23. Влияние элементов на свойства медных литейных сплавов.

Олово. Олово является основой группы оловянных сплавов, а также вторым компонентом большой группы сплавов меди – оловянных бронз.

Олово образует с медью твердый раствор-α.

В двухфазных латунях, содержащих значительное количество цинка, олово является нежелательной примесью, так как оно вызывает заметное снижение пластичности. В однофазных латунях, содержащих небольшое количество цинка, добавка 1,0 – 1,5% олова улучшает антифрикционные и антикоррозионные свойства. В медносвинцовых сплавах добавка олова повышает механические свойства и усталостную прочность. Кроме этого, оно уменьшает в них ликвацию свинца, способствуя равномерному его распределению в виде отдельных сфероидальных включений. Благоприятно сказывается влияние олова и в бронзе, содержащей, кроме него, цинк, никель, свинец и др.

Однако при производстве отливок из таких сплавов следует иметь в виду, что если суммарное содержание олова и цинка в тонких отливках превышает 12%, а в толстых 10%, то возникает опасность образования пористости.

В некоторых специальных бронзах и латунях олово является вредной примесью.

При содержании олова более 5%, что соответствует его максимальной растворимости для метастабильного состояния при литье в металлические формы, резко снижаются относительное удлинение и ударная вязкость.

Найдено несколько удачных сочетаний содержания цинка и олова в оловянных бронзах, при которых достигаются наилучшие литейные и физико-механические свойства. Примером такого сочетания являются бронзы, содержащие около 6% олова и 3% цинка, а также по 5% олова и цинка. Эти сплавы широко используют в качестве антифрикционных и конструкционных.

Цинк в количестве до 3% несколько повышает прочность и пластичность сплавов медь – олово – свинец (при содержании в них около 8% олова и 12% свинца), что объясняется более равномерным распределением в них свинца. В то же время в аналогичных сплавах, содержащих меньше олова (5%) и больше свинца (25%), наличие 1,5 – 2,0% цинка приводит к ухудшению распределения свинца.

Алюминий. Алюминий является одним из компонентов значительного количества медных сплавов.

Наибольшее применение имеют сплавы, образующие твердый раствор-α.

Сплавы медь – алюминий характеризуются малым интервалом кристаллизации и, как следствие этого, более высокой, чем другие медные сплавы, однородностью свойств. в разных сечениях. Алюминий в медных сплавах увеличивает их прочность без уменьшения пластичности до содержания в 8%. Большее содержание алюминия в сплаве приводит к заметному ухудшению пластичности.

Свинец. Свинец является основой антифрикционных сплавов для заливки подшипников (баббитов). Кроме того, он используется в качестве второго, третьего и т. д. компонента в бронзах и латунях.

Двойная система медь – свинец характеризуется ограниченной растворимостью свинца в меди.

В многокомпонентных сплавах на основе меди свинец повышает антифрикционные свойства и улучшает жидкотекучесть.

При определенных концентрациях свинца в оловянных бронзах повышаются плотность и герметичность изготовленных из них отливок. Оптимальным содержанием свинца для достижения наибольшей плотности при различном содержании олова можно считать отношения

Свинец улучшает обрабатываемость латуней режущим инструментом.

Кремний. Максимальная растворимость кремния в меди наблюдается при 726 – 782°С и составляет 6,7%. При обычных температурах в меди растворяется 3,9% кремния.

По мере повышения содержания кремния до 3% в сплавах медь – кремний заметно увеличивается прочность без снижения пластичности. При дальнейшем повышении содержания кремния заметно ухудшается пластичность и повышается твердость.

На основе меди с кремнием и меди с кремнием и марганцем разработаны кремнистые и кремнемарганцевистые бронзы. Последние обладают высокой коррозионной устойчивостью в атмосфере, в растворах органических и минеральных солей и кислот, в морской воде, хлористых соединениях и т. п.

Кремний в количестве 0,035 – 0,07% оказывает положительное влияние на повышение механических свойств оловянных бронз. В определенной группе многокомпонентных оловянных бронз существует критическое содержание кремния, при котором образуется легкоплавкая фаза-.

Фосфор. Фосфор является интенсивным раскислителем при производстве медных сплавов. Кроме этого, он используется в качестве одного из основных компонентов группы многокомпонентных, фосфористых и оловяннофосфористых бронз. Фосфористые бронзы больше других склонны к поглощению водорода.

Железо. В оловянных бронзах железо ухудшает пластичность. По этой причине оно относится к числу нежелательных примесей и его содержание 0,05 – 0,5%.

Отрицательно сказывается влияние железа на антифрикционных свойствах свинцовистых бронз.

В алюминиевых и никельалюминиевых бронзах железо является желательным компонентом и присутствует в количестве до 5,5%.

В некоторых медных сплавах (например, медь – алюминий) железо совместно с бором и другими элементами оказывает модифицирующее действие. В латунях железо, как правило, относится к нежелательным примесям, и его количество в зависимости от марки латуни ограничивается 0,1 – 0,8%.