расплава, получено «плато», отражающее постоянство концентраций железа и кремния (в контактной паре со сталью 45) и железа, никеля, хрома, кремния (в контактной паре со сталью 12Х18Н10Т), что свидетельствует об их однофазности.

Скачкообразное изменение содержания элементов (например, кремния) при переходе от основного металла в промежуточный слой указывает на то, что интерметаллид на границе со сталью образуется в твердом состоянии в процессе реакционной диффузии. Твердость ин-терметаллидного слоя находится в пределах 4400—5100 мН/м2 и отличается от твердости феррита 1960 мН/м2 и аустенита 2650—2750 мН/м2. Подслой, прилегающий к расплаву, формируется при затвердевании расплава, что подтверждается дендритной структурой границы раздела с матрицей бронзы.

Из рис. 49 видно более равномерное распределение всех элементов в дендрите, чем в интерметаллидном слое, а также относительно равномерное распределение железа и кремния по сравнению с более выраженной сегрегацией никеля и хрома (с введением никеля и хрома в железо). По-видимому, природа фаз, образующихся на границе со сталью 12Х18Н10Т, другая, и это приводит к изменению условий массопере-носа. По данным микрорентгеноспектрального анализа можно утверждать, что при массовом содержании в расплаве до 3 % кремния в интерметаллидном слое и во включениях железистой составляющей в матрице расплава его содержится около 12 %. Кроме того, в формировании структурных составляющих зоны соединения со сталью 45 принимает участие 87,5 % Ре, а со сталью 12Х18Н10Т — еще 7,5 % N1 и 15,5 % Сг, что отвечает стехиометрии Ре351 в первом и Ре2,5Сгп.7М1п,з во втором случаях.

В контактной паре бронза БрАЖНМц8,5-4-5-1,5 — сталь 45 включения в объеме капли и интерметаллидный слой формируют 9,5 % А1, 15,5 % Си, 70 % Ре, остальное — никель и марганец. В контактной паре сталь 12Х18Н10Т — бронза БрАЖНМц8,5-4-5-1,5 в интерметаллидный слой входит около 9 % А1, 4 % Си, 8 % №, 11 % Сг, остальное — железо и марганец. Можно предположить, что в этих парах переходный слой и богатые железом (никелем, хромом) выделения в объеме расплава представляют собой алюминидную фазу.

Массовое содержание 10 % Бп в составе бронзы не участвует в формировании интерметаллидного слоя и не входит в состав железистых включений (дендритов) в объеме расплава. Распределение олова в матрице расплава характеризуется неоднородностью, отражающей фазовый состав затвердевшей бронзы, а именно ос-раствора на основе меди (менее богатая оловом составляющая) и, по-видимому, у-фазы (Си3$п). Массовое содержание олова в выделениях по границам твердого раствора изменяется в пределах 32—-41 % (в контактной паре со сталью 12Х18Н10Т) и до 31 % (в контактной паре со сталью 45), что соответствует концентрационному интервалу области гомогенности б-фазы (при сравнительно высочих температурах) (Си35пв).

В формировании интерметаллидного слоя и дендритных вьг.е 1ений в объеме капли участвует кремний, который в исходной бронзе не превышает 0,5 % (по массе). Кроме того, в эти структурные составляющие

зоны соединения входят: 10—11 % Си, 11—12 % №, остальное — железо (в контактной паре со сталью 45) и 9—12 % Си, 14—16 % N1, 12—13 % Сг, остальное — железо (в контактной паре со сталью-12Х18Н10Т). По-видимому, железистая составляющая в матрице расплава и интерметаллидный слой на границе с основным металлом представляют собой силицидную фазу.

Избирательное взаимодействие стали с компонентами расплава (медью, кремнием, оловом) обусловлено сложностью процесса перераспределения электронов между разноименными атомами, приводящего к возникновению дополнительных химических связей в условиях формирования переходной зоны.

Не все бронзы одинаково наплавляются на стальные детали: у некоторых из них наблюдается образование прослойки оксидов на границе соединения со сталью. Прочность соединения невысокая, что приводит к отслоению бронзы при механической обработке или эксплуатации изделия Для выбора класса бронз проводили опыты [246] по определению скоростей растекания и смачивания стали 20 оловянно-свинцовистой и алюминиево-марганцевой бронзами и оценивали адгезию фаз.

Исследовали бронзы марок БрОС8-12 (8 % Бп; 12 % РЬ; 80 % Си) и БрАМц-9-2 (9 % А1; 2 % Мп; 89 % Си). Атмосфера в печи — гелий высокой чистоты, температура 1423 К. Масса капель составляла 0,14 г. Для определения скоростей смачивания и растекания профиль капли снимали на кинопленку высокоскоростной камерой (4000 кадров в секунду). Поверхностное натяжение бронз определяли методом лежащей капли.

Изучалось смачивание трех групп металлических подложек: первая группа предварительно не нагревалась, вторая — нагревалась по режиму автовакуумной наплавки, третья выдерживалась (окислялась) в течение 20 мин на воздухе при 1273 К. Подложки изготавливались из стали 20 и армко-железа в виде цилиндров диаметром 18 мм с плоскопараллельными основаниями. Образцы из армко-железа нагреву не подвергались. Шероховатость поверхности подложек составила = = 0,16.0,08 мкм. После нагрева дополнительная механическая обработка не проводилась.

По подложкам первой группы бронзы марок Бр08-12 и БрАМц9-2 растекаются практически с одинаковыми начальными скоростями, равными 75 см/с. Через 1,5 • Ю-2 с от момента соприкосновения капли с подложкой скорости растекания уменьшаются до 17 см/с для бронзы БрОС8-12 и 10 см/с для БрАМц9-2. По истечении (3,5.4) - Ю^"2 с капля бронзы БрАМц9-2, достигнув радиуса 5,1 мм при угле смачивания 10°, прекращает растекаться. Капля бронзы марки БрОС8-12 растекается по стальной подложке полностью. Начальная скорость растекания БрОС8-12 по железной подложке максимальна и равна 100 см/с. В начальный момент скорость смачивания расплавленной бронзой сталей и железа составляет 3,5 • 105 град/с.

Более интенсивное снижение скорости растекания и меньшая ее конечная величина у бронзы БрАМц9-12 по сравнению с бронзой БрОС8-12 объясняются тем, что при растекании бронзы, содержащей