Оценка влияния легирующих элементов на фазовый состав двухфазных латуней

                МЕТ АЛ ЛЫ, № 2-1987 ге/J








УДК 669.35'5 : 669.017.3

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ДВУХФАЗНЫХ ЛАТУНЕЙ

ЕФРЕМОВ Б. Н.» ЮШИНА Е. В.

    Появление чрезмерно большого количества сплавов на бснове системы Cu-Zn, включающих в качестве легирующих компонентов или примесей многочисленный ряд известных химических элементов, привело к определенным трудностям при производстве, обработке и эксплуатаций таких сплавов. В значительной степени это относится к латуням с двухфазной (сс-ГР)-основой, в которых незначительное изменение состава (содержания основных компонентов или легирующих добавок) может вызвать существенные изменения фазового строения и, следовательно, свойств. О ярко выраженной взаимосвязи между фазовым составом и свойствами в (ос-hp)-латунях можно судить на примере наиболее распространенной латуни Л63 [1].
    При разработке новых марок легированных латуней прежде всего следует оценить возможные изменения строения сплава, вызванные новыми добавками. Отсутствие такого подхода к опенке влияния легирующих элементов на структуру и свойства латуней приводит к необходимости пересматривать составы ряда промышленных марок латуней, таких, как ЛЛЖМц66-6-3-2, литейных латуней ЛС [2—4]. Требует усовершенствования также состав латуни Л63 [ 1].
    В большинстве работ, направленных на повышение технологичности свинцовых латуней, предпринята попытка решить этот сложный вопрос путем дополнительного легирования. Однако, за редким исключением [5, 6|, создание новых модификаций свинцовых латуней проводится без предварительной оценки влияния легирующих элементов или их компонентов на структуру и свойства сплавов.
    В настоящей статье обсуждаются возможные количественные критерии оценки влияния легирующих элементов на фазовый состав латуней с (ос-г р)-основой. Следует отметить, что сведения по этим вопросам, начиная с работ Гийе, обобщенных в |_7], практически не обогащаются в научной литературе. Как известно, Гийе был предложен эмпирический подход к количественной оценке степени влияния легирующих элементов на фазовый состав (аЧ-р)-латуни [7]. Рассчитанные им коэффициенты эквивалентности для ряда элементов приводятся и в современной справочной литературе [8, 9]. Подобный подход к определению влияния легирования на фазовый состав латуни в настоящее время не может удовлетворить металловедов, занимающихся разработкой новых сплавов по следующим причинам. Во-первых, определение коэффициентов эквивалентности по эмпирическим выражениям осуществлялось только на основе предварительного опыта— измерения смещения соотношения сс- и p-фаз при легировании латуни третьим элементом, что исключает возможность предварительного прогнозирования структуры. Во-вторых, количественные значения коэффициентов эквивалентности (коэффициентов Гийе) не содержат в себе четкого физического толкования и, следовательно, не позволяют провести строгую классификацию элементов по степени их влияния на фазовое равновесие в системе Cu-Zn.
    Под значением коэффициента эквивалентности понимают количество цинка (или меди), которое заменяет 1 мае.% легирующего элемента без изменения фазового состава латуни [9]. Однако известная схема влияния легирующих элементов на фазовое равновесие, отражающая данный физический смысл коэффициентов эквивалентности ряда легирующих элементов, абсолютно не согласуется с соответствующими диаграммами состояния тройных систем [9].
    На наш взгляд, простым и достаточно корректным является определение коэффициентов эквивалентности, прямо отражающее изменение концентрации основных компонентов (меди или цинка) в двойной латуни, эквивалентное по смещению фазового равновесия введению в сплав 1 мае.% легирующего элемента. С учетом изменения соотношения основных компонентов, вызванного их частичным замещением легирующей добавкой

где t и q — соответственно коэффициент эквивалентности и концентрация (мае.%) легирующего элемента; А — содержание меди в легированной латуни; А'— содержание меди (мае.%) в двойной латуни аналогичного фазового состава. В этом случае мы можем классифицировать легирующие элементы как ^-стабилизирующие (^>0), сс-ста-билизирующие (/<0) и нейтральные (/ = 0) по отношению к устойчивости сс- и р-фаз.
    Попытка оценить степень влияния элементов па фазовое равновесие в латуни, т. е. определить соответствующие коэффициенты эквивалентности расчетным путем, осно


ва