Особенности формирования биметаллического втулочного соединения высокоуглеродистая легированная сталь — бронза при диффузионной сварке

Рассмотрены растворно-диффузионные процессы, протекающие при взаимодействии соединяемых диффузионной сваркой поверхностей высокоуглеродистой легированной стали и бронзы. Показано, что определяющими факторами в этих процессах являются высокая ликвационная способность меди, фосфора, никеля со стