Исследование микроструктуры цветных сплавов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

Исследование микроструктуры цветных сплавов

Цель работы: изучить микроструктуры цветных сплавов

Задание:

Изучить микроструктуры меди, латуней (б и б+в), бронз (оловянной, алюминиевой, свинцовистой, бериллиевой) в литом, деформированном и в термически обработанном состоянии (в зависимости от сплава).

Результаты микроанализа оформить в виде таблицы.

Начертить диаграммы состояния (или их части) сплавов меди с цинком, оловом, алюминием, свинцом» бериллием, провести на них линии, соответствующие рассматриваемым сплавам, и дать описание процессов превращений, происходящих при охлаждении сплавов.

Письменно ответить на контрольные вопросы.

Оборудование: металлографический микроскоп; коллекцию микрошлифов меди, латуней и бронз.

Пояснения к работе

Микроструктура меди

Микроструктура деформированной и отожженной меди дана на рис. 1. Структура зернистая, с наличием двойников.

Рисунок 1. Деформированная и отожженная медь: а -- микроструктура (Х200); б--схема микроструктуры

В структуре недостаточно хорошо раскисленной меди наблюдается закись меди Cu₂О, образующая с медью эвтектику Cu--Cu₂0, которая располагается по границам зерен меди, имеет точечное строение (рис. 2) придает ей хрупкость.

Рисунок 2. Литая медь с содержанием 0,15% кислорода. По границам зерен меди видны значительные участки эвтектики Cu-Cu₂O: а -- микроструктура (Х150), шлиф нетравлен; б -- схема микроструктуры

Микроструктура латуней

Диаграмма состояния системы медь--цинк дана на рис. 3. Практическое применение находят однофазные латуни с содержанием цинка до 39% (б-латуни) и двухфазные латуни с содержанием цинка от 30 до 45% (б+вґ латуни).

Рисунок 3. Диаграмма состояния медь-цинк

Микроструктура б-латуней. Микроструктура б-латуни с содержанием 30% цинка (Л70) дана на рис 4 и 5.

Микроструктура литой б-латуни (рис. 4) имеет дендритное строение. Светлые участки - дендриты, богатые медью, затвердевшие первыми из жидкого состояния;

Рисунок 4. Литая б-латунь с 30% цинка (тип Л70): а - микроструктура (Х250); б - схема микроструктуры

темные участки - междендритные пространства, обогащенные цинком.

Макроструктура деформированной и отожженной б-латуни (рис. 5) имеет зернистое строение и характерные полоски двойников.

Рисунок 5. Деформированная и отожженная б-латунь: а - микроструктура (Х100); б - схема микроструктуры

Вследствие различной ориентировки зерен (анизотропии) они травятся с разной интенсивностью, поэтому получают различную окраску.

Рисунок 6. Литая б+в-латунь с 40% цинка (типа Л63): а -- микроструктура (Х150); б -- схема микроструктуры

Микроструктура б+в-латуней. Граница между однофазной б-латунью и б+в-латунью соответствует 39% цинка (см. рис. 3).

Микроструктура б+в-латуни с содержанием цинка 40% в литом состоянии дана на рис. 6.

Микроструктура бронз

Микроструктура оловянной бронзы. Часть диаграммы состояния системы Сu-Sn дана на рис. 7. Сплошная линия Abdq характеризует состояние, получающееся при очень медленном охлаждении или отжиге после отливки; такие условия при обычной отливке не достигаются. Штриховая линия Ab'h характеризует состояние, которое получается в обычных условиях отливки. Штрихпунктирная линия dg характеризует состояние, получающееся при очень длительном (тысяч часов) отжиге.

При содержании до 6--7% Sn (левее точки h на рис. 7) микроструктура литой бронзы состоит из неоднородного твердого б-раствора; строение дендритное.

Микроструктура этой бронзы после отжига представляет однородные по составу зерна твердого б-раствора (рис. 8).

