Гоувпо «воронежская государственная технологическая академия» Ю. П. Земсков, Л. Б. Лихачева

(мас.)

(мас.)
з рис. 3 видно, что фазы ,  и  образуются при затвердевании либо непосредственно из жидкой фазы (как в изоморфных системах), либо по перитектическим реакциям L +   при 798 С, L +   при 755 С и L +   при 415 С.

масс.

Рис. 3. Диаграмма состояния системы Cu – Sn

Фаза  образуется также при 227 С при эвтектическом распаде L Sn + . При охлаждении в твердом состоянии образуются фазы ,  и .
Фаза  из -фазы ( ) и фазы  и  – по перитектоидным реакциям ( +   и  +  ) при 640 и 590 С соответственно.
В системе Cu–Sn имеются также четыре эвтектоидных превращения: при 586 ºС (  + ), 582 С (  + ), 520 С (  + ) и 350 С ( +). В этой системе при 640 С имеется своеобразное фазовое превращение, относящееся к сплавам, содержащим 38…58,6 % Sn. При этой температуре в таких сплавах идет превращение  L+ , т. е. при охлаждении твердая -фаза распадается на две: жидкую и твердую (). Иными словами, при охлаждении твердое вещество плавится. Учение о минимуме термодинамического потенциала не запрещает плавления твердого раствора при охлаждении и его затвердевания при нагреве.
Фаза  имеет, как и чистая медь, гранецентрированную кубическую решетку, период которой меняется с составом в области -раствора. Фазы ,  и , состав которых меняется в узких пределах, – это соединения, которым можно приписать химические формулы Cu₅Sn, Cu₃₁Sn₈ и Cu₃Sn. Состав фазы  приблизительно описывается формулой Cu₆Sn₅. Эта фаза упорядочена ниже 189…186 С.
Растворимость меди в твердом олове не превышает 0,006 % при эвтектической температуре, т. е. она очень мала и практически можно считать, что область твердого раствора на стороне Sn отсутствует, как это показано на рис. 3.
В соответствии с диаграммой состояния бронза с 10 % Sn должна затвердевать в виде однофазного сплава и при дальнейшем охлаждении из твердого раствора  должна выделяться -фаза. Ее выделения могут располагаться по границам зерен. В практических условиях обычной технологии литья структура формируется по иному. Из-за большого расстояния между линиями ликвидус и солидус в сплавах получается значительная дендритная ликвация.
На рис. 4 изображена типичная микроструктура 10 % бронзы (а – травление 5 % аммиачным раствором CuCl₂; 200^; б – травление 3 % раствором FeCl и 10 % HCl; 1000^). Светлые оси дендритов, обогащенные медью, представляют собой -фазу.
Серая составляющая, затвердевшая при более низкой температуре, обогащена оловом. Эта составляющая наряду с -фазой содержит также эвтектоид  + . Этот эвтектоид, как видно из диаграммы равновесия, мог появиться только потому, что в отдельных местах образовалась -фаза, т.е. произошло обогащение оловом выше 15,8 %. Длительным отжигом при температуре около 800 С дендритная ликвация устраняется и сплав становится однофазным. Выделение -фазы соответствует линии ограниченной растворимости, т. е ниже 300 С в обычных условиях медленного охлаждения не происходит.


а б

Рис. 4. Структура оловянистой бронзы

В промышленности широко распространены бронзы, не содержащие олова, например, алюминиевые бронзы, в основе которых лежит двухкомпонентная система Cu – Al. Для дополнительного легирования применяют Mn, Fe, Ni.

Содержание алюминия, как и других легирующих элементов, в различных марках колеблется в широких пределах. Применяются как однофазные, так и двухфазные сплавы в литом и деформированном состояниях.
Рассмотрим возможные превращения в сплавах меди с алюминием (рис. 5).

Р