Determination of Bronze БрА7К2О1,5Мц0,3 Crystallization Interval Limit Values and Phase Transformations

ENG: Phase transformations temperatures, crystallization intervals, etc. are any alloy’s fundamental parameters. Alloys’ casting, technological and operational properties are related to them. Nevertheless, unlike two-component bronzes, such requirements for multi-component structural, non-magnetic, corrosion-resistant bronze БрА7К2О1,5Мц0,3 are absent. Purpose. For Cu-Al-Si-Sn-Mn system bronzes, crystallization intervals quantitative values (liquidus and solidus temperatures, crystallization interval size and solid phase relative share in it) have been established. БрА7К2О1,5Мц0,3 bronze’s alloying components’ synergistic and selective influence on its crystallization interval and relative fluidity indicators changing has been determined. Methodology. Well-known methods and research techniques, including thermography, differential thermal analysis, spectral chemical analysis, images analysis digital method have been used in this work. Bronzes fluidity has been assessed using spiral test. Bronze’s alloying elements’ synergistic and selective influences on its characteristics have been determined using chemical elements ratio in it (KR criterion) and experimental data results processing by Excel computer program. Findings. In bronze БрА7К2О1,5Мц0,3 with KR criterion value rising from 0.35 to 0.84, there increase liquidus, solidus temperatures and crystallization interval from 32 to 49 °C. Bronze’s alloying elements’ (Al, Si, Sn, Mn) synergistic and selective influences on its crystallization interval limit values have been determined. It has been established that conditionally-veritable fluidities of БрА7К3О1,5Мц0,3 and БрА9Ж3Л bronzes are practically the same. For Cu-Al-Si-Sn-Mn system bronzes with KR = 0.35‒2.07, solid phase relative volume fraction (φSP) in crystallization temperature range is 60‒63 %. Originality. For the first time, limiting values and phase transformations for БрА7К2О1,5Мц0,3 bronze’s crystallization interval and alloying elements synergistic and selective influence on these indicators have been determined. Practical value. Based on БрА7К2О1,5Мц0,3 bronze’s chemical composition selected, mathematical models have been proposed for its liquidus and solidus temperatures calculating and for transition from dependences of solid phase t(φSP) volume fraction in crystallization temperature range to temperatures’ absolute values t(φSP). Their use will allow increasing the indicators of foundry and technological parameters accuracy forecasting.

UKR: Температури фазових переходів, інтервал кристалізації і т. і. є фундаментальними параметрами будь-якого сплаву. Із ними пов’язані ливарні, технологічні і експлуатаційні властивості сплавів. Тим не менше, на відміну від двокомпонентних бронз, для багатокомпонентної конструкційної, немагнітної, стійкої до корозії бронзи БрА7К2О1,5Мц0,3, такі відсутні. Мета. Для бронз системи Cu-Al-Si-Sn-Mn встановити кількісні значення показників її інтервалу кристалізації (температури ліквідус і солідус, величину інтервалу кристалізації й відносну долю у ньому твердої фази). Визначити синергетичний і селективний вплив легуючих компонентів бронзи БрА7К2О1,5Мц0,3 на зміну показників її інтервалу кристалізації та відносної рідкоплинності. Методика. У роботі використані відомі методи й методики досліджень, у числі яких термографування, диференційний термічний аналіз, спектральний хімічний аналіз, метод цифрового аналізу зображень. Рідкоплинність бронз оцінювали на спіральній пробі. Для визначення синергетичного й селективного впливу легуючих елементів бронзи на її показники використали співвідношення в ній хімічних елементів (критерій KR) і результати обробки експериментальних даних за комп’ютерною програмою Excel. Результати. У бронзі БрА7К2О1,5Мц0,3 із підвищенням величини критерію KR з 0,35 до 0,84 зростають температури ліквідус, солідус й інтервал кристалізації з 32 до 49 °C. Визначено синергетичний і селективний вплив легуючих елементів (Al, Si, Sn, Mn) бронзи на її граничні показники інтервалу кристалізації. Встановлено, що умовно-істинні рідкоплинності бронз БрА7К3О1,5Мц0,3 і БрА9Ж3Л практично однакові. Для бронз системи Cu-Al-Si-Sn-Mn із KR = 0,35‒2,07 відносна об’ємна доля твердої фази (φт) у температурному інтервалі кристалізації складає 60‒63 %. Наукова новизна. Уперше для бронзи БрА7К2О1,5Мц0,3 визначені граничні значення й фазові перетворення її інтервалу кристалізації, синергетичний і селективний вплив її легуючих елементів на ці показники. Практична значимість. За обраним хімічним складом бронзи БрА7К2О1,5Мц0,3 запропоновані математичні моделі для розрахунку її температури ліквідус і солідус, переходу із відносних значень залежності об’ємної долі твердої фази (φт) у температурному інтервалі кристалізації до абсолютних величин температур t(φт). Їх використання дозволить підвищити прогнозування точності значень ливарних і технологічних параметрів.