Сплав на основі міді

Корисна модель відноситься до металургії кольорових металів і сплавів, а саме до складів сплавів на основі міді, які можуть бути використані для виготовлення медалей. Відомий сплав на основі міді [SU №1528806 Α1, кл. С22С9/04, опубл.15.12.1989р.], що містить цинк, марганець, залізо, алюміній, свинець, фосфор і сірку при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: мідь 53,0-57,0 марганець 3,0-4,0 залізо 1,5-2,5 алюміній 0,7-1,0 свинець 0,7-1,2 фосфор 0,07-0,14 сірка 0,03-0,05 цинк інше. Відомий сплав характеризується широким розкидом і нестабільністю фізико-механічних і експлуатаційних властивостей, обумовлених стр уктурною нестабільністю. Це призводить до того, що при прокатуванні сплаву і подальшому рекристалізаційному відпалі не представляється можливим отримати дрібнозернисту структур у з розміром зерна менше 40мкм, що несприятливо позначається на оброблюванні чеканенням для нанесення рельєфу на поверхню заготівки при виготовленні, наприклад медалей. Найближчим аналогом корисної моделі, що заявляється, є сплав на основі міді марки Л68 [О.Е. Осинцев, Β.Η. Федоров. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. М.: Машиностроение, 2004, с.52], що містить мідь, цинк, домішки: свинець, залізо, сурму, вісмут, фосфор, кремній, миш'як, олово і сірку, причому компоненти узяті в наступному співвідношенні, мас.%: мідь 67,0-70,0 свинець не більше 0,03 залізо не більше 0,10 сурма не більше 0,005 вісмут не більше 0,002 фосфор не більше 0,01 цинк інше. при цьому сумарний вміст домішок не перевищує 0,3%. Ознаки відомого сплаву на основі міді, що співпадають з суттєвими ознаками пропонованої корисної моделі: наявність у складі сплаву на основі міді: цинку, свинцю, заліза, сурми, вісмуту, фосфор у, кремнію, миш'яку, олова і сірки. Відомий сплав має нестабільну і нерівновісну структур у, що приводить до погіршення оброблювання чеканенням для нанесення рельєфу на поверхню заготівки при виготовленні, наприклад медалей, обумовлене високою шорсткістю Ra поверхні заготівки, що перевищує 0,63мкм. Негативний вплив на фізико-механічні властивості надають домішки, сумарний вміст яких у відомому сплаві може досягати 0,3%. Так, вміст сурми, що досягає 0,005% погіршує те хнологічну пластичність при обробці тиском, а наявність заліза, не дивлячись на те, що воно утр удняє розвиток процесу рекристалізації і подрібнює зерно, не чинить істотного впливу на отримання стабільної дрібнозернистої структури, оскільки має обмежену розчинність і, як наслідок, приводить до утворення структури, що характеризується наявністю нерівновісних дрібних і крупних зерен. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення сплаву на основі міді, в якому за рахунок введення елемента, сприяючого утворенню дрібнодисперсних інтерметалідних центрів кристалізації, забезпечується формування стабільної дрібнозернистої рівновісної структури, що приводить до отримання поверхні заготівки з низькою шорсткістю і поліпшення оброблювання чеканенням. Поставлена задача вирішується тим, що сплав на основі міді, що містить цинк, свинець, залізо, сурму, вісмут, фосфор, кремній, миш'як, олово і сірку, згідно корисної моделі він додатково містить титан, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: мідь 67,0-70,0 свинець не більше 0,03 залізо не більше 0,07 сурма не більше 0,004 вісмут не більше 0,002 фосфор не більше 0,01 кремній не більше 0,01 миш'як не більше 0,005 олово не більше 0,01 сірка не більше 0,004 титан 0,002-0,005 цинк Інше, при цьому сумарний вміст домішок не перевищує 0,2%. Отримання сплаву з більш високим рівнем фізикомеханічних, технологічних і експлуатаційних властивостей забезпечується наявністю в сплаві елементів (титан, залізо), що затрудняють процес рекристалізації і подрібнюють зерно, а також обмеженням сумарного вмісту домішок, що не перевищує 0,2%. Введення до складу заявляємого сплаву титана в кількості, рівній 0,002-0,005мас.