Оптимизация состава кондуктивных монотектических Cu-(Fe-Cr-C) сплавов
По характеристикам политерм удельного электрического сопротивления исследовано влияние состава (Fe- Cr-C) добавки на температурную устойчивость включений, выделившихся из твёрдого раствора основы при охлаждении сплавов системы Cu-(Fe-Cr-C). За характеристиками політерм питомого електричного опору до...
Saved in:
| Published in: | Процессы литья |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160467 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Оптимизация состава кондуктивных монотектических Cu-(Fe-Cr-C) сплавов / В.В. Христенко, Л.Г. Омелько, М.А. Руденко // Процессы литья. — 2015. — № 3. — С. 67-71. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860184088314380288 |
|---|---|
| author | Христенко, В.В. Омелько, Л.Г. Руденко, М.А. |
| author_facet | Христенко, В.В. Омелько, Л.Г. Руденко, М.А. |
| citation_txt | Оптимизация состава кондуктивных монотектических Cu-(Fe-Cr-C) сплавов / В.В. Христенко, Л.Г. Омелько, М.А. Руденко // Процессы литья. — 2015. — № 3. — С. 67-71. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Процессы литья |
| description | По характеристикам политерм удельного электрического сопротивления исследовано влияние состава (Fe- Cr-C) добавки на температурную устойчивость включений, выделившихся из твёрдого раствора основы при охлаждении сплавов системы Cu-(Fe-Cr-C).
За характеристиками політерм питомого електричного опору досліджено вплив складу (Fe-Cr-C) добавки на температурну стійкість вкраплень, які виділилися з твердого розчину основи при охолодженні сплавів системи Cu-(Fe-Cr-C).
By the electrical resistance polyterms characteristics the effect of (Fe-Cr-C) supplements composition on temperature stability of inclusions precipitated from the solid solution basis during Cu-(Fe-Cr-C) -alloys cooling has been investigated.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:03:47Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 3 (111) 67
Новые литые материалы
УДК 521.74.94:669.35:539.24
В. В. Христенко, Л. Г. Омелько, М. А. Руденко
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА КОНДУКТИВНЫХ
МОНОТЕКТИЧЕСКИХ Сu-(Fe-Cr-C) СПЛАВОВ
По характеристикам политерм удельного электрического сопротивления исследовано вли-
яние состава (Fe- Cr-C) добавки на температурную устойчивость включений, выделившихся
из твёрдого раствора основы при охлаждении сплавов системы Cu-(Fe-Cr-C).
Ключевые слова: медь, дисперсное упрочнение, электропроводность, политерма сопро-
тивления.
За характеристиками політерм питомого електричного опору досліджено вплив складу
(Fe-Cr-C) добавки на температурну стійкість вкраплень, які виділилися з твердого розчину
основи при охолодженні сплавів системи Cu-(Fe-Cr-C).
ключові слова: мідь, дисперсне зміцнення, електропровідність, політерма електричного
опору.
By the electrical resistance polyterms characteristics the effect of (Fe-Cr-C) supplements
composition on temperature stability of inclusions precipitated from the solid solution basis during
Cu-(Fe-Cr-C) -alloys cooling has been investigated.
Keywords: copper, dispersion strengthening, electrical conductivity, polyterm of electrical
resistance.
Использование металлических систем монотектического типа позволяет
получать дисперсно-упрочнённые сплавы, способные сохранять показатели
служебных свойств при повышении рабочих температур вплоть до температуры
плавления основы [1, 2]. На данный момент разработан ряд медных кондуктивных
сплавов системы Cu-(Fe-Cr-C), упрочняющие (Fe-Cr-C) включения в которых
образуются непосредственно в расплаве [2, 3]. В общем случае структура этих
сплавов представляет собой матрицу (твёрдый раствор на основе меди) с рас-
пределёнными в ней включениями трёх видов (рис. 1) [4]: образовавшиеся при
Рис. 1. Микроструктуры сплавов системы Cu-(Fe-Cr-C) а – Cu + 5 %мас. (Fe-Cr-C)
добавки, содержащей 15 %мас. Cr и 0,4 C; б – Cu + 5 %мас. (Fe-Cr-C) добавки, со-
держащей 16 %мас Cr и 1,4 C; х500
а б
68 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 3 (111)
Новые литые материалы
эмульгировании расплава, вследствие ограниченной взаимной растворимости
меди и компонентов (Fe-Cr-C) добавки; образовавшиеся при кристаллизации;
выделившиеся из твёрдого раствора основы при охлаждении.
