Аннотация 2
Введение 7
1 Роль структурного состояния многокомпонентных латуней в формировании качества изделий 9
1.1 Общеизвестные научные данные о латунях 9
1.2 Особенности промышленных многокомпонентных латуней . 21
1.3 Высокотемпературное охрупчивание сплавов латуни 24
1.4 Фазовые и структурные превращения легированных латуней при термической обработке 29
1.5 Типовые процессы изготовления полуфабрикатов и изделий из многокомпонентных латуней 31
1.6 Формирование цели и задач работы 32
2 Методики по исследованиям многокомпонентных латунных сплавов 34
2.1 Основная информация об исследуемых сплавах 35
2.2 Термическая обработка медных сплавов 39
2.3 Оборудование для исследовательского проекта 40
3 Безопасность и экологичность технического объекта 50
3.1 Конструктивно-технологическая характеристика изучаемого технического объекта 50
3.2 Производственно-технологические профессиональные риски 51
3.3 Оценка потенциальных источников возникновения пожара 51
3.4 Негативные экологические факторы 52
3.4.1 Организационно-технические мероприятия по снижению негативных экологических факторов 52
4 Экспериментальные результаты 62
4.1 Сравнительный анализ сплава отечественного и импортного производства 64
4.2 Влияние температуры нагрева на твёрдость материала 65
4.3 Исследование по изменению количества интерметаллидных включений 68
4.4 Износостойкость материала после разных термических обработок 72
4.5 Изменение химического состава силицидов и микроструктуры сплава после термообработки 75
4.6 Изменение структуры сплава 77
Заключение 80
Список используемых источников 81
Приложение А Микроструктура латуни ЛМцАЖКС 87
Приложение Б Метастабильные выделения в ЛМцАЖКС 88
Приложение В Линейный анализ химического состава ЛМцАЖН 89
Приложение Г Рентгеноспектральный анализ структуры ЛМцАЖКС 90
Интерес к сплавам на основе меди и цинка, обозначен тем, что они широко применяются в машиностроении. Проявление свойств в процессе производства и в готовых деталях - также, является темой для обсуждения. В качестве износостойкого материала, работающего в условиях трение - износа, в автомобилестроении широко применяют кремнемарганцевистые латуни - медно - цинковый сплав с армирующими интерметаллидами на основе системы Mn-Si. Замена оловянистых и алюминиевых бронз на высокопрочные, износостойкие ( а + b) - латуни - повышает работоспособность и долговечность изделия [28, 9]. Наибольшее распространение такие латуни нашли в машиностроении, в частности для производства направляющих втулок и блокирующих колец синхронизаторов [28].
Для производства колец синхронизатора используют кремнисто - марганцовистые латуни, которые дополнительно легированы для получения требуемой структуры, определяющей их свойства. В зависимости от состава, вида и режимов термической обработки (ТО), материал может быть обеспечен различным уровнем механических и трибологических свойств. Что, должным образом, удовлетворяет противоречивым требованиям, предъявляемым к характеристикам разного вида изделий. Так, определяется более чёткое регламентирование требований к структуре и свойствам сплавов с определенным соотношением фазовых составляющих и, следовательно, приводит к минимизированию потерь, связанных с браком.
Объектом исследования настоящей работы являются сложнолегированные марки сплавов ЛМцАЖКС, ЛМцАЖН. Которые проявляют высокие свойства в эксплуатации при использовании в парах трения. Цель работы направлена на получение дополнительных сведений о процессах, протекающих при различных режимах ТО и их влиянии на структуру и свойства кремне-марганцевистых латуней, выявление закономерностей изменения твёрдости сплава в условиях технологического цикла.
Несмотря на то что исследуемые материалы применяются в производстве давно [30,29,19,14,10,2], существуют ограничения на пути повышения качества [29,19,10], связанные с нестабильными свойствами в процессе технологической переработки. В исходной шихте используют большое количество отходов, которые повышают максимально допустимое процентное содержание примесей, как кремний, олово, свинец [19]. Это приводит к браку при горячей обработке, так как образуются трещины по критическим сечениям заготовки 19]. В связи с этим, целью настоящей работы является изучение влияния ТО на физико-механические свойства и структуру материала.
Основным способом упрочнения двухфазных латуней данного класса является дисперсионное твердение [10,14], однако до последнего времени ни в отечественной, ни в зарубежной литературе процессы протекающие при выделении упрочняющих фаз подробно не изучались, поэтому, предполагается, что данная работа позволит получить актуальные сведения для дальнейшего развития промышленных ( а + b) - латуней. Поэтому поиск оптимальных вариантов режимов ТО, обеспечивающих повышение механических свойств деталей в зависимости от различной концентрации легирующих элементов, является одним из перспективных направлений для повышения их работоспособности.
