Факультет:

Физико-металлургический

Кафедра:

Физического материаловедения

Специальность:

Металловедение

Научный руководитель:

д.т.н., проф. Горбатенко В. П.

Изучение эффективности дополнительного упрочнения однофазной латуни с повышенным содержанием цинка путем термической и термомеханической обработок

       Латунь Л 63 (ЛЦ 37) обычно относят к двойным однофазным латуням. Однако, исследования последних лет показали, что избыточная β` - фаза в латунях может появляться в структуре уже при содержании более 30-32% Zn. Управляя типом исходной структуры, процессами растворения и выделения избыточной фазы, можно не только воздействовать на комплекс механических свойств, но и на деформируемость латуни в процессе холодной пластической деформации.

       Цель магистерской работы - изучение возможности получения разного типа структуры латуни в результате закалки от различных температур и оценки возможного характера ее влияния на упрочнение при холодной пластической деформации и последующего старения.

       В процессе экспериментальных исследований закалку образцов толщиной 8-9 мм осуществляли после нагрева в однофазные α- и β-области и в двухфазную (α+β)-область. Последующую холодную пластическую деформацию осуществляли с суммарной степенью обжатия 7-40%.

        В исходном состоянии структура латуни Л 63 представляла собой равноосные зерна α-твердого раствора с небольшим количеством включений избыточной фазы по границам при твердости сплава HB 1200±30 Н/мм². После закалки от 450^оС получили однофазную структуру, характеризующуюся разнозернистостью, обусловленной формированием по границам исходных зерен α-фазы зоны очень мелких зерен этой фазы, занимающих до 35-38 % площади шлифа. Твердость сплава при этом несколько снизилась (HB 1180±20 Н/мм²). Закалка из двухфазной (α+β)-области обеспечила получение минимальной твердости - HB 990±10 Н/мм². При этом получили структуру, состоящую из "остатков" исходной α-фазы и участков двухфазной структуры (до 50% от площади просмотра), состоящих из кристаллов метастабильной β-фазы с дисперсными выделениями α-фазы внутри таких участков. Закалка из однофазной β-области обеспечила получение однородной структуры мартенситного типа, что вызвало повышение твердости латуни до HB 1320±20 Н/мм².

        Установлено, что характер и степень упрочнения латуни в результате холодной пластической деформации зависит от ее исходной структуры. Так, прирост твердости при максимальной степени деформации (35-40%) в случае прокатки сплава, не подвергавшегося предварительной закалке, составил 430 Н/мм², а для предварительно закаленного состояния, по мере повышения температуры под закалку - 790, 710 и 690 Н/мм². При этом на кривых изменения твердости и прироста твердости в зависимости от степени деформации можно выделить 2 участка с разной степенью упрочнения: I - при степени деформации до 14-18% и II - при более высоких степенях деформации. При этом максимальные различия в коэффициентах упрочнения (К, Н/мм²/1% деформации) фиксировали в случае прокатки сплава, не подвергавшегося закалке: КI=5,4; КII=18,8, а минимальные - в случае деформации сплава с мартенситной структурой (соответственно, КI=17,2; КII=18,3). Эти коэффициенты в случае закалки из однофазной α - области составили - КI=27,1; КII=24,2, а после закалки из двухфазной (α+β)-области - соответственно 31,8 и 19,2 Н/мм²/1%.

        Таким образом, наибольшие различия в коэффициентах упрочнения имеют место на начальных стадиях деформации. При степенях деформации, превышающих 14-18%, различия в коэффициентах упрочнения в случае разного исходного состояния оказываются относительно небольшими.

       Для дальнейшего исследования поставленной задачи планируется провести стабилизирующую обработку - старение и, на основе полученных экспериментальных данных, установить оптимальную термическую, термомеханическую обработку однофазной латуни с повышенным содержанием цинка.

       Литература:

1. Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Справочник.- М.: Машиностроение. 2004.- 336 с.
2. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов.- М.: МИСИС, 2005.- 432 с.
3. Мальцев М.В., Барсукова Т.А., Борин Ф.А. Металлография цветных металлов и сплавов.- М.: Металлургиздат, 1960.- 372 с.
4. Влияние легирующих элементов и технологических факторов на фазовый состав и свойства латунных труб, применяемых в автомобильной промышленности / Курбаткин И. И., Белов Н. А., Райков Ю. Н. и др. // Цветные металлы. - 2001, № 5.- С. 73-76.
5. Особенности превращения -фазы в сплавах меди при охлаждении в широком интервале температур / Мирзаев Д. А., Счастливцев В. М., Яковлева И. Л. и др. // 6 Всероссийская конференция "Структура и свойства аустенитных сталей и сплавов", посвященная 100-летию со дня рождения К. А. Малышева : Тезисы докладов, Екатеринбург, 10-14 сент., 2001. - Екатеринбург, 2001. - С. 46.
6. Богатов А.А., Мижирицкий И.А., Смирнов С.В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. - М.: Металлургия, 1981. - 114 с.
7. Бернштейн М.Л. Структура деформированных металлов.- М.: Металлургия, 1977. - 431 с.
8. Bleifreies Messing bestand Zerspantest // Maschinenmarkt. - 2004, № 22. - S. 63.
9. Tensile strength variations in lead-tin brasses / Khan Abdul Faheem, Rana Anwar Manzoor, Ansari M. Iqbal // J. Mater. Sci. and Technol. - 2002, V. 10, № 3. - P. 3 - 11