% приводить до утворення при температурі 985-1140°С стійких інтерметалідних з'єднань Сu2Ті, СuТі, СuТі2, які за рахунок реактивної дифузії рівномірно розподіляються в об'ємі металевого розплаву, будучи дрібнодисперсними інтерметалідними центрами кристалізації, забезпечуючи формування стабільної дрібнозернистої рівновісної структури. Кремній, що входить до складу пропонованого сплаву в кількості не більше 0,01мас.% підвищує механічні властивості за рахунок поліпшення фазового складу і стр уктури сплаву. Миш'як в кількості не більше 0,005мас.% сприяє стабілізації механічних властивостей сплаву. Вміст олова у складі пропонованого сплаву не більше 0,01мас.%, сприяє підвищенню рівномірності механічних властивостей і запобігає вигару титана в процесі плавлення. Наявність сірки в пропонованому сплаві в кількості не більше 0,004мас.% покращує фазовий склад неметалічних включень, локалізуючи їх усередині зерен, що сприятливо позначається на оброблюванні чеканенням. Приклад. Сплав на основі міді заявляемого складу виплавляли в індукційній печі типу ІЛК-1,6. В піч завантажували шихту: оборотні відходи міді М2, лом А 1-1 Μ 1 в кількості 1088 кг і цинк чушковий в кількості 512 кг. Плавку металу проводили під покривом деревного вугілля і кріоліту з викачуванням шлаку по мірі накопичення. По завершенню процесу плавлення, металевий розплав переливали в міксер ІЛОМ-2,5 і після його усереднювання досаджували титан в кількості 160г на 1600кг шихти. Розливання металевого розплаву проводили при температурі 1100-1140°С на установці безперервного розливання із швидкістю 6-7м/год. Охолоджування злитків вели водою при тиску 0,1-0,13МПа. Контроль хімічного складу і металографічні дослідження проводили в ЦЗЛ заводу. Надалі злитки піддавали обробці тиском на прокатному устаткуванні, після чого визначали шорсткість поверхні отриманих заготівок. Склад пропонованого і відомого сплавів на основі міді і результати досліджень представлені в таблиці. З даних, наведених в таблиці, видно, що сплав заявляемого складу (№№ 1-3) перевершує показники сплаву відомого складу (№4). Отримані результати підтверджують, що сплав заявляємого складу має стабільну рівновісну структуру з низьким балом зерна, а поверхня заготівки має низьку шорсткість Ra, що не перевищує 0,63мкм. Таким чином, в пропонованому сплаві забезпечується формування стабільної дрібнозернистої рівновісної структури, що приводить до отримання поверхні заготівки з низькою шорсткістю і поліпшення оброблювання чеканенням. Таблиця № п/п 1. 2. 3. 4. Вміст компонентів в сплаві, мас.% Мідь Св инець Залізо Сурма Вісмут Фосфор Кремній Миш'як Олов о 67,0 0,02 0,05 0,0005 0,002 0,01 0,005 0,001 0,005 68,0 0,025 0,06 0,002 0,001 0,008 0,007 0,005 0,009 70,0 0,03 0,07 0,004 0,0005 0,005 0,01 0,003 0,01 68,0 0,03 0,1 0,005 0,002 0,01 0,01 0,005 0,01 Сірка 0,002 0,003 0,004 0,004 Титан 0,005 0,001 0,0002 Цинк Ост. Ост. Ост. Ост. Бал Шорсткість зерна Ra мкм 0,5-1,0 0,19 0,8-1,2 0,40 1,0-3,0 0,60 1,0-8,0 0,65