В результате работы были сформированы закономерности, позволившие получить более подробные сведения о процессах, протекающих в латунных сплавах. То есть, мы получили дополнительную информацию по последовательным изменениям в сплавах в процессе постепенного повышения температур термообработки.
В процессе настоящей работы в итоге достигнуты следующие основные результаты:
1. Количество интерметаллидных включений может влиять на механические свойства материала;
2. Режимы, которые назначаются для проведения термической обработки, должны учитывать вероятность изменения содержания силицидов в сплаве, а в нормативной документации, должно быть учтено минимальное значение допустимого уровня количества силицидов, т.к. именно они главным образом обеспечивают сопротивление истиранию;
3. Сравнительный анализ показал, что показатели плотности могут зависеть от разного процентного содержания силицидов. Различия фазового состава при аналогичном химическом составе объясняется различием в технологии производства;
4. Эксперимент по абразивному износу подтвердил, что стабилизация сплавов способствует повышению износостойкости, а минимум силицидов при 750°С способствует снижению сопротивлению абразивному износу;
5. Максимальное упрочнение сплава при старении происходит в интервале температур 700...750°С при условии кратковременного нагрева;
6. Высокотемпературный отжиг снижает сопротивление абразивному износу, что не подкреплено данными других видов испытаний на износостойкость.
1. Бобылев, А. В. Растрескивание медных сплавов (причины, устранение, контроль): Справочник. -М.: Металлургия, 1993. - 352 с
2. Брусницын С. В. Модифицирование сложнолегированных латуней / С. В. Брусницын, Р. К. Мысик, Д. А. Котов, А. Г. Титова // Литейщик России. 2005. № 1. 17-20 с.
3. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа: Справ. изд. / Банных О.А., Будберг П.Б., Алисова С.П. и др. М.: Металлургия. 1986. 440 с.
4. Диаграммы состояния двойных металлических систем. В 3 т. Т. 3. Кн. II / под общ. ред. Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1997. 1024 с.
5. Директива 2011/65/EU (RoHS) об ограничении содержания вредных веществ [Электронный ресурс]:НКТ: https://schmidt-export.ru / (дата обращения: 15.05.2021).
6. Дриц М.Е. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди. Академия наук СССР им. Байкова. - М.: «Наука», 1979. - 375 с.
7. Жолобов, В.В. Прессование металлов. Государственное/ В.В. Жолобов, Г.И. Зверев. - М.: Металлургия, 1971. - 456 с.
8. Козлов В.В. Влияние кремния и интерметаллидов Мп5Si3 на структуру и механические свойства кремнисто - марганцовистых латуней // Тематический сборник научных трудов «Оптимизация свойств и рациональное применение латуней и алюминиевых бронз». - М.: Металлургия, 1968. - 26 с.
9. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А.. Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов. - М.: «МИСИС», 2001. 416 с.
10. Копыл М.Д. Исследование причин трещинообразования в процессе изготовления блокирующих колец синхронизаторов из сложнолегированной латуни марки ЛМцАЖН на Волжском автозаводе. - M: Интерконтакт Наука, 2009. - 351 с.
11. Копыл М.Д., Тропотов А.В., Котляров И.В.. Латунные сплавы для колец синхронизаторов совершенствуются. Автомобильная промышленность. 1999. №10. - С. 26-29.
12. Котляров И.В. Влияние химического и фазового состава специальных латуней на их твердость и износостойкость: диссертация ... кандидата технических наук: 05.16.01 / Котляров Игорь Викторович; [Место защиты: Тул. гос. ун-т]. - Тольятти, 2009. - 156 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2472
13. Котляров И.В. Оптимизация химического состава материала для изготовления колец блокирующих 2108-1701164 (латуни ЛМцАЖКС). -: Дис. на соискание ст. д.т.н, - Тула, 2009. - 25 с.
14. Котляров И.В., Копыл М.Д. Совершенствование технологии производства латунных прессованных труб, предназначенных для изготовления колец синхронизатора легковых автомобилей // Автомобильная промышленность, 2009. - 417 с.
15. Котляров И.В., Копыл М.Д. Специальные латунные сплавы для блокирующих колец синхронизаторов: оптимизация состава и технологических процессов // Проблемы развития автомобилестроения в России. - г. Тольятти, 1998. - 130 - 134 с.
...