Аннотация 2
Abstract 3
Введение 5
1 Литературный обзор 7
1.1 Основные сведения об алюминиевых бронзах 7
1.2 Диаграмма состояния системы Cu - Al. Формирование равновесной
микроструктуры 8
1.3 Влияние легирующих элементов на фазовый и структурный состав
алюминиевых бронз. Никель и железо 12
1.3.1 Влияние никеля на фазовые превращения и микроструктуру сплавов
системы «медь - алюминий» 12
1.3.2 Влияние железа на фазовые превращения и микроструктуру сплавов
системы «медь - алюминий» 15
1.4 Термическая обработка алюминиевых бронз 17
1.5 Износостойкость 21
2 Материалы и методы экспериментальных исследований 25
2.1 Материал исследования 25
2.2 Постановка экспериментов 26
2.3 Методика определения химического состава 28
2.4 Методика подготовки образца 28
2.5 Методика термической обработки образцов 29
2.6 Методика обработки поверхности образцов от грубых рисков и
заусенец 30
2.7 Методика оценки твердости и износа 34
2.8 Методика запрессовки образцов 35
2.9 Методы исследования микроструктуры 36
3 Результаты экспериментов 39
3.1 Результаты образцов на сопротивление абразивному износу 39
3.2 Результаты измерения твердости образцов 41
3.3 Металлографический анализ 42
3.4 Анализ результатов исследований 49
Заключение 53
Список используемой литературы и используемых источников 55
Впервые находки сплавов из бронзы были найдены еще в третьем тысячелетии до нашей эры. Люди той эпохи смешивали медь с оловом, дабы получить материал со специальными характеристиками и внешним видом. В те времена из бронзы и ее сплавов изготавливалась посуда, статуэтки, украшения и орудия труда. Большую популярность данный сплав обрел во времена средневековья, благодаря тому, что из него изготавливали орудия труда и самообороны.
Бронза - сплав меди и олово, где олово выступает основным легирующим элементом, но в которой также могут присутствовать и другие легирующие элементы, такие как: алюминий, кремний, никель, железо и другие элементы. В зависимости от содержания легирующих элементов, сплав получает свое название.
БрАЖН 10-4-4, это медно-алюминиевый сплав, с дополнительными легирующими элементами в виде никеля и железа. Широко применяется во многих отраслях промышленности, за счет своих хороших механических и фрикционных свойств. Он используется в судостроении благодаря своей коррозионной стойкости к воде. Из данного сплава производятся червячные винты и втулки, которые контактируют с водной поверхностью. Также он может встречаться в авиационном строение, где из данного сплава делаются винты и лопасти самолетов, и в машиностроении. Из этого сплава изготавливаются детали, работающие на повышенных скоростях и при трении - седла, шестерни, подшипники скольжения, колодки и так далее.
На производстве АО “АвтоВАЗ”, данная бронза используется для производства направляющих колодок. Данная колодка работает в условиях сухого трения, когда между борштангой (которая сама проходит через колодку) и самой колодкой забивается абразивный шлам - мелкая алюминиевая стружка. Колодки по-разному изнашиваются, в зависимости от своих износостойких характеристик. Для этого, нами была поставлена цель
устранить данную проблемы следующим образом: укрепление
микроструктуры и увеличение сопротивления к абразивному износу...
Проведен анализ литературного обзора и подобраны режимы термической обработки в соответствии с рекомендациями источников и предварительными исследованиями БрАЖ 9-4.
Подобрано современное и точное оборудование, для проведения различных видов экспериментов, необходимых для достижения результатов исследований.
Установлено влияние параметров упрочняющей термической обработки на микроструктуру, твердость и сопротивление к абразивному износу образцов из БрАЖН 10-4-4. Выявлены направления дальнейших исследований.
Определены режимы термической обработки для изделий из бронзы БрАЖН 10-4-4, позволяющих получить наилучший показатель сопротивлений к абразивному износу.
Обобщая результаты настоящих и предварительных исследований, можно сказать, что для повышения износостойкости алюминиевых бронз необходимо проводить закалку в воде из двухфазной области а+Р и отпускать детали при температурах эвтектоидного распада бета - фазы.
Режим обработки с последующим происходящими фазовыми превращениями, является наиболее благоприятным для нашего медного сплава алюминиевой бронзы БрАЖН 10-4-4, позволяющего уменьшить затраты на производстве и увеличить срок службы детали, за счет получения микроструктуры с наилучшим показателем сопротивления абразивному изнашиванию.
Вполне возможно, что аналогичные исследования других марок алюминиевых бронз и сравнительный анализ успешных упрочняющих режимов термической обработки, позволят определить универсальный режим термической обработки, повышающий износостойкость, для близких по составу марок алюминиевых бронз.
По результатам работы сформулированы основные выводы:
а) сплав БрАЖН 10-4-4, благодаря своему химическому составу обладает высокой способностью к упрочнению термической обработкой.
б) максимальной износостойкостью обладают образцы микроструктура которых состоит из P-фазы с вкраплениями k - фазы и зерен а - раствора с равномерно распределенной внутри дисперсной у2-фазой, причем количество а - фазы незначительно превышает количество P-фазы.
в) количественное преимущество одной из фаз (как а, так и Р) в микроструктуре сплава БрАЖН 10-4-4 негативно сказывается на износостойкости сплава. Данное преимущество сказывается на механических свойствах сплава из алюминиевой бронзы марки БрАЖН 10-4-4, что не подходит для применения в производстве.
г) рекомендовать к применению термическую обработку, состоящую из закалки в воде с температуры 800° С и последующего отпуска при 400ОС в течение 1 часа для изделий из БрАЖН 10-4-4, как обеспечивающую высокую стойкость к абразивному изнашиванию.
