Влияние газов на свойства серебряных сплавов
При плавке в кислородосодержащей среде в сплавах серебро — медь образуется оксид меди Си20, который выделяется по границам зерен. Если содержание кислорода в сплаве выше 0,4% от веса металла, то выделение Си20 происходит не только по границам зерен, но и внутри зерен. Присутствие 1% Си20 делает сплав твердым, хрупким и ломким. Важнейший для серебра присадочный металл — медь образует с кислородом… Читать ещё >
Влияние газов на свойства серебряных сплавов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Серебро не очень активно взаимодействует с различными газами, за исключением кислорода. Так, азот не растворяется ни в жидком, ни в твердом серебре. Ничтожна растворимость в серебре инертных газов. Растворимость водорода в твердом серебре пропорциональна квадратному корню из давления газа. Серебро, отожженное в атмосфере водорода, становится хрупким. То же наблюдается при нагреве в воздушной атмосфере, содержащей водород. Растворимость кислорода в серебре гораздо более значительна. На воздухе при атмосферном давлении в одном объеме серебра при температуре несколько выше точки плавления может растворяться около 20 объемов кислорода. При переходе из жидкого состояния в твердое растворимость кислорода в сплаве быстро уменьшается и при большой скорости охлаждения происходит неполное выделение газов, что приводит к образованию пор в слитке. При пластической деформации газовые раковины и поры вытягиваются, уменьшаются в объеме, а при рекристаллизационном отжиге, вследствие расширения газа и увеличения давления в них, на заготовках появляются вздутия поверхностного слоя («дутое серебро»). Кроме того, при вальцовке, вытяжке или волочении в местах образования газовых пор образуются трещины.
Присутствие в сплаве недрагоценных окисляющихся металлов снижает интенсивность процесса выделения кислорода вследствие образования оксидов легирующих металлов.
Важнейший для серебра присадочный металл — медь образует с кислородом оксид меди Си20, который затем окисляется до СиО. При температуре 776 °C сплавы серебро — медь образуют с оксидом меди тройную эвтектику Ag—Си—Си20 состава: 66,5% Ag, 32,8% Си, 0,7% Си20, близкую к бинарной эвтектике Ag—Си.
Образование оксидов меди является причиной многих дефектов, возникающих при обработке сплавов серебра.
При плавке в кислородосодержащей среде в сплавах серебро — медь образуется оксид меди Си20, который выделяется по границам зерен. Если содержание кислорода в сплаве выше 0,4% от веса металла, то выделение Си20 происходит не только по границам зерен, но и внутри зерен. Присутствие 1% Си20 делает сплав твердым, хрупким и ломким.
Расплавы, содержащие Cu20, обладают большой вязкостью, что препятствует быстрому выделению газов при затвердевании и приводит к появлению газовых пор и раковин в слитке.
При высокотемпературной обработке серебряно-медных сплавов серебро поглощает кислород и проводит его внутрь сплава. При этом наблюдается окисление меди — как на поверхности, так и внутри сплава.
У богатых серебром гомогенных твердых растворов отчетливо наблюдается «внутреннее окисление». На поверхности сплава образуется очень тонкий слой оксида меди, через который кислород сравнительно легко проникает внутрь, образуя с входящей в твердый раствор медью частицы Си20. При малой длительности нагрева максимум поглощения кислорода наблюдается у сплава с 10% меди. При длительных выдержках окисляемость металла достигает наибольшего значения в области сплавов с 80% серебра. В этих сплавах большое содержание меди приводит к образованию толстого внешнего оксидного слоя. В то же время диффузия кислорода внутрь слитка приводит к образованию внутреннего оксидного слоя, состоящего из Си20.
С увеличением доли меди уменьшается склонность сплавов к внутреннему окислению, так как мелкозернистая эвтектическая структура препятствует диффузии кислорода в сплав и окисление происходит лишь на поверхности сплава. Аналогичное явление наблюдается у заэвтектических сплавов, в которых проникновению кислорода препятствуют кристаллы р-твердого раствора.
Образующийся в серебряно-медных сплавах оксид меди Си20 имеет больший, нежели Ag, удельный объем, вследствие чего в сплаве возникают внутренние напряжения, приводящие к повышению твердости и образованию трещин даже при малых степенях пластической деформации. Возникновение трещин приводит к еще более глубокому окислению при промежуточных отжигах, что делает невозможным получение из таких заготовок тонких полос или проволоки. Оксид меди, кроме того, вреден еще и тем, что имеет склонность к образованию крупных фракций при отжиге, которые скапливаются в виде пластин или полос под поверхностным слоем, что сильно ухудшает обрабатываемость сплавов.
При обработке ювелирных сплавов, содержащих более 80% серебра, внешний окисленный слой удаляют путем травления в горячем растворе серной кислоты. После нескольких отжигов и травлений на поверхности сплава образуется обогащенный серебром слой, который почти не окисляется и хорошо проводит кислород внутрь сплава, что приводит к глубокому внутреннему окислению. Внутренние оксидные слои при прокатке, штамповке, волочении вызывают расслоение, шелушение металла, образование трещин и надрывов. При последующей шлифовке и полировке обогащенный серебром слой снимается, и на поверхность выступает внутренний оксидный слой в виде сероголубых пятен.
Выступающие над поверхностью частицы оксида меди при обработке, особенно при шлифовке, полировке, а также при прокатке, вырываются из металла, оставляя на поверхности штрихообразные следы и углубления («штриховое» серебро).
Сплавы, содержащие оксид меди, нельзя отжигать в защитной атмосфере, содержащей водород, так как последний, проникая в металл, при температурах выше 500 °C взаимодействует с оксидом меди, восстанавливая ее до металлического состояния с образованием паров воды. Образующиеся при этом газовые поры вспучивания делают сплав ломким и непригодным для дальнейшей обработки.