Установлено [4], что уровень механических свойств сплава (в том числе и при
повышенных температурах) в основном определяется количеством, размерами
и характером распределения включений первого вида. При повышении рабочих
температур (вплоть до температуры плавления) компоненты включений первого
и второго видов не растворяются в основе и поэтому практически не влияют на
показатели кондуктивных свойств (например, электропроводность). Компонен-
ты включений третьего вида при нагревании способны растворяться в основе,
ухудшая электропроводность сплава. Поэтому, одним из способов увеличения
электропроводности при повышенных температурах является уменьшение ко-
личества включений, выделившиеся из твёрдого раствора основы при охлаж-
дении. Экспериментально установлено [4], что наименьшее количество таких
включений образуется при вводе в расплав меди (Fe-Cr-C) добавок, фазовый
состав которых в интервале кристаллизации представлен γ-твёрдым раствором
на основе железа и жидкой фазой. Причём увеличение содержания углерода в до-
бавке приводит к уменьшению количества включений третьего вида в структуре
Cu-(Fe-Cr-C) сплава. В то же время установлено [4], что путём изменения состава
добавки (Fe-Cr-C) полностью предотвратить образование включений, выделившихся
из твёрдого раствора основы при охлаждении, не представляется возможным. По-
этому ещё одним способом улучшения показателей кондуктивных свойств сплава
при повышенных температурах может быть выбор состава (Fe-Cr-C) добавки, обе-
спечивающего максимальную устойчивость включений третьего вида по отношению
к растворению в основе при нагревании.
Влияние состава добавки (Fe-Cr-C) на термическую устойчивость таких включе-
ний по отношению к растворению в основе оценивали по температурным зависимостям
удельного электрического сопротивления Cu-(Fe-Cr-C)сплавов. Исследуемые сплавы
получали введением в расплав меди предварительно выплавленных (Fe-Cr-C) добавок
различного состава (табл. 1). Во всех случаях количество вводимой добавки составляло
5 % от массы меди.
Политермы удельного электрического сопротивления исследованных сплавов
содержат два или три прямолинейных и один криволинейный характерные участки
(рис. 2). Начало третьего прямолинейного участка, наблюдаемого на температур-
ных зависимостях удельного электрического сопротивления некоторых сплавов,
можно связать с завершением заметного растворения компонентов дисперсных
фаз в основе.
Устойчивость включений третьего вида (выделившихся из твёрдого раствора)
к растворению в основе при нагревании количественно оценивали по значениям
температур и удельных электрических сопротивлений, соответствующим краям
характерных участков политерм, а также по величинам температурных коэффи-
циентов удельного электрического сопротивления в интервалах температур,
соответствующих этим участкам (табл. 2). В качестве величины температурного
коэффициента удельного электрического сопротивления сплава на нелинейном
участке политермы приняли его средние значение в соответствующем диапазоне
температур. При температуре 850 0С (температура конечного нагрева под закалку,
принятая в [4], при оценке количества образовавшихся включений третьего вида)
учитывали величину удельного электрического сопротивления сплава как дополни-
тельную количественную характеристику.
Результаты анализа температурных зависимостей удельного электрического
сопротивления (табл. 2) показывают, что наибольшая устойчивость включений
третьего вида по отношению к растворению в основе имеет место в сплавах, полу-
ченных введением в расплав меди (Fe-Cr-C) добавок, фазовый состав которых в
интервале кристаллизации представлен δ-твёрдым раствором на основе железа и
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 3 (111) 69
Новые литые материалы
жидкой фазой. Сплавы, фазовый состав упрочняющих добавок которых в интервале
кристаллизации представлен γ-твёрдым раствором на основе железа и жидкой фа-
зой, характеризуются несколько меньшей устойчивостью включений. В то же время
наименьшей устойчивостью включений третьего вида по отношению к растворению
Условное
обозначе-
ние сплава
Состав упрочняющей
добавки, %мас.
