Сплав на основе меди

 

Изобретение относится к сплавам на основе меди, предназначенным для изготовления формообразующих деталей вытяжных штампов, подшипников скольжения и т. п. Сплав содержит, мас. %: алюминий 8,0-14,0; железо 5,0-6,31; марганец 2,5-3,14; цинк 0,74-1,5; кремний 0,25-0,68; кобальт 1,3-1,83; медь остальное. Твердость сплава 340-350 НВ. 2 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, более конкретно к сплавам, обладающим высокой прочностью и пластичностью, и может найти широкое применение при изготовлении формообразующих деталей вытяжных штампов, подшипников скольжения и т.п.

Известен сплав на основе меди [2] содержащий алюминий, железо, марганец, кремний, бериллий и титан при следующем соотношении компонентов, мас. Алюминий 8,5-10,5 Железо 3,0-7,0 Марганец 0,7-1,7 Кремний 0,05-1,0 Титан 0,01-0,10 Бериллий 0,001-0,01 Медь Остальное Сплав обладает хорошими антифрикционными и литейными свойствами. Предел прочности сплава 53,5-62,2 кг/мм²; при трении вращающихся роликов D=40 мм, при нагрузке 20 кг в течение 50 мин износ ролика составляет от 65 до 100 мг.

Однако из-за присутствия в составе данного сплава тугоплавкого элемента титана процесс получения сплава является энергоемким, что значительно удорожает готовый продукт.

Из-за способности титана к окислению на воздухе процесс получения сплава необходимо осуществлять в вакууме, что еще больше удорожает конечный продукт.

Кроме того, титан из-за трудности его выделения из минерала является достаточно дорогим элементом, что еще в большей степени удорожает известный сплав.

При этом данный сплав небезопасен, поскольку содержит в своем составе бериллий, все соединения которого токсичны.

Известный сплав имеет узкую область применения, поскольку обладает механическими свойствами (предел прочности, износ), позволяющими ему использоваться только как фрикционный материал.

Целью изобретения является создание недорогого, безопасного в обращении сплава, обладающего механическими свойствами, позволяющими расширить область его применения.

Цель достигается тем, что в предлагаемом сплаве на основе меди, содержащем алюминий, железо, марганец и кремний, в него дополнительно введены кобальт и цинк при следующем соотношении компонентов, мас. Алюминий 8,0-14,0 Железо 5,0-6,31 Марганец 2,5-3,14 Цинк 0,74-1,5 Кремний 0,25-0,68 Кобальт 1,3-1,83 Медь Остальное Предлагаемый сплав позволяет расширить область его применения, поскольку данный состав и соотношение компонентов дают возможность приобрести сплаву такие механические свойства, как износостойкость, прочность, пластичность, твердость и т. п. которые обеспечивают применение его также и для изготовления деталей штампов, в частности разделяющих и формоизменяющих, и подвергать данный сплав ковке.

Отсутствие в составе токсичного элемента бериллия делает предлагаемый сплав нетоксичным, т.е. безопасным в обращении и приготовлении.

Отсутствие в составе дорогого, тугоплавкого и легко окисляемого на воздухе титана значительно удешевляет предлагаемый сплав.

Способ осуществляют следующим образом.

Для выплавки сплава на основе меди применяют шихту из элементов: медь, алюминий, марганец, кобальт, железо, цинк, кремний.

Сплав получают методом последовательного расплавления меди, железа, кобальта и кремния в открытом тигле индукционной печи. В конечной стадии добавляют алюминий, а в процессе выпуска цинк.

Полученная таким образом отливка подвергается электрошлаковому переплаву и после предварительной механической обработки термообработке, состоящей из отжига литых заготовок для снятия напряжений; двухступенчатой закалки; I ступень нагрев заготовки до 600-650^оС и выдержка при этой температуре в течение 0,5-1,0 ч; II ступень нагрев до 880-920^оС и выдержка при этой температуре в течение 2,0-2,5 ч, с последующим охлаждением в масле, имеющем температуру 60-80^оС в течение 30-40 мин, и отпуска при 300-350^оС в течение 3,0-3,5 ч последующим охлаждением на воздухе.

Результаты приведены в табл. 1, 2.

Как видно из табл. 1 и 2, содержание элементов в указанных пределах дает возможность получить сплав, обладающий как достаточно большой твердостью (340-350 НВ), так и механическими свойствами (ударная вязкость, предел прочности, относительное удлинение), позволяющими использовать его как при изготовлении формоизменяющих деталей вытяжных штампов, так и в качестве антифрикционного материала. Кроме того, в отличие от известного материал данного состава отлично куется.

При этом полученные после термообработки механические свойства материала позволяют производить механическую обработку заготовок со снятием больших объемов металла, что еще более расширяет область применения данного сплава.

Формула изобретения

Сплав на основе меди, содержащий алюминий, железо, марганец и кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цинк и кобальт при следующем соотношении компонентов, мас.

Алюминий 8 14 Железо 5,0 6,31 Марганец 2,5 3,14 Цинк 0,74 1,5 Кремний 0,25 0,68
Кобальт 1,3 1,83
Медь Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1