Термоупрочняемые (облагораживаемые) бронзы
В некоторых бронзах при понижении температуры растворимость легирующей
компоненты резко падает и её выделение из твердого раствора приводит к эффекту
дисперсионного твердения. Этот процесс сопровождается резким изменением
физических и механических свойств.
Бронзы, способные к дисперсионному твердению, позволяют осуществлять упрочнение
изделий из них за счет специальной термообработки (облагораживание). В
результате возрастают твердость, пределы текучести и прочности, модули
упругости, улучшается коррозионная стойкость, повышается тепло- и
электропроводность.
К бронзам с эффектом дисперсионного твердения относятся бериллиевые, хромистые,
циркониевые, кремнисто-никелевые и некоторые сложные сплавы (см. таблицу марок
бронз). Полуфабрикаты из таких бронз (прутки, ленты, плиты, проволока) имеют
следующие состояния поставки:
- Без
термообработки
Это горячекатаные плиты или прессованные прутки, остывающие с естественной
скоростью.
- С
термообработкой (закалка)
В этом случае полуфабрикат нагревается до некоторой «высокой» температуры после
чего производится его закалка в воду для получения пересыщенного твердого
раствора. Это закаленные полуфабрикаты, состояние которых обычно маркируется
буквой «М». Такая термообработка повышает пластичность и позволяет в дальнейшем
производить операции гибки, вытяжку, прокатку и другие виды холодной деформации.
Твердость, пределы текучести и прочности, пластичность закаленных бронз
несколько выше, чем у прессованных.
- С
термообработкой (закалка) и последующей холодной деформацией
Холодная деформация повышает пределы текучести и прочности и увеличивает
твердость закаленных полуфабрикатов. Холоднодеформированный полуфабрикат после
закалки обычно маркируется буквой «Т».
Второй этап термообработки — отпуск, обычно производится уже над изделием.
Отпуск производится при «низкой температуре» в течение определенного времени. В
процессе отпуска происходит выделение -фазы с упорядоченным распределением
легирующего элемента. Эти выделения связаны со значительными напряжениями
кристаллической решетки, которые вызывают повышение прочности и твердости.
Таким образом, облагораживание такого класса бронз состоит из двух операций.
Вначале производится быстрая закалка, затем длительный отпуск. Между закалкой и
отпуском может производиться упрочнение холодной деформацией или изготовление
детали. Режимы облагораживания сильно зависят от химического состава бронзы. Для
БрБ2 температура закалки 750-790 С, температура отпуска 300 — 350 С в течение 2
– 4 часов. Для БрХ0.5 температура закалки 950 С, температура отпуска 400 С в
течение 4 часов.
Эффект термообработки для прутка из БрБ2 показан на гистограмме, а для лент - в
таблице. Там же, в таблице, приведен эффект облагораживания для хромистой
бронзы БрХ0.5.
|
БрБ2 |
БрХ0.5 |
После
закалки (М) |
После
закалки и отпуска |
После
закалки (М) |
После
закалки и отпуска |
Модуль упругости Е |
9500 |
10500 |
11200 |
|
Предел текучести |
20 -
35 |
95 -
135 |
5 |
27 |
Предел прочности |
40 -
60 |
110-150 |
24 |
41 |
Относительное
удлинение |
20 |
2 |
50 |
22 |
Твердость HV |
<130 |
330 |
65 |
130 |
Электрическое
сопротивление |
0.1 |
0.04 -
0.07 |
0.04 |
0.02 |
Дисперсионное твердение изделий, изготовленных из термоупрочняемых бронз (БрБ2,
БрХ, БрХЦр, БрКН, БрАЖН) и сплавов (МНМц20-30) существенно повышают показатели
прочности и твердости в сравнении с исходным материалом поставки. Наибольший
эффект от облагораживания имеют изделия из бериллиевых бронз.
|