Фазовый состав добавки в
интервале кристаллизации в
области, прилегающей к
температуре ликвидус [5]Cr C Fe
Сr16-C1,4 16,0 1,4
основа
L*+γ**
Сr15-C2 15,0 2,0 L+γ
Сr20-C2 20 2,0 L+γ
Сr28-C1 27,6 1,0 L+ δ***
Сr32-C1,5 32,2 1,5 L+ δ
Сr22-C3 22,0 3,0 L+(Cr,Fe)7C3
Сr20-C4,4 20,0 4,4 L+(Cr,Fe)7C3
Сr32-C3,5 31,7 3,5 L+(Cr,Fe)7C3
Сr48-C2,3 47,5 2,31 L+(Cr,Fe)23C6
Сr52-C4 51,85 4,0 L+(Cr,Fe)7C3
Сr57-C5,2 57,26 5,18 L+(Cr,Fe)7C3
Примечания: * L – жидкая фаза, ** твёрдый раствор на основе γ-железа;
*** твёрдый раствор на основе δ-железа
Таблица. 1. Химический состав и строение в интервале
кристаллизации
16
4
6
8
10
12
14
2
Уд
е
ль
н
о
е
э
ле
кт
р
и
че
ск
о
е
с
о
п
р
о
ти
вл
е
н
и
е
,
ρ
⋅ 1
0
8
О
м
⋅м
Температура, 0С
2
0 t0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
t1 t2 t3
ρ1
ρ0
ρ2
ρ3
1
43
Рис. 2. Политерма удельного электрического сопротивления сплава CuСr16C1,4 (16 %мас.
хрома, 1,4 углерода): 1 – первый линейный участок; 2 – второй линейный участок;
3 – нелинейный участок; 4 – третий линейный участок
70 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 3 (111)
Новые литые материалы
У
сл
ов
но
е
об
оз
на
че
ни
е
сп
ла
во
в
Х
ар
ак
те
ри
ст
ик
и
по
ли
те
рм
пе
рв
ы
й
ли
не
йн
ы
й
уч
ас
то
к
вт
ор
ой
л
ин
ей
ны
й
уч
ас
то
к
не
ли
не
йн
ы
й
уч
ас
то
к
уд
ел
ьн
ое
со
пр
от
ив
-
ле
ни
е
пр
и
85
0
0 C
,
ρ
85
0 ⋅
10
8 ,
О
м
⋅
м
уд
ел
ьн
ое
со
пр
от
ив
-
ле
ни
е
пр
и
0
0 С
,
ρ 0⋅1
08 О
м
⋅м
те
м
пе
-
ра
ту
ра
ко
нц
а
уч
ас
тк
а,
t 1, 0 С
уд
ел
ьн
ое
со
пр
от
ив
-
ле
ни
е
пр
и
t 1
ρ 1⋅ 10
8 ,
О
м
⋅
м
те
м
пе
ра
-
ту
рн
ы
й
ко
эф
ф
и
ци
ен
т
со
пр
от
и-
вл
ен
ия
,
α
1 ⋅
10
11
,
О
м
⋅
м
/
0 C
те
м
пе
ра
-
ту
рн
ы
й
к
оэ
ф
ф
и
ци
ен
т
со
пр
от
и-
вл
ен
ия
,
α
2 ⋅
10
11
,
О
м
⋅
м
/
0 C
те
м
пе
-
ра
ту
ра
ко
нц
а
уч
ас
тк
а,
t 2, 0 С
уд
ел
ьн
ое
со
пр
от
ив
-
ле
ни
е
пр
и
t 2 ρ
2⋅1
08 ,
О
м
⋅м
cр
ед
ни
й
те
м
пе
ра
-
ту
рн
ы
й
ко
эф
-
ф
иц
ие
нт
со
пр
от
ив
-
ле
ни
я,
α
3 ⋅
10
11
,
О
м
⋅
м
/
0 C
те
м
пе
-
ра
ту
ра
ко
нц
а
уч
ас
тк
а,
t 3, 0 С
уд
ел
ьн
ое
со
пр
от
ив
-
ле
ни
е
пр
и
t 3 ρ
3⋅1
08 ,
О
м
⋅м
C
u-
С
r1
6-
C
1,
4
2,
20
2
51
6
5,
76
3
6,
90
18
,5
2
66
8
8,
57
8
32
,8
49
84
0
14
,2
28
14
,6
95
C
u-
С
r1
5-
C
2
2,
41
1
51
3
6,
17
8
7,
34
14
,2
54
64
7
8,
08
8
32
,0
49
85
3
14
