Лекция 15

1. Структурные превращения и изменения свойств сплавов драгоценных металлов при кристаллизации и охлаждении.

2. Изучение механических свойств литых изделий и факторы, влияющие на эти свойства.

3. Требования к пластичности литых изделий с позиций использования их для последующей обработки.

При охлаждении отливок из драгоценных металлов ниже температур солидуса происходят фазовые превращения, в результате которых могут существенно изменяться их механические свойства. Для двойных сплавов на основе золота, серебра, платины и палладия имеются достаточно полные сведения, чего нельзя сказать о многокомпонентных сплавах.

Из сплавов золото  медь  никель  цинк изучены два широко ис­пользуемых на практике сплава:

1) 75 % золота, 15 % меди, 7,5 % никеля, 2,5 % цинка;

2) 75 % золота, 10 % меди, 10% никеля, 5 % цинка.

Исследование структуры показало, что первый сплав является неупорядоченным однофазным твердым раствором при температурах выше 633 , поскольку на рентгенограммах и электронограммах отсутствуют сверхструктурные отражения, а в зернах сплава не наблюдается тонкой структуры при исследованиях шлифов под оптическим и тонких фольг под электронным микроскопами. При более низких температурах в сплаве происходит атомное упорядочение. На рентгенограммах и электронограммах появляются сверхструктурные отражения, свидетельствующие о возникновении в сплаве дальнего порядка. Обнаружено две температуры фазового перехода. При температуре происходит упорядочение сплава по типу АВ₃. При температуре имеет место атомное упорядочение по типу АВ.

В неупорядоченном состоянии исследуемый сплав имеет гранецентрированную кубическую решетку, каждый узел которой равновероятно может быть занят атомами любого элемента. При упорядочении по типу АВ атомы золота и меди заполняют чередующиеся плоскости типа (100), чередование слоев может иметь место по любому из трех направлений куба < 100 >. Вследствие резко выраженного слоистого расположения одноименных атомов кристаллическая решетка упорядоченной фазы становится тетрагональной. В связи с этим в сплаве возникают домены, дезориентированные относительно друг друга.

Совсем другая картина наблюдается в сплавах, закаленных до температур, превышающих температуру 558 . Методом оптической металлографии доменная структура, в нем не выявлялась. В то же время из рентгенограмм и электронограмм, снятых со сплавов, закаленных в интервале температур 558  633 следует, что в сплаве имеет место упорядочение. При просмотре фольг на просвет под электронным микроскопом в зернах обнаружена доменная структура, свойственная сплавам, не изменяющим типа кристаллической структуры при упорядочении. Для первого сплава не было установлено, какие именно атомы упорядочиваются по типу АВ₃ в интервале температур 533  558 . Однако исходя из атомного состава сплава можно предположить, что при высокой температуре (633  558 ) происходит упорядочение атомов Au₃Zn.При низкой температуре, вероятно, происходит упорядочение атомов золота и меди, поскольку наблюдаемая доменная структура аналогична структуре упорядоченного бинарного меднозолотого сплава с отношением компонентов 50:50 ат. % (75,63 вес % золота).

В целях проверки влияния различной доменной структуры на воз­никновение хрупкости в первом сплаве выбраны режимы термообработки согласно температурным интервалам упорядочения по типам АВ кАВ₃.

Механические свойства первого сплава, отожженного при разных температурах, показаны на рис. 1.4.6. Из рисунка видно, что сплав в неупорядоченном состоянии (кривая 1) имеет высокую пластичность и низкое сопротивление деформирования. Упорядочение сплава по типу АВ₃ (кривая 2) сравнительно слабо изменяет механические свойства. Резкое изменение механических свойств, происходит только в том случае, если в сплаве происходит упорядочение по типу АВ (кривые 3, 4). Сплав становится хрупким, пластичность сплава по сравнению с его неупорядоченным состоянием падает в несколько раз. Предел текучести возрастает почти в 2 раза. Из анализа кривых следует, что опасным для сплава являются низкотемпературные отжиги. Нагрев сплава до температур 523 или 473 К приводит к одинаковому охрупчиванию сплава, относительное удлинение таких образцов не превышает 5 %.

Исследование первого сплава (75 % золота, 15 % меди, 7,5 % никеля, 2,5 % цинка) дало определенные результаты.