Влияние состава на свойства бронзы
В закаленном состоянии и после дополнительной деформации изменение содержания бериллия в пределах от 1,6 до 2,05% мало влияет на свойства технических сплавов (рис. 212). Однако после старения зависимость упрочняющего эффекта от концентрации бериллия выражена весьма заметно (рис. 212). У сплавов с содержанием бериллия 1,8—2,05% (содержание кобальта было в пределах 0,2—0,3%) прочностные свойства — пределы прочности, текучести, упругости и пропорциональности — заметно выше, чем у сплавов с 1,6—1,7% Be (0,2—0,3% Co). Особенно резко возрастают прочностные свойства при увеличении содержания бериллия от 1,7 до 1,8%.
Свойства пластичности (относительное удлинение), напротив, с увеличением концентрации бериллия, особенно выше 1,7%, резко снижаются. Для сплавов после закалки и старения предел выносливости в общем растет с увеличением содержания бериллия. Однако не наблюдается четкой зависимости предела выносливости от концентрации бериллия для сплавов, подвергнутых холодной пластической деформации (рис. 212).
По данным, повышение содержания бериллия сверх 2,05% нецелесообразно, так как растет неоднородность структуры. По нашим данным, увеличение содержания бериллия сверх 2,1% мало влияет на абсолютную величину предела упругости, но несомненно, что отклонения в значениях этой величины при естественных колебаниях состава, принятых для марки Бр.Б2,5, должны быть меньше, чем для Бр.Б2, поскольку нижний предел содержания бериллия в бронзе Бр.Б2 (1,9%) находится вблизи от границы резкого падения предела упругости (1,8 Be). Однако при введении в бериллиевую бронзу титана оказалось возможным снизить минимальное содержание бериллия до 1,7-1,8%.
Относительно влияния титана на структуру и свойства бериллиевой бронзы данных очень мало, но и они свидетельствуют о том, что титан замедляет диффузионные процессы.
Замедление процессов распада в граничных зонах можно объяснить двумя причинами. Во-первых, титан в сплавах Cu—Be, как и в сплавах с никелем, может вести себя как поверхностно активный (горофильный) элемент; во-вторых, в присутствии титана может уменьшиться пересыщение бериллием границ зерен. Согласно В.И. Архарову и Н.Н. Скорнякову, бериллий является горофильным элементом в сплавах с медью. Это подтверждается и расчетами, выполненными с использованием критерия обобщенного статистического момента, разработанного проф. С.Н. Задумкиным. Возможно, что с этим связан обнаруженный в работе факт несколько более высокой (на 4%) микротвердости по границам зерен в закаленной бронзе по сравнению со срединными объемами. Наконец, можно предположить, что титан связывает вакансии и тем замедляет их сток к границам. Это, естественно, задерживает развитие зернограничного распада.
Подробное исследование легирования бериллиевой бронзы титаном было выполнено А.И. Чипиженко, который установил его благоприятное влияние на свойства при совместном введении с никелем. В бериллиевой бронзе, содержащей титан и никель, концентрация бериллия может быть снижена до таких пределов (т. е. до 1,7—1,9%), при которых без этих добавок уровень упрочнения в бинарном сплаве Cu—Be был бы невысоким. Совместное действие титана и никеля приводит к тому, что Бр.БНТ1,9 по прочностным свойствам не уступает бронзе с 2,5% Be.
Ниже приводятся свойства бериллиевых бронз Бр.Б2, Бр.Б2,5 и Бр.БНТ1,9 (в виде тонких лент), выплавленных и обработанных в одних и тех же условиях и испытанных по единой методике.