,6
9
14
,5
6
C
u-
С
r2
0-
C
2
2,
60
9
51
6
6,
88
2
8,
28
16
,2
34
67
0
9,
38
2
29
,9
14
84
5
14
,6
17
14
,8
39
C
u-
С
r2
7,
6-
C
1
2,
28
6
53
7
5,
58
4
6,
14
11
,7
88
61
7
6,
52
7
27
,7
77
79
6
11
,4
99
14
,1
2
C
u-
С
r3
2-
C
1,
5
2,
63
6
52
4
6,
62
3
7,
61
16
,9
42
64
5
8,
67
3
35
,9
9
85
2
16
,1
23
16
,0
26
C
u-
С
r2
2-
C
3
2,
66
48
7
6,
84
7
8,
59
15
,0
19
64
2
9,
17
5
31
,6
95
84
5
15
,6
09
15
,8
53
C
u-
С
r2
0-
C
4,
4
2,
46
2
48
5
6,
35
1
8,
02
12
,8
93
60
6
7,
91
1
34
,7
14
80
2
14
,7
15
17
,4
19
C
u-
С
r3
2-
C
3,
5
3,
09
8
53
6
7,
43
8
8,
1
15
,6
84
63
4
8,
97
5
45
,9
77
85
0
18
,9
06
18
,9
06
C
u-
С
r4
8-
C
2,
3
4,
27
8
59
2
10
,2
46
10
,0
8
20
,3
88
69
0
12
,2
44
48
,5
78
84
4
19
,7
25
20
,0
97
C
u-
С
r5
2-
C
4
4,
51
3
59
8
12
,4
78
13
,3
2
23
,2
03
66
7
14
,0
79
56
.0
22
85
2
24
,4
43
24
,2
93
C
u-
С
r5
7-
C
5,
2
4,
66
6
49
4
8,
80
3
8,
38
16
,2
92
66
2
11
,5
4
38
,1
84
99
3
24
,1
79
17
,4
53
Та
б
л
и
ц
а
2
. П
а
р
а
м
е
тр
ы
т
е
м
п
е
р
а
ту
р
н
ы
х
з
а
в
и
с
и
м
о
с
те
й
у
д
е
л
ьн
о
го
э
л
е
кт
р
и
ч
е
с
ко
го
с
о
п
р
о
ти
в
л
е
н
и
я
и
с
с
л
е
д
о
в
а
н
н
ы
х
с
п
л
а
в
о
в
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 3 (111) 71
Новые литые материалы
в основе отличаются сплавы, полученные с применением (Fe-Cr-C) добавок, состав
которых в интервале кристаллизации представлен карбидами и жидкой фазой.
Следует подчеркнуть, что для всех групп исследованных сплавов при увеличении
содержания углерода и уменьшении содержания хрома в добавках, имеет место
уменьшение устойчивости включений, выделившихся из твёрдого раствора основы.
Учитывая влияние состава добавки на показатели кондуктивных свойств в широ-
ком диапазоне температур (которые, в свою очередь, определяються как количес-
твом включений третьего вида [4], так и их устойчивостью к растворению в твёрдой
фазе на основе меди), а также на технологические характеристики, можно заключить,
что среди исследованных Cu-(Fe-Cr-C) сплавов оптимальным можно считать сплав,
полученный путём ввода (Fe-Cr-C) добавки, содержащей около 16,0 %
Cr 1,4 С. Величина удельного электрического сопротивления указанно-
го сплава при температуре 850 0C – одна из наименьших и составляет
1,47∙10-8 Ом ∙ м, при твёрдости около 63 НВ.
1. Христенко В. В. Перспективные методы дисперсного упрочнения сплавов на основе меди
для изготовления электродов контактной сварки / В. В. Христенко, Б. А. Кириевский
// Наука та інновації. 2005. – Т. 1, № 6. – С. 84-90.
2. Кириевский Б. А. Литые дисперсноупрочнённые медные сплавы на основе монотектиче-
ских систем / Б. А. Кириевский, В. В. Христенко, Л. М. Трубаченко // Металлургия маши-
ностроения. – 2008. – №4. – С. 20-24.
3. Христенко В. В. Литые электроды из сплавов системы Cu-Cr-Fe-C / В. В. Христенко // Литенй.
пр-во. – 2003. – № 8. – С. 30-31.
4. Кириевский Б. А. Влияние состава упрочняющей добавки на растворимость хрома и железа
в “медной” фазе монотектических расплавов Cu-(Fe-Cr-C) / Б. А. Кириевский, М. А. Руденко,
В. В. Христенко // Процессы литья – 2010. – № 6. – С. 53-58.
5. Химушин Ф. Ф. Нержавеющие стали / Ф. Ф. Химушин. – М. : Металлургиздат. – 1963. – 600 с.
Поступила 30.03.2015
К сведению читателей
и подписчиков!
Телефон редакции
журнала "Процессы литья"
(044) 424-04-10
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160467 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-5884 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:03:47Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Христенко, В.В. Омелько, Л.Г. Руденко, М.А. 2019-11-06T21:01:31Z 2019-11-06T21:01:31Z 2015 Оптимизация состава кондуктивных монотектических Cu-(Fe-Cr-C) сплавов / В.В. Христенко, Л.Г. Омелько, М.А. Руденко // Процессы литья. — 2015. — № 3. — С. 67-71. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160467 521.74.94:669.35:539.24 По характеристикам политерм удельного электрического сопротивления исследовано влияние состава (Fe- Cr-C) добавки на температурную устойчивость включений, выделившихся из твёрдого раствора основы при охлаждении сплавов системы Cu-(Fe-Cr-C). За характеристиками політерм питомого електричного опору досліджено вплив складу (Fe-Cr-C) добавки на температурну стійкість вкраплень, які виділилися з твердого розчину основи при охолодженні сплавів системи Cu-(Fe-Cr-C). By the electrical resistance polyterms characteristics the effect of (Fe-Cr-C) supplements composition on temperature stability of inclusions precipitated from the solid solution basis during Cu-(Fe-Cr-C) -alloys cooling has been investigated. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Новые литые материалы Оптимизация состава кондуктивных монотектических Cu-(Fe-Cr-C) сплавов Article published earlier |
| spellingShingle | Оптимизация состава кондуктивных монотектических Cu-(Fe-Cr-C) сплавов Христенко, В.В. Омелько, Л.Г. Руденко, М.А. Новые литые материалы |
| title | Оптимизация состава кондуктивных монотектических Cu-(Fe-Cr-C) сплавов |
| title_full | Оптимизация состава кондуктивных монотектических Cu-(Fe-Cr-C) сплавов |
| title_fullStr | Оптимизация состава кондуктивных монотектических Cu-(Fe-Cr-C) сплавов |
| title_full_unstemmed | Оптимизация состава кондуктивных монотектических Cu-(Fe-Cr-C) сплавов |
| title_short | Оптимизация состава кондуктивных монотектических Cu-(Fe-Cr-C) сплавов |
| title_sort | оптимизация состава кондуктивных монотектических cu-(fe-cr-c) сплавов |
| topic | Новые литые материалы |
| topic_facet | Новые литые материалы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160467 |
| work_keys_str_mv | AT hristenkovv optimizaciâsostavakonduktivnyhmonotektičeskihcufecrcsplavov AT omelʹkolg optimizaciâsostavakonduktivnyhmonotektičeskihcufecrcsplavov AT rudenkoma optimizaciâsostavakonduktivnyhmonotektičeskihcufecrcsplavov |