5% олова.

Диаграмма состояния мель – олово.

В сплавах системы Cu – Sn образуются фазы:

α-фаза – твердый раствор замещения олова в меди, имеющий гранецентрированную кубическую решетку;

β-фаза – твердый раствор на базе химического соединения Cu₃Sn₈;

γ-фаза – твердый раствор на базе химического соединения Cu₃₁Sn₈, образующий при перитектической реакции между жидким сплавом и β-фазой;

€ - электронное соединение Cu₃Sn;

η – химическое соединение Cu₆Sn₅;

предельная растворимость олова в меди 15,8%. При содержании олова более 15,8% в структуре сплавов образуется эвтектоид (α + β), где β-фаза – электронное соединение Cu₃Sn₈ со сложной кубической решеткой. Оно обладает высокой твердостью и хрупкостью, вызывает резкое снижение вязкости и пластичности. Практическое применение имеют бронзы с содержанием олова до 10%.

Двойные оловянные бронзы применяются редко ввиду большой склонности к дендритной ликвации, низкой жидкотекучести, рассеянной усадочной пористости и в связи с этим невысокой герметичностью отливок. Деформированные бронзы содержат до 6 – 8% Sn. Они имеют в равновесном состоянии однофазную структуру α-твердого раствора. В условиях неравновесной кристаллизации наряду с α-твердым раствором может образовываться небольшое количество β-фазы.

Для улучшения литейных сплавов оловянных бронз в них вводят цинк и свинец и как раскислитель фосфор. Кроме повышения жидкотекучести, уменьшения усадочной пористости замена части олова цинком и свинцом снижает стоимость сплава.

6. 10 Основных вопросов, решаемых с помощью диаграмм состояния.

   1. Определить количество фаз;

   2. Количественное соотношение фаз;

   3. Формирование структуры любого сплава;

   4. Определить оптимальную температуру заливки сплава для получения литых деталей;

   5. Оценить жидкотекучесть сплава;

   6. Сделать заключение о возможности и условиях обработки давлением;

   7. Определить режим термообработки.

7. Виды взаимодействия элементов в твердом состоянии (3 основных вида).

Первое. Состав сплава таков, что соответствует химическому соединению. Тогда в результате кристаллизации кристаллы представляют собой это химическое соединение. Все зерна однородны по составу, соответствующему этому химическому соединению, одинаковы по структуре. Так же, как в случае кристаллизации чистого вещества, структура сплава однофазна.

Второе. Если в составе расплава присутствуют два или более компонентов, то после кристаллизации состав всех зерен оказывается однородным и соответствует составу расплава. При этом структура всех зерен также одинакова и кристаллическая решетка зерен соответствует решетки одного из компонентов. Например, при сплавлении золота и серебра в любых пропорциях образуется твердый раствор этих компонентов. Твердые растворы наиболее часто образуются в металлических сплавах. Между двумя металлами образуется твердый раствор замещения. В этом случае атомы одного компонента замещают атомы другого компонента в его кристаллической решетки.

Третье. После кристаллизации состав зерен неоднороден. Существующие зерна с одним составом, имеющие определенное кристаллическое строение, и зерна другого состава со своим кристаллическим строение.

Такое явление происходит, например, при сплавлении меди свинца. В жидком состоянии расплав представляет собой однородную жидкость, состав который в любой точке одинаков.