Фізичні та ливарні властивості сплавів системи Cu-Sn-Al
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, Дніпро
Abstract
UKR: Мета. Визначення фізичних та ливарних властивостей олов'яно-алюмінієвої бронзи, що містить Sn – до 6,73 % та Al – до 7,53 %, за масою. Методика. Плавки проводили у графітовому тиглі в індукційній печі під шаром деревного вугілля. Температуру ліквідус і солідус сплавів визначали за результатами термографування розплаву, що твердіє. Величину вільної (С) та абсолютно утрудненої (АЗ) лінійної усадки та температуру переходу сплаву з пластичного в пружний стан при охолодженні в ливарній формі визначали за загальноприйнятими методиками. Рідкоплинність бронз оцінювали довжиною заповненого каналу спіральної проби за ГОСТ 16438.Оцінку схильності бронзи БрО3А3 до пригару та до утворення гарячих i холодних тріщин здійснювали за результатами візуального дослідження поверхні зразків. Питому щільність литої бронзи визначали розрахунковим шляхом. Механічні властивості досліджуваних сплавів розраховували за результатами випробувань відповідних зразків при їх ударному вигині при кімнатній температурі відповідно до діючих стандартів. Контроль хімічного складу сплавів здійснювали на прецизійному аналізаторі EXPERT 4L на зразках, вирізаних з трефовидних проб. Мікроструктурні дослідження проводили на металографічних мікрошліфах, приготовлених за стандартними методиками на оптичному мікроскопі Neophot-21. Величину достовірності апроксимації та відповідні залежності будували з використанням комп'ютерної програми EXEL. Результати. За якісними та кількісними показники та оцінки фізичних та ливарних властивостей бронз системи Cu-Sn-Al із вмістом Sn до 6,73 % та Al до 7,53 %, визначено, що з числа можливого вмісту олова і алюмінію в системі Сu-Sn-Al найбільш перспективною є бронза з 3...4% (мас.) кожного з зазначених легуючих компонентів. Наукова новизна. Вперше визначено ряд фізичних та ливарних властивостей бронз системи Cu-Sn-Al із вмістом Sn до 6,73 % та Al до 7,53 %. Вперше встановлено, що лінійна усадка таких бронз, температура переходу з пластичного в пружний стан при охолодженні після затвердіння та величина ударного вигину при нормальній температурі залежать від їх структури, тобто від фазового складу, який визначається вмістом в бронзі її легуючих елементів. Практична значимість. За результатами досліджень фізичних та ливарних властивостей бронзу БрО3АЗ рекомендовано використовувати як ливарний матеріал.
ENG: Abstract. Purpose.Tin-aluminum bronze containing Sn - up to 6.73% and Al - up to 7.53% (by weight) physical and casting properties determination. Methodology. Melting has been carried out in graphitecrucible in induction furnace under charcoal layer. Alloys liquidus and solidus temperatures have been investigated by thermography results of solidifying melt. Free (С) and absolutely difficult (АЗ) linear shrinkage values and alloy transition temperature from plastic to elastic state during cooling in mold have been studied by conventional methods. Bronzes fluidity has been estimated by the spiral sample filled channel length according to GOST 16438. Bronze BrO3A3 tendency to burn and to hot and cold cracks formation has been evaluated by samples surface visual examination results. Cast bronze specific density has been determined by calculation. Studied alloys mechanical properties have been calculated based on corresponding samples tests results at their impact bending at room temperature in accordance with actual standards. Alloys chemical composition control has been carried out on precision analyzer EXPERT 4L on specimens cut from club -shaped samples. Microstructural studies have been performed on metallographic microscopic samples prepared by standard methods on optical microscope Neophot-21. Approximation reliability value and corresponding dependences have been b uilt using EXEL computer program. Results.According to qualitative and quantitative indicators and system Cu-Sn-Al bronzes with Sn content up to 6.73% and Al content up to 7.53% physical and foundry properties assessments, it has been determined that among possible tin and aluminum content in Cu-Sn- Al the most promising is bronze with 3...4% (by weight) of these alloying components each. Originality.For the first time number of physical and foundry properties of Cu-Sn-Al system bronze (with Sn content up to 6.73% and Al up to 7.53%) have been determined. It has been first established that such bronzes linear shrinkage, transition temperature from plastic to elastic state during cooling after solidifying and impact bending value at normal temperature depend on their structure, i.e. phase composition determined by its alloying elements content in bronze. Practical value.According to studies of physical and foundry properties results, bronze BrO3A3 has been recommended to be used as casting material.
ENG: Abstract. Purpose.Tin-aluminum bronze containing Sn - up to 6.73% and Al - up to 7.53% (by weight) physical and casting properties determination. Methodology. Melting has been carried out in graphitecrucible in induction furnace under charcoal layer. Alloys liquidus and solidus temperatures have been investigated by thermography results of solidifying melt. Free (С) and absolutely difficult (АЗ) linear shrinkage values and alloy transition temperature from plastic to elastic state during cooling in mold have been studied by conventional methods. Bronzes fluidity has been estimated by the spiral sample filled channel length according to GOST 16438. Bronze BrO3A3 tendency to burn and to hot and cold cracks formation has been evaluated by samples surface visual examination results. Cast bronze specific density has been determined by calculation. Studied alloys mechanical properties have been calculated based on corresponding samples tests results at their impact bending at room temperature in accordance with actual standards. Alloys chemical composition control has been carried out on precision analyzer EXPERT 4L on specimens cut from club -shaped samples. Microstructural studies have been performed on metallographic microscopic samples prepared by standard methods on optical microscope Neophot-21. Approximation reliability value and corresponding dependences have been b uilt using EXEL computer program. Results.According to qualitative and quantitative indicators and system Cu-Sn-Al bronzes with Sn content up to 6.73% and Al content up to 7.53% physical and foundry properties assessments, it has been determined that among possible tin and aluminum content in Cu-Sn- Al the most promising is bronze with 3...4% (by weight) of these alloying components each. Originality.For the first time number of physical and foundry properties of Cu-Sn-Al system bronze (with Sn content up to 6.73% and Al up to 7.53%) have been determined. It has been first established that such bronzes linear shrinkage, transition temperature from plastic to elastic state during cooling after solidifying and impact bending value at normal temperature depend on their structure, i.e. phase composition determined by its alloying elements content in bronze. Practical value.According to studies of physical and foundry properties results, bronze BrO3A3 has been recommended to be used as casting material.
Description
Т. Кімстач: ORCID 0000-0002-8993-201X; К. Узлов: ORCID 0000-0003-0744-9890; С. Реп'ях: ORCID 0000-0003-0203-4135; В. Мазорчук: ORCID 0000-0002-8512-0727; Р. Усенко: ORCID 0000-0002-8007-9702; Л. Іванова: ORCID 0000-0002-5997-610X
Keywords
бронза, ліквідус, солідус, усадка, температура переходу із пластичного в пружний стан, уявна щільність, ударний вигін, bronze, liquidus, solidus, shrinkage, temperature of transition from plastic to elastic state, specific density, impact toughness, КМТОМ, КЛВ
Citation
Кімстач Т. В., Узлов К. І., Реп'ях С. І., Мазорчук В. Ф., Усенко Р. В., Іванова Л. Х. Фізичні та ливарні властивості сплавів системи Cu-Sn-Al. Теорія і практика металургії. 2021. № 6 (131). С. 31–38. DOI: https://doi.org/10.34185/tpm.6.2021.05.