Бериллиевые бронзы, микролегированные магнием

Как показывает критерий обобщенного статистического момента, одним из наиболее поверхностно активных компонентов в бериллиевых бронзах является магний. Его обобщенный статистический момент оказался меньше моментов любого из компонентов, которые могут быть в составе бериллиевых бронз (mMgc = 0,305; mCuc = 0,769; mBec = 0,533; mNi = 0,740; mTic = 0,460). Действительно при введении магния обнаружены эффекты, характерные для поверхностно активных добавок. На рис. 248 показана зависимость среднего диаметра зерна D3 от температуры нагрева. Видно, что при введении магния рост зерен a-твердого раствора в бронзах Бр.Б2 и Бр.БНТ1,9 замедляется. Все изученные прочностные свойства обнаруживают максимальный прирост при определенной концентрации (—0,1% Mg); при меньшем или большем содержании магния прирост свойств уменьшается (рис. 249, 250).

Статистические данные показывают, что промышленная бронза Бр.БНТ1,9 стандартного состава обладает пределом упругости о0,002. равным 620—640 Мн/м2 (63—65 кГ/мм2). Однако выплавленные в аналогичных промышленных условиях бериллиевые бронзы при микролегировании магнием в количестве 0,1% имеют о0,002 = 735785 Мн/м2 (75—80 кГ/мм2) — см. рис. 250, 251, повышенную циклическую прочность (рис. 252) и высокую стойкость против циклической (см. рис. 249) и статической релаксации напряжений. При этом не обнаружено ухудшения свариваемости и коррозионной стойкости, а пластичность в закаленном состоянии даже несколько выше.

Улучшение прочностных свойств бериллиевых бронз при микролегировании магнием объясняется увеличением степени дисперсности выделений при старении и ростом однородности указанной дисперсности. Об этом свидетельствует и более высокое сопротивление микропластической деформации (рис. 253). Эти изменения структуры связаны с тем, что атомы поверхностно активных компонентов, адсорбированные на внутренних поверхностях, ослабляют эффективность дислокационных петель, границ зерен и субзерен как стоков вакансий. При этом упругие напряжения, связанные с указанными дефектами, при адсорбции атомов примеси уменьшаются.

По этим причинам при закалке бериллиевой бронзы с магнием может быть зафиксирована большая плотность вакансий. С уменьшением скорости стока вакансий перемещение растворенных атомов к линейным и поверхностным дефектам становится затрудненным и поэтому тормозится частичный распад твердого раствора в процессе охлаждения при закалке, возрастает степень пересыщения закаленного однофазного твердого раствора.

Подавление инициирующего влияния дефектов на процесс распада твердого раствора вследствие адсорбции дефектами атомов магния одновременно с пересыщением твердого раствора подвижными закалочными вакансиями способствует его распаду по механизму общего непрерывного выделения даже в области границ зерен. Это подтверждается характером изменения микроструктуры при введении магния в бронзу Бр.Б2. Характерный для этой бронзы локальный прерывистый распад, приводящий к перестариванию границ зерен при микролегировании магнием, подавляется (см. рис. 244 и 254). Интересно отметить, что при введении поверхностно инактивного (горофобного) фосфора (mPc = 0,8574) в количестве 0,02—0,05% резко увеличивается склонность бериллиевой бронзы Бр.Б2 к прерывистому распаду.

Улучшение прочностных свойств в результате введения магния наблюдается и при легировании магнием бериллиевых бронз более сложного состава. Характерно, что уровень прочностных свойств бронз Бр.Б2 и Бр.БНТ1,9 после введения магния становится одинаковым, хотя без легирования магнием бронза Бр.БНТ1,9 превосходит по свойствам бронзу Бр.Б2.

Полученные данные показывают, что легированная магнием (0,1%) бронза Бр.БНТ1,7, содержащая пониженное количество бериллия, при термомеханической обработке на максимальное упрочнение имеет такой же предел упругости, что и обычная бронза Бр.БНТ1,9, также максимально упрочненная термомеханической обработкой (o0,002 = 930 Мн/м2, т. е. 95 кГ/мм2).

Результаты, приведенные на рис. 255, показывают, что эффективность легирования магнием бериллиевых бронз не снижается и при термомеханической обработке.