Влияние микролегирования фосфором на структурообразование многокомпонентной латуни ЛМцАЖН

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Фосфор в латуни может оказывать как положительное влияние – улучшать механические свойства, повышать коррозионную стойкость и обрабатываемость, так и отрицательное – негативно сказываться на свариваемости и приводить к растрескиванию. Исследование роли фосфора в процессах структурообразования латуни имеет практическую актуальность, поскольку способствует оптимизации свойств материала, снижению возможности появления дефектов, улучшению процессов обработки и контролю свойств и качества. Работа посвящена исследованию роли фосфора в латуни, необходимости контроля его содержания при производстве путем ограничения доли вторичного использования. Выявлена возможность положительного влияния модификации медных сплавов фосфором с целью улучшения эксплуатационных свойств, а также перспектива использования фосфора в качестве безопасной замены свинца в латуни. Проведена оценка содержания и распределения примеси фосфора в концентрации 0,005 % в латунном образце марки ЛМцАЖН 59-3,5-2,3-0,5-0,3, изучены характер его взаимодействия с другими компонентами сплава и изменения, происходящие при различных температурах термической обработки. Установлено, что фосфор активно участвует в диффузионных процессах и образует фосфиды как в дефектных, так и в бездефектных заготовках. При нагреве в области температур горячей деформации происходит перераспределение фосфора, локальное растворение фосфида и образование метастабильных включений. Из-за различий в концентрации элементов в областях, прилегающих к фосфиду, происходит изменение структуры латуни, что приводит к образованию участков, отличных от матричной β-фазы. Фосфид марганца в латуни может улучшить ее механические свойства и обрабатываемость резанием, но избыток этого соединения может привести к проблемам с прочностью, трещиностойкостью и формованием. 

Об авторах

Анастасия Михайловна Гнусина

Тольяттинский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: myripru@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8600-7566

аспирант кафедры «Нанотехнологии, материаловедение и механика»

Россия, 445020, Россия, г. Тольятти, ул. Белорусская, 14

Алексей Владимирович Святкин

Тольяттинский государственный университет

Email: astgl@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8121-9084

кандидат технических наук, доцент кафедры «Нанотехнологии, материаловедение и механика»

