Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия:

Ю. Н. Логинов, профессор, эл. почта: j.n.loginov@urfu.ru

ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов», Ревда, Россия:
Ю. А. Шешукова, заместитель директора по качеству и экологической безопасности
О. А. Хакимова, начальник лаборатории физико-механических испытаний и металловедения центральной испытательной лаборатории

Выполнены исследования, направленные на изучение механических свойств сложнолегированной латуни CuZn30Al2Mn3SiNiCr в горячепрессованном состоянии. Этот материал относится к износостойким медно-цинковым сплавам, применяемым для изготовления колец синхронизаторов коробок передач автомобилей. Испытанию подвергли образцы трубной заготовки размером наружного диаметра 67,8 мм и внутреннего диаметра 53 мм. Для получения этих труб использовали следующие операции: приготовление сплава; отливку непрерывнолитой заготовки; горячее прессование со скальпированием и прессовой прошивкой на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 31,5 МН при температуре 670 ^оС; правку на косовалковой правильной машине; безокислительный отжиг в проходной печи при температуре 450–470 оС и скорости 3 м/ч. Сформирована выборка из 720 образцов для измерений твердости по Виккерсу, Роквеллу и Бринеллю на площадках с нормалями в направлении прессования, в радиальном и тангенциальном направлениях. Измерены твердости в трех ортогональных направлениях, временное сопротивление, условный предел текучести, относительное удлинение и удельное электро- сопротивление для образцов, вырезанных вдоль направления прессования. Выполнена статистическая обработка результатов измерений отдельно для выходной и утяжинной частей заготовок. Выполненные измерения механических свойств латуни CuZn30Al2Mn3SiNiCr в горячепрессованном состоянии показали, что в промышленных условиях производства наблюдается значительная дисперсия твердости, временного сопротивления, условного предела текучести и относительного удлинения до разрыва, что объяснено сложностью химического состава, фазового и структурного состояния сплава. Установлены средние значения достигаемых в производственных условиях величин: σ_0,2 = 519 МПа, σ_в = 783 МПа, δ = 8 %, HRB = 91. Твердость латуни в утяжинной части трубы оказывается выше, чем для выходной части. Это объяснено явлением захолаживания металла к концу процесса деформации, что затормаживает процесс рекристаллизации. Выявлен эффект уменьшения удельного электросопротивления сплава на 17 % при снижении содержания алюминия на 0,43 % и марганца на 0,09 %. Обнаружено проявление анизотропии твердости: при перемещении индентора в радиальном направлении твердость по Виккерсу оказывается на 30 %, по Роквеллу на 5 % и по Бринеллю на 9 % ниже, чем в остальных направлениях.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке постановления № 211 Правительства Российской Федерации, контракт № 02.A03.21.0006.

1. Овчинников А. С., Логинов Ю. Н. Разработка технологии изготовления труб из сложнолегированной латуни ЛМЦАЖН // Заготовительные производства в машиностроении. 2014. № 11. С. 24–28.
2. Пугачева Н. Б., Лебедь А. В. Влияние структуры прессованной трубной заготовки из латуни 59 Cu – 3,5 Mn – 2,5 Al – 0,5 Fe – 0,4 Ni на характер разрушения при последующей горячей штамповке // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки. 2012. № 4 (29). С. 180–187.
3. Мысик Р. К., Брусницын С. В., Сулицин А. В. Ресурсосберегающие технологии в производстве изделий из сложнолегированных латуней // Металлургия машиностроения. 2010. № 2. С. 41–43.
4. Мясникова М. В., Смирнов С. В., Пугачева Н. Б. Моделирование поврежденности силицидов в латуни при пластической деформации // Фундаментальные исследования. 2012. № 9-3. С. 667–671.
5. Смирнов С. В., Пугачева Н. Б., Мясникова М. В., Матафонов П. П., Полковников Т. В. Микромеханика разрушения и деформации латуни // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. № S1-1. С. 165–168.
6. Овчинников A. C., Логинов Ю. Н. Особенности прессования труб из сложнолегированной латуни ЛМЦАЖКС // Производство проката. 2012. № 4. С. 38–41.
7. Пат. 2613234 РФ. Литая латунь / Брусницын С. В., Логинов Ю. Н., Мысик Р. К., Сулицин А. В., Ивкин М. О. ; заявл. 27.05.2015 ; опубл. 20.12.2016, Бюл. № 35.
8. Ивкин М. О., Брусницын С. В., Мысик Р. К., Сулицин А. В. Исследование микроструктуры и механических свойств износостойкой сложнолегированной латуни. Литейщик России. 2015. № 1. С. 14–17.
9. Мысик Р. К., Брусницын С. В., Сулицин А. В., Ивкин М. О. Влияние интерметаллидов на твердость сложнолегированной латуни. Литейщик России. 2016. № 2. С. 19–21.
10. Tavakkoli V., Afrasiab M., Faraji G., Mashhadi M. M. Severe mechanical anisotropy of high-strength ultrafine grained Cu–Zn tubes processed by parallel tubular channel angular pressing (PTCAP) // Materials Science & Engineering: A. 2015. Vol. 625. P. 50–55.
11. Yongda Mo, Yanbin Jianga, Xinhua Liua, Jianxin Xie. Effects of microstructure on the deformation behavior, mechanical properties and residual stress of cold-rolled HAl77-2 aluminum brass tube // Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 235. P. 75–84.
12. Carlo Mapelli, Roberto Venturini. Dependence of the mechanical properties of an a/b brass on the microstructural features induced by hot extrusion // Scripta Materialia. 2006. Vol. 54. P. 1169–1173.
13. Suárez L., Rodriguez-Calvillo P., Cabrera J. M., Martínez-Romay A., Majuelos-Mallorquín D., Coma A. Hot working analysis of a CuZn40Pb2 brass on the monophasic (β) and intercritical (α + β) regions. Materials Science and Engineering: A. 2015. Vol. 627. P. 42–50.
14. Li H., Jie J., Zhang Q., Li T. Effect of annealing treatment on the microstructures, mechanical, and wear properties of a manganese brass alloy // Journal of Materials Research. 2016. Vol. 31, No. 10. P. 1491– 1500.
15. Cem S. Çetinarslan. Effect of cold plastic deformation on electrical conductivity of various materials // Materials and Design. 2009. Vol. 30. P. 671–673.
16. Garg R., Gurao N. P., Ranganathan S., Suwas S. Evolution of texture and grain boundary microstructure in two-phase (α + β) brass during recrystallization // Philosophical Magazine. 2011. Vol. 91. No. 32. P. 4089–4108.