Рисунок 7. Часть диаграммы со стояния медь--олово

Рисунок 8. Деформированная и отожженная оловянная бронза с 6% Sn:а -- микроструктура (Х250); б -- схема микроструктуры

При содержании больше 6--7% Sn (правее точки h на рис. 7), но меньше 14% (левее точки q), например при содержании 10% Sn, для равновесных условий должна быть структура твердого б-раствора, а для обычных условий отливки такая бронза будет иметь уже двухфазную структуру -- неоднородного твердого б-раствора и эвтектоида б+Cu₃₁Sn₈. Микроструктура такой бронзы (с содержанием 10% Sn) в литом состоянии приведена на рис. 9. Темные участки -- б-твердый раствор, светлые -- эвтектоид б+ Cu₃₁Sn₈. На светлом фоне химического соединения Cu₃₁Sn₈ видны темные точечные включения твердого б-раствора.

Часть диаграммы состояний системы медь -- алюминий дана на рис. 10. При содержании до 9,8% Аl образуется б-фаза (однофазная бронза). Микроструктура такой бронзы (например, Бр. А5 с содержанием 5% Аl) после деформации и отжига состоит из зерен однородного твердого раствора алюминия в меди (рис. 11).

Рисунок 9. Литая оловянная бронза с 10% Sn: а -- микроструктура (ХЮ00); б -- схема микроструктуры

При содержании 10% Аl и более образуется б-фаза и эвтектоид б+г' (двухфазная бронза). Микроструктура такой бронзы в литом состоянии дана на рис. 12; белые участки - б-фаза, темные эвтектоид б+г'. Двухфазные алюминиевые бронзы могут подвергаться закалке и отпуску.

Если такую бронзу нагреть до области существования в-фазы и затем охладить в воде, то образуется игольчатая структура, подобная структуре мартенсита. На рис. 13 приведена микроструктура закаленной алюминиевой бронзы Бр. АЖН10-4-4.

Рисунок 10. Часть диаграммы состояния медь-алюминий

Микроструктура свинцовистой бронзы. Диаграмма состояний системы медь -- свинец дана на рис. 14. Свинец практически не растворяется в меди в жидком состоянии, поэтому при затвердевании такой смеси жидких фаз получается также механическая смесь твердых фаз меди и свинца.

На рис. 15 дана схема микроструктуры свинцовистой бронзы с содержанием свинца 30% (Бр. С30); основной белый фон - медь, темные включения - свинец. Травления для выявления включений свинца не требуется.

Рисунок 11. Алюминиевая бронза БрА5 после деформации и отжига: а -- микроструктура (Х250); б -- схема микроструктуры

Рисунок 12. Литая алюминиевая бронза Бр. АЖН10-4-4: а -- микроструктура (Х500); б -- схема микроструктуры

Рисунок 13. Закаленная алюминиевая бронза Ер. АЖН10-4-4: а -- микроструктура (X500); б -- схема микроструктуры

Рисунок 14. Диаграмма состояния медь-свинец

Рисунок 15. Свинцовистая бронза Бр. С30 (схема микроструктуры)

Рисунок 16. Часть диаграммы состояния медь-бериллий

Микроструктура бериллиевой бронзы. Часть диаграммы состояния системы медь-бериллий дана на рис. 16. На диаграмме отмечены области существования кристаллов б, в и г. Фаза г является химическим соединением CuBe. В структуре литой бериллиевой бронзы (рис. 17) в междендритных пространствах б-твердого раствора видны исключения эвтектоида [б+г (CuBe)].

Практически важным является то, что растворимость бериллия в меди уменьшается с 2,7% при 866 ^оС до 0,2% при 300 ^оС. При закалке в воде с 800°С фиксируется неустойчивое состояние б-фазы, а при последующем сгорании при 300-350 ^оС из пересыщенного твердого раствора выделяются включения г-фазы (CuBe), располагающиеся по границам и внутри зерен б-фазы (рис. 18).

Рисунок 17. Литая бериллиевая бронза Бр. Б2; а -- микроструктура (Х150); б -- схема микроструктуры

Рисунок 18. Бериллиевая бронза Бр. Б2 после закалки и старения: а -- микроструктура (Х250); б -- схема микроструктуры

микроструктура медь латунь сплав

Размещено на Allbest.ru