Россия, 445020, Россия, г. Тольятти, ул. Белорусская, 14

Список литературы

  1. Stavroulakis P., Toulfatzis A.I., Pantazopoulos G.A., Paipetis A.S. Machinable Leaded and Eco-Friendly Brass Alloys for High Performance Manufacturing Processes: A Critical Review // Metals. 2022. Vol. 12. № 2. Article number 246. doi: 10.3390/met12020246.
  2. Wang Jiong, Xua Honghui, Shang Shunli, Zhang Lijun, Du Yong, Zhang Wenqing, Liu Shuhong, Wang Peisheng, Liu Zi-Kui. Experimental investigation and thermodynamic modeling of the Cu–Si–Zn system with the refined description for the Cu–Zn system // Calphad. 2011. Vol. 35. № 35. P. 191–203. doi: 10.1016/j.calphad.2011.02.001.
  3. Bie Lifu, Chen Xiaohong, Liu Ping, Zhang Tao, Xu Xiangliu. Morphology Evolution of Mn5Si3 Phase and Effect of Mn content on Wear Resistance of Special Brass // Metals and Materials International. 2019. Vol. 26. P. 431–443. doi: 10.1007/s12540-019-00243-0.
  4. Porter D.A., Easterling K.E., Sherif M.Y. Phase transformations in metals and alloys. London: Taylor & Francis Group, 2009. 538 p.
  5. Chen Nannan, Wang Hongliang, Veeresh P. et al. Achieving brittle-intermetallic-free and high-conductivity aluminum/copper joints using nickel-phosphorus coatings // Materials & Design. 2021. Vol. 199. Article number 109435. doi: 10.1016/j.matdes.2020.109435.
  6. Gholami M.D., Hashemi R., Davoodi B. Investigation of microstructure evolution on the fracture toughness behaviour of Brass/Low Carbon Steel/Brass clad sheets fabricated by Cold Roll Bonding process // Journal of Materials Research and Technology. 2023. Vol. 25. P. 2570–2588. doi: 10.1016/j.jmrt.2023.06.103.
  7. Galai M., Benqlilou H., Ebntouhami M., Nassali H., Belhaj T., Berrami Kh., Mansouri I., Ouaki B. Effect of phosphorus content of α brass on its corrosion resistance in aggression soil: experimental and characterization studies // Euro-Mediterranean Journal for Environmental Integration. 2021. Vol. 6. Article number 41. doi: 10.1007/s41207-021-00244-9.
  8. Алистратов В.Н., Чигарев В.В., Ильенко В.В. Разработка состава порошковой ленты, предназначенной для наплавки бронзы, работающей в условиях электроэрозионного износа // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2003. № 13. С. 1–4.
  9. Козадеров О.А., Таранов Д.М., Кривошлыков А.Н., Бородкина С.В. Кинетика фазовых превращений при селективном растворении интерметаллида Cu5Zn8 // Конденсированные среды и межфазные границы. 2020. Т. 22. № 3. С. 344–352. doi: 10.17308/kcmf.2020.22/2965.
  10. Dürrschnabel W. Eisen und Phosphor in CuZn36: I. Die Löslichkeit von Eisen und Phosphor in CuZn36 // International Journal of Materials Research. 1968. Vol. 59. № 12. P. 887–894. doi: 10.1515/ijmr-1968-591201.
  11. Щепочкина Ю.А. Латунь: патент РФ № 2625853, 2017. 3 с.
  12. Стеценко В.Ю. О модифицировании заэвтектических сулуминов // Литье и металлургия. 2008. № 1. С. 151–154. EDN: WAMPTB.
  13. Adineh M., Doostmohammadi H., Raiszadeh R. Effect of Si and Al on the Microstructure, Mechanical Properties and Machinability of 65Cu–35Zn Brass // Iranian Journal of Materials Science & Engineering. 2019. Vol. 16. № 2. P. 21–32. doi: 10.22068/IJMSE.16.2.21.
  14. Huang Hui-zhen, Lu De, Shuai Ge-wang, Wei Xiu-qin. Effects of Phosphorus Addition on the Corrosion Resistance of Sn–0.7Cu Lead-Free Solder Alloy // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2016. Vol. 69. P. 1537–1543. doi: 10.1007/s12666-015-0727-1.
  15. Святкин А.В. Влияние температуры нагрева под штамповку на склонность к растрескиванию заготовок из ЛМцАЖН 59-3,5-2,5-0,4-0,2 // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2018. № 3. С. 48–56. doi: 10.18323/2073-5073-2018-3-48-56.
  16. Sandström R. The role of phosphorus for mechanical properties in copper: technical reports. Stralsäkerhetsmyndigheten, 2014. 23 p.
  17. Yunguo Li, Korzhavyi P.A., Sandström R., Lilja C. Impurity effects on the grain boundary cohesion in copper // Physical Review Materials. 2017. Vol. 1. № 7. Article number 070602(R). doi: 10.1103/PhysRevMaterials.1.070602.
  18. Sandström R., Lousada C. The role of binding energies for phosphorus and sulphur at grain boundaries in copper // Journal of Nuclear Materials. 2020. Vol. 544. Article number 152682. doi: 10.1016/j.jnucmat.2020.152682.
  19. Святкин А.В., Выбойщик М.А., Гнусина А.М. Влияние метастабильных соединений на склонность к растрескиванию многокомпонентных латуней // Деформация и разрушение материалов. 2024. № 4. С. 32–40. EDN: OGLZJL.
  20. Kamali-M S., Häggström L., Ericsson T., Wappling R. Metallurgical behavior of iron in brass studied using Mössbauer spectroscopy // Hyperfine Interact. 2006. Vol. 168. P. 995–999. doi: 10.1007/s10751-006-9386-2.
  21. Svyatkin A.V., Gnusina A.M., Gryzunova N.N. On the effect of heating of two-phase alloyed brasses on morphological perculiarities of intermetallic inclusions // Physics of Metals and Metallography. 2024. Vol. 125. № 6. P. 594–602.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Гнусина А.М., Святкин А.В., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах