CC BY
12
DOI: 10.47581/2020/30.10.2020/SMTT/32.5.016
ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ КРЕМНИСТОЙ ЛАТУНИ
МАРКИ ЛК75В ПОСЛЕ ОТЖИГА Сургаева Екатерина Сергеевна, магистрант (e-mail: catherinegavrilyuk@yandex.ru) Якубович Ефим Абрамович, к.т.н., доцент (e-mail: eyakubovich@mail.ru) Самарский государственный технический университет
В статье приведены результаты микроструктурных исследований кремнистой латуни марки ЛК75Вв исходном состоянии и после отжига. Описаны основные превращения и структурные составляющие латуни. Рекристаллизационный отжиг при 440 0С в течение 0,3 ч способствует формированию однородной зеренной структуры. Зерна имеют выраженные границы и равновесную форму, средний размер зерен 70,5 мкм. При этом достигается снижение твердости в 1,7 раза по сравнению с исходным литым состоянием.
Ключевые слова: кремнистая латунь, микротвердость, микроструктура, отжиг латуни, а - латунь.
Введение
В настоящее время латунные сплавы все более широко применяются в различных отраслях промышленностикак конструкционный материал, обладающий высокой коррозионной стойкостью, прочностью, пластичностью и вязкостью не только при 10 - 25° С, но и при достаточно низких температурах (до - 180 °С) [1]. Независимо от области применения латуни, основным критерием оценки свойств латуни является именно микроструктура. Она определяет загрязненность, основные фазовые составляющие, а также размер и форму зерна. Последнее особенно важно при оценке возможностей и технологических особенностей процессов изготовления латунных деталей методами обработки давлением. Поэтому одним из важнейших элементов исследований свойствсплавовявляются металлографические исследования их структуры в зависимости от применяемой термической обработки
Цель работы состоит в исследовании микроструктуры латунного сплава марки ЛК75В после отжига.
Методика эксперимента
В качестве объекта исследования использовалась пластина размером 40х40 мм толщиной 2 мм, выполненная из латунного сплава марки ЛК75В. Данная марка относится к классу кремнистой латуни, содержащая до 3%Srn до 20 % Zn [3]. Кремнистые латуни обладают высокими прочностными свойствами и достаточной пластичностью как при комнатной температуре, так и в литом состоянии. Химический состав латуни ЛК75В определялся в соответствии ГОСТ 15527-2004 [2] и представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Химический состав латуни ЛК75В по ГОСТ 15527-2004
Марка латуни Массовая доля, %
Химический элемент
Си 2п РЬ Бп N1
ЛК75В 71,0-78,0 Остальное 0,25-0,5 <0,7 <0,05 <0,5
В качестве входных параметров определялась микротвердость латуни ЛК75В в исходном состоянии по методу Виккерса в 10-ти точках. Данный метод заключается во вдавливании алмазной пирамидки (индентора) в металл с определенной нагрузкой. По отпечатку индентора рассчитывают твердость НУ. Результаты измерения микротвердости представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Микротвердость латуни ЛК75В
Значение твердости, НУ
№ измерения 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Среднее значение
Значение 168 169 175 148 160 151 160 166 180 175 165
Исследование микроструктуры протравленных образцов выполнялось на оптическом микроскопе «Альтами»с увеличением до 1000 крат. Травление латуни осуществлялось раствором смеси 5мл хлорного железа (БеС13),15 мл соляной кислоты в 100 мл дистиллированной воды.
Результаты исследований
По данным микростроструктурных исследований, в литом виде сплав ЛК75В имеют типичную дендритную структуру (рис.2), свойственную микроструктуре а-латуни. Светлые участки представлены дендритами, богатые медью, затвердевшие первыми из жидкого состояния. Темные участки, локализованные по границам зерна - междендритные пространства, обогащенные легкоплавким цинком (рис. 2).
ш&шт
ш
РИТ
г
г.
ш.
я
Ш-
■нр. V "к
Л * к >•
Ш
Ц/*
'НС, ■40 мкм
к к..'
б)
Рис. 2 Микроструктура литой латуни: а) увеличение х1000;
б) увеличение х1600
Известно, что исследуемая марка ЛК75В относится к однофазнойальфа-латунии в твердом состояниине изменяется, поэтому альфа-латуни не подвергаются упрочняющей термической обработке [5]. Следовательно однофазные латуни подвергаются только рекристаллизационному отжигу. Традиционно рекристаллизационный отжиг латуни проводится при температуре (500-700)0С, но исходя из того, что исследуемый образец характеризуется малой площадью сечения, то температура отжига выбирается ниже, чем теоретическая.
Образец латуни подвергали рекристаллизационному отжигу при температуре нагрева 440 0С в течение 0,3 ч. Охлаждение проводили на воздухе. Далее проводился микроструктурный и дюрометрический анализ (измерение микротвердости).
На рис. 3 представлена микроструктура латуни после отжига. Структура латуни представленаоднофазной а-структурой. В оптическом микроскопе а-фаза представлена светлыми полиэндрическими зернами [4]. Богатая медью а-фаза имеет кубическую гранецентрированную решетку и является твердым раствором замещения, где часть атомов меди замещается атомами цинка. Зерна характеризуются равновесной формой с ярко-выраженными границами, что свидетельствует о достижении процессов рекристаллизации при отжиге. Также различный оттенок зерен говорит о различной кристаллографической ориентации зерен. Средний размер зерна составляет 70,5 мкм (рис.4).
Как видно из рис. 3 нагрев при 440° С способствует формированию однородной зеренной структуры, при этом размер зерен не достигает критических значений, что благоприятно влияет на технологические свойства образца. В случае нарушения процесса отжига, структура латуни приобретала бы «двойную» структуру, состоящую одновременно из мелких и крупных зерен.
а- фаза
Рис. 3 Микроструктура латуни после отжига: а) увеличение х1000;
б) увеличение х1600
Рис. 4 Размер зерна латуни. Увеличение х1000
По окончанию микроструктурных исследований, проводились замеры микротвердости образца в 10-ти точках. Полученные результаты приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Микротвердость латуни ЛК75В после отжига
Значение твердости, HV
№ измерения 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Среднее значение
Значение 103,8 108,4 109,2 85,5 87,9 94,3 96,8 89,3 95,8 96,9 97
Анализируя результаты твердости латуни в исходном состоянии и после нагрева, можно отметить, что рекристаллизационный отжиг способствует снижению твердости образца, тем самым повышая пластичность. Увеличение пластичности латуни благоприятно сказывается на эксплуатационных свойствах изделия, позволяя проводить операции вытяжки, протяжки и волочения латуни без растрескивания материала.
Выводы: таким образом, благоприятное влияние рекристаллизационного отжига на микроструктуру и пластичность кремнистой латуни позволяет достичь высоких технологических свойств при дальнейших операциях изготовления изделий.
Список литературы
1. Федоров, В.Г. Латуни - современный конструкционный материал/В.Н. Федоров, О.Е. Осинцев // Цветные металлы, 2001. - №8. - С. 92 - 97
2. ГОСТ 15527-2004. Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением.
3. Новиков, И.И Металловедение цветных металлов и сплавов / И.И. Новиков, Г.С. Фонарев. - М.: Наука. 1972. - С. 135 - 140
4. Pantazopoulos, G. Characterization of the microstructural aspects of machinable ap-phase brass / G. Pantazopoulos, A. Vazdirvanidis // Microscopy and analysis. - 2008.- pp.1316.
5. Мочалов, Н.А. Влияние параметров отжига и травления на качествоповерхности латунной ленты/Н.А. Мочалов, П.Е. Орлинский / Известия высших учебных заведений «Цветная металлургия». — 1999. №4. - С. 45-50
6. Фиргер, И.В. Термическая обработка сплавов / И.В. Фиргер; Справочник. - Л.: Машиностроение. 1982. - С. 304
Surgaeva Ekaterina Sergeevna, undergraduate (e-mail:catherinegavrilyuk@yandex.ru) Samara State Technical University
YakubovichEfimAbramovich,Cand.Techn.Sci.,associate professor (e-mail: eyakubovich@mail.ru)
Abstract: The article presents the results of microstructural studies of LK75V silicon brass in the initial state and after annealing. The main transformations and structural components of brass are described. Recrystallization annealing at 440 ° C for 0.3 h promotes the formation of a uniform grain structure. The grains have pronounced boundaries and an equilibrium shape, the average grain size is 70.5 microns. In this case, a decrease in hardness by 1.7 times is achieved in comparison with the initial cast state.
Key words:silicon brass, microhardness, microstructure, annealed brass, a -brass.
DOI: 10.47581/2020/30.10.2020/SMTT/32.5.017
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СИНТЕЗА КЕРАМИЧЕСКОЙ КОМПОЗИЦИИ Si3N4- TiC ПРИ ГОРЕНИИ СМЕСИ «Si- NaN3-(NH4)2TiF6-xС-(x-1)Ti» В РЕЖИМЕ СВС Титова Юлия Владимировна, к.т.н., доцент кафедры «МПМН»
(e-mail: titova600@mail.ru )
Майдан Дмитрий Александрович, к.т.н., доцент кафедры «МПМН»
(e-mail: mtm.samgtu@mail.ru) Белова Галина Сергеевна, аспирант (e-mail: galya.belova.94@mail.ru) Самарский государственный технический университет, г.Самара, Россия
В данной статье исследована возможность получения керамической нитридно-карбидной нанопорошковой композиции Si3N4-TiC по азидноой технологии СВС, где в качестве твёрдого азотирующего реагента используется азид натрия. Выбраны системы СВС-Аз для синтеза целевой нитридо-карбидной композиции Si3N4-TiC. Определены условия синтеза, фазовый состав, морфология и размеры частиц синтезированных продуктов. Исследована возможность синтеза целевой нитридо-карбидной композиции Si3N4-TiC с применением галоидной соли (NH4)2TiF6. Показано, что метод азидного СВС позволил получить в одну стадию перспективные керамические нитридно-карбидные порошковые композиции Si3N4-TiC с использованием прекурсоров - галоидных солей азотируемых и карбиди-зируемых элементов. Синтезированные композиционные порошки Si3N4-TiC перспективны для использования при спекании соответствующих композиционных керамических материалов с повышенными свойствами: меньшей хрупкостью, хорошей обрабатываемостью.
Ключевые слова: композиция нитрид кремния - карбид титана, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, азид натрия, нано-порошок, гексафтортитанат аммония.
