Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 2 2019 146 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ высокими антифрикционными характеристи- ками, хорошей прирабатываемостью, высокой обрабатываемостью резанием [1,2]. Свинцово- оловянистую бронзу целесообразно использо- вать не только при производстве подшипников скольжения, но и для колес зубчатых передач, маслоплотных и поршневых колец, уплотнений гидроцилиндров и т.д. Однако статистика экс- плуатации изделий из оловянистой бронзы с добавками свинца показывает значительное ко- личество случаев разрушения из-за свинцовых включений, которые являются концентраторами разрушения [3–5]. Одним из способов изменения структуры и свойства материала является термическая обра- ботка, в результате которой формируется струк- тура, создаваемая дисперсионным разложением во время термической обработки – после закал- ки и старения [6–16]. Как известно, растворимость олова в меди невысокая и существенно меняется с понижени- ем температуры (с 13,5 % при 798 °С до 1 % при 200 °С). Из этого следует невозможность образо- вания пересыщенного твердого раствора олова в меди при быстром охлаждении. В работах [7 и 8] указывается на то, что закалка и отпуск оловя- нистых бронз возможны, но не находят практи- ческого применения ввиду незначительных из- менений механических свойств. Для облегчения обработки давлением данных бронз проводят го- могенизацию – нагрев до 600…650 °С, выдерж- ка в течение 2…2,5 ч и медленное охлаждение (с печью) [9–11]. Также нельзя не отметить тот факт, что в случае присутствия легкоплавкой свинцовой составляющей в составе оловяни- стой бронзы существуют ограничения по тем- пературному режиму нагрева для термической обработки. Практически только бериллиевые бронзы можно подвергать закалке и старению благодаря сильному уменьшению концентрации легирующего компо- нента в α-твердом растворе с пони- жением температуры. Однако суще- ствуют другие элементы, которые с медью образуют твердые растворы, к примеру, никель при высоких темпе- ратурах растворяется в меди в боль- ших количествах, но с понижени- ем температуры растворимость его резко уменьшается [10, 14]. Таким образом, легирование никелем может способ- ствовать термическому упрочнению свинцово- оловянистой бронзы. Цель данной работы заключается в изучении структуры, механических и триботехнических свойств свинцово-оловянистой бронзы, легиро- ванной никелем после термической обработки. Исходя из цели работы были поставлены следу- ющие задачи : сравнить микроструктуру иссле- дуемой бронзы до и после термической обработ- ки; определить режим термической обработки для получения максимальных значений твердо- сти и прочности бронзы; определить влияние термической обработки на триботехнические характеристики свинцово-оловянистой бронзы с добавками никеля. Методика исследований Образцы для исследования получали литьем в кокиль. Сплав готовили плавкой из чистых шихтовых материалов (табл. 1) на высокочастот- ной тиристорной установке в тигле из силици- рованного графита, с последующей заливкой при температуре 1150 °С в металлическую фор- му. Температуру заливки контролировали при помощи быстродействующего инфракрасного оптического пирометра ТПТ-90 фирмы Agema (Швеция) с лазерным наведением. Для испы- таний были подготовлены образцы размером 15 × 15 × 60 мм. Анализ микроструктуры выполняли с помо- щью исследовательского оптического микроско- па AxioObserver A1.m фирмы Carl Zeiss (Герма- ния). Анализ поверхности материала и состава приповерхностных слоев проводили на скани- рующем электронном микроскопе EVO 50XVP фирмы Carl Zeiss с рентгеновским микроанали- затором EDS. Для исследования микрострукту- Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Состав исследуемой бронзы The composition of the bronze Маркировка сплава Alloy marking Массовая доля компонентов, % мас. Mass fraction of components,% Cu Pb Ni Sn БрС10О10Н5 The bronze Cu-10Pb- 10Sn-5Ni 75 10 5 10