Структура и свойства термически обработанной литой в металлическую форму бронзы БРС10О10Н5; Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты); Т. 21, № 2
| Parent link: | Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты): научно-технический и производственный журнал Т. 21, № 2.— 2019.— [С. 145-153] |
|---|---|
| Korporativní autor: | |
| Další autoři: | , , , |
| Shrnutí: | Заглавие с экрана Свинцово-оловянистые бронзы являются одними из востребованных среди материалов для производства изделий, работающих в условиях трения и износа. В большинстве случаях данные изделия наравне с высокими антифрикционными свойствами должны обладать повышенной прочностью. Однако включения свинца в данном материале заметно снижают прочность, что приводит к преждевременному разрушению. Несмотря на существующее достаточно большое количество способов повышения прочности свинцово-оловянистых бронз, некоторые из них трудно выполнимы и нестабильны в масштабах реального производства, а другие не доведены до стадии широкого практического применения. Поэтому поиск способов повышения прочностных характеристик бронзы, содержащей свинец, остается актуальной задачей. Цель работы: изучение структуры, механических и триботехнических свойств свинцово-оловянистой бронзы, легированной никелем после термической обработки. В работе исследована бронза БрС10О10Н5, полученная плавкой чистых шихтовых материалов на тиристорной установке в тигле из силицированного графита c последующей заливкой в металлическую форму. Образцы подвергали старению при температуре 300…500 °C. Методами исследования являются механические испытания на статическое растяжение и триботехнические испытания, а также спектральный анализ химического состава и металлографические исследования свинцово-оловянистой бронзы, легированной никелем. Результаты и обсуждения. Известно, что одним из способов изменения структуры и свойства материала является термическая обработка, в результате которой формируется структура, создаваемая дисперсионным разложением после закалки и старения. В результате происходит образование упорядоченных структур, что приводит к увеличению твердости до максимального значения. Установлено, что максимальная твердость (138 HB) бронзы БрС10О10Н5 достигается старением при температуре 325°C в течение четырех часов. После старения образцов происходит рост прочностных характеристик - предела текучести на 10 %, предела прочности на 24 %. Усредненные значения результатов энергодисперсионного рентгеновского спектрометрического анализа (EDS) выделенной фазы указывают на то, что укрупненные дисперсные частицы являются тройным химическим соединением, предположительно Cu9NiSn3. Исследованы триботехнические характеристики бронзы до и после старения. Было определено, что свинец в составе бронзы снижает коэффициент трения в два раза. Термическая обработка не оказала существенного влияния на коэффициент трения бронзы БрС10О10Н5. Износостойкость бронзы со свинцом после термической обработки в два раза выше, чем у бронзы до термической обработки, и в пять раз выше, чем у бронзы без свинцовых включений. Представленные результаты показывают возможности применения термической обработки для повышения прочности и износостойкости свинцово-оловянистой бронзы с добавками никеля. Introduction. Lead-tin bronzes are among the most demanded materials for manufacturing parts operating under friction and wear conditions. In the majority of cases, in addition to high antifriction properties the parts should have augmented strength. However, the inclusions of lead in this material considerably decline the strength, which leads to premature failure. Despite the existing profusion of methods to improve the strength of lead-tin bronzes, some of them are hardly applicable and instable on industrial scale, while others are still experimental. Thus, the search for the techniques to increase the strength of lead-containing bronzes remains high on the agenda. The purpose of the work: studying the structure, mechanical and tribological properties of Cu-10Pb-10Sn-5Ni alloy after heat treatment on the example of Cu-10Pb-10Sn-5Ni bronze. The alloy is obtained by melting materials in a high-frequency thyristor installation in a crucible made of siliconized graphite with subsequent pouring into a metal mold. The samples are aged at a temperature of 300-500 °C. The methods of investigation. Mechanical tests for static tension and tribotechnical tests, as well as spectral analysis of the chemical composition and metallographic investigations of nickel-doped lead-tin bronze are used. Results and Discussion. It is common knowledge that one of the ways to change the structure and mechanical properties of a material is heat treatment, which results in the formation of a special structure due to the dispersive decomposition after quenching and aging. The formation of the ordered structures during aging maximizes the hardness. It is found that the maximum value of hardness (138HB) for Cu-10Pb-10Sn-5Ni bronze is achieved by aging at the temperature of 325 °C for 4 hours. Aging also improves the mechanical characteristics of the samples: yield stress by 10% and tensile strength by 24%. The averaged results of the energy dispersive X-ray spectrometric analysis (EDS) of the selected phase indicate that the enlarged dispersion particles are a ternary chemical compound, presumably, Cu9NiSn3. The tribotechnical characteristics of the bronze before and after aging are investigated. It is determined that lead in bronze halves the friction coefficient. The heat treatment had no significant effect on the friction coefficient of Cu-10Pb-10Sn-5Ni bronze. The wear resistance of the bronze with lead after heat treatment is two times higher than that of the bronze before heat treatment, and five times higher than that of the bronze without lead inclusions. The presented results demonstrate the capabilities of thermal treatment in the enhancement of the strength and wear-resistance of nickel-doped lead-tin bronze. Режим доступа: по договору с организацией-держателем ресурса |
| Jazyk: | ruština |
| Vydáno: |
2019
|
| Edice: | Материаловедение |
| Témata: | |
| On-line přístup: | https://elibrary.ru/item.asp?id=38096059 https://doi.org/10.17212/1994-6309-2019-21.2-145-153 |
| Médium: | Elektronický zdroj Kapitola |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=661179 |
| Shrnutí: | Заглавие с экрана Свинцово-оловянистые бронзы являются одними из востребованных среди материалов для производства изделий, работающих в условиях трения и износа. В большинстве случаях данные изделия наравне с высокими антифрикционными свойствами должны обладать повышенной прочностью. Однако включения свинца в данном материале заметно снижают прочность, что приводит к преждевременному разрушению. Несмотря на существующее достаточно большое количество способов повышения прочности свинцово-оловянистых бронз, некоторые из них трудно выполнимы и нестабильны в масштабах реального производства, а другие не доведены до стадии широкого практического применения. Поэтому поиск способов повышения прочностных характеристик бронзы, содержащей свинец, остается актуальной задачей. Цель работы: изучение структуры, механических и триботехнических свойств свинцово-оловянистой бронзы, легированной никелем после термической обработки. В работе исследована бронза БрС10О10Н5, полученная плавкой чистых шихтовых материалов на тиристорной установке в тигле из силицированного графита c последующей заливкой в металлическую форму. Образцы подвергали старению при температуре 300…500 °C. Методами исследования являются механические испытания на статическое растяжение и триботехнические испытания, а также спектральный анализ химического состава и металлографические исследования свинцово-оловянистой бронзы, легированной никелем. Результаты и обсуждения. Известно, что одним из способов изменения структуры и свойства материала является термическая обработка, в результате которой формируется структура, создаваемая дисперсионным разложением после закалки и старения. В результате происходит образование упорядоченных структур, что приводит к увеличению твердости до максимального значения. Установлено, что максимальная твердость (138 HB) бронзы БрС10О10Н5 достигается старением при температуре 325°C в течение четырех часов. После старения образцов происходит рост прочностных характеристик - предела текучести на 10 %, предела прочности на 24 %. Усредненные значения результатов энергодисперсионного рентгеновского спектрометрического анализа (EDS) выделенной фазы указывают на то, что укрупненные дисперсные частицы являются тройным химическим соединением, предположительно Cu9NiSn3. Исследованы триботехнические характеристики бронзы до и после старения. Было определено, что свинец в составе бронзы снижает коэффициент трения в два раза. Термическая обработка не оказала существенного влияния на коэффициент трения бронзы БрС10О10Н5. Износостойкость бронзы со свинцом после термической обработки в два раза выше, чем у бронзы до термической обработки, и в пять раз выше, чем у бронзы без свинцовых включений. Представленные результаты показывают возможности применения термической обработки для повышения прочности и износостойкости свинцово-оловянистой бронзы с добавками никеля. Introduction. Lead-tin bronzes are among the most demanded materials for manufacturing parts operating under friction and wear conditions. In the majority of cases, in addition to high antifriction properties the parts should have augmented strength. However, the inclusions of lead in this material considerably decline the strength, which leads to premature failure. Despite the existing profusion of methods to improve the strength of lead-tin bronzes, some of them are hardly applicable and instable on industrial scale, while others are still experimental. Thus, the search for the techniques to increase the strength of lead-containing bronzes remains high on the agenda. The purpose of the work: studying the structure, mechanical and tribological properties of Cu-10Pb-10Sn-5Ni alloy after heat treatment on the example of Cu-10Pb-10Sn-5Ni bronze. The alloy is obtained by melting materials in a high-frequency thyristor installation in a crucible made of siliconized graphite with subsequent pouring into a metal mold. The samples are aged at a temperature of 300-500 °C. The methods of investigation. Mechanical tests for static tension and tribotechnical tests, as well as spectral analysis of the chemical composition and metallographic investigations of nickel-doped lead-tin bronze are used. Results and Discussion. It is common knowledge that one of the ways to change the structure and mechanical properties of a material is heat treatment, which results in the formation of a special structure due to the dispersive decomposition after quenching and aging. The formation of the ordered structures during aging maximizes the hardness. It is found that the maximum value of hardness (138HB) for Cu-10Pb-10Sn-5Ni bronze is achieved by aging at the temperature of 325 °C for 4 hours. Aging also improves the mechanical characteristics of the samples: yield stress by 10% and tensile strength by 24%. The averaged results of the energy dispersive X-ray spectrometric analysis (EDS) of the selected phase indicate that the enlarged dispersion particles are a ternary chemical compound, presumably, Cu9NiSn3. The tribotechnical characteristics of the bronze before and after aging are investigated. It is determined that lead in bronze halves the friction coefficient. The heat treatment had no significant effect on the friction coefficient of Cu-10Pb-10Sn-5Ni bronze. The wear resistance of the bronze with lead after heat treatment is two times higher than that of the bronze before heat treatment, and five times higher than that of the bronze without lead inclusions. The presented results demonstrate the capabilities of thermal treatment in the enhancement of the strength and wear-resistance of nickel-doped lead-tin bronze. Режим доступа: по договору с организацией-держателем ресурса |
|---|---|
| DOI: | 10.17212/1994-6309-2019-21.2-145-153 |