действием дуги. Состав бронз после наплавки на стальную основу практически не изменяется.

Навеску сплава для опытов по изучению смачивания и для определения поверхностного натяжения механически очищали с поверхности, промывали бензином, сушили и помещали в установку. Плоскопарал-лельные пластины сталей, используемых в качестве подложек, в виде цилиндра диаметром 15 мм и высотой 3 мм полировались перед опытом по 12-му классу чистоты.

Поверхностное натяжение бронз определяли методом большой кап-.ли [173]. В качестве подложек использовали чашки диаметром 11 мм из графита МПГ-6. Объем исходных образцов рассчитывали, задаваясь приближенными значениями капиллярных постоянных бронз. Экспериментальная установка описана в работе [97].

Большинство измерений поверхностного натяжения расплавов бронз проводили при нагреве и охлаждении в атмосфере дополнительно очищенного гелия (марки ос. ч) и гелия, не подвергавшегося такой очистке, при давлении примерно 25 кПа (200 мм рт. ст.). Ряд измерений выполнен в вакууме. Снимки капель измеряли на микроскопе УИМ-21 по методу Дорсея, капиллярные постоянные вычисляли но. таблицам [97].

Для определения поверхностного натяжения плотность бронзы и ее температурный коэффициент вычисляли (по данным химического состава) в предположении аддитивности удельных объемов с использованием сведений о плотности компонентов.

В изученном интервале температур капиллярные постоянные зависел \ от температуры, незначительно увеличиваясь с ее ростом, поверхностное натяжение бронз БрАЖНМц8,5-5-1,5, БрКМцЗ-1 и БрОН8,5-3 практически не изменялось, оставаясь на уровне соответственно 1160, 1220 и 1050 мДж/м2, а у БрМН40 несколько увеличивалось вплоть до 1873 К (от 1523 К при 1573 до 1350 мДж/м2 при 1873 К). При этом кислород по отношению к исследуемым бронзам проявлял поверхностную активность.

Смачивание исследовалось в высокотемпературной вакуумной установке видоизмененным методом покоящейся капли при раздельном нагреве объектов и приведения их в контакт при температуре опыта. Подложки подвергались термовакуумной обработке в течение 30 мин' при 1573 К. в процессе которой навеска смачивающего металла (соответствующая объему V = 1 • 10~? м3) находилась вне зоны нагрева. Время контакта расплава с подложкой в изотермических условиях составляло 1,6 и 300 с. Затем контактная пара охлаждалась до комнатной температуры. Контактные углы смачивания измеряли по теневому изображению «холодной капли» на микроскопе УИМ-2] при разбросе данных 2—3 %. Шлифы для металлографических исследований (оценки микроструктуры, определения микротвердости, рентгеноспектраль-ного микроанализа) изготавливались на поперечных срезах образцов после опыта по растеканию.

Как и следовало ожидать, расплавы заданного состава на основе' меди, а также медь ВЗ хорошо смачивают подложки из стали 12Х18Н1 ОТ и стали 45. В табл. 5 приведены результаты измерений контактных уг-

лов смачивания на начальной стадии процесса растекания (время изотермической выдержки после приведения в контакт составляет 1 с). Полное смачивание на этой стадии процесса наблюдалось в контактных парах стали 45 со всеми бронзами и стали 12Х18Н10Т с бронзой БрМН40. Капля растекалась, образуя пятно круглой формы на начальной стадии процесса. При увеличении времени контакта до 5—10 с вокруг капли на стали 12Х18Н10Т образуется ореол в виде тонкой пленки, по которой растекается основная масса расплава. При этом контактный угол смачивания уменьшается практически до нуля (так называемое вторичное растекание). Процесс растекания начинается в момент соприкосновения капли с поверхностью подложки. Полученные

Таблица 5. Результаты измерений на начальной стадии процесса растекания

в условиях нашего эксперимента высокие начальные скорости растекания (30—60 см/с) и малые краевые углы смачивания (0 ^ 90°) характерны для металлических систем, что свидетельствует об установлении хорошего контакта на межфазной границе металлический расплав— твердый металл [103].

Адгезия расплавов бронз к сталям велика (2100—2500 мДж/м2) и при смене тугоплавкой составляющей контактной пары изменяется не более чем на 40 мДж/м2 (см. табл. 5), что составляет примерно 1,5 % ее величины. Эти значения работы адгезии могут быть следствием химического взаимодействия компонентов на границе раздела двух фаз [101]. Прямым подтверждением этого является образование развитых переходных областей в приконтактной зоне, обнаруженных на образцах после опытов по растеканию.

Для выявления структуры переходной зоны и бронзы использовали травление в 5 %-ном растворе азотной кислоты в этиловом спирте, а для структуры стали — в смеси хлорного железа с концентрированной соляной кислотой. Поверхность шлифов исследовали до и после травления.

Для микроструктуры переходной зоны, сформировавшейся в процессе реакционной диффузии при растекании бронз БрКМцЗ-1, БрАЖНМц8,5-4-5-1,5, БрОН8,5-3 по стали 12Х18Н10Т и стали 45, характерно наличие в приконтактной зоне с тугоплавкой составляющей слоя интерметаллических фаз различного состава. Кроме того, наблюдаются выделения интерметаллидов в виде отдельных включений в объеме капли и прикристаллизованном слое со стороны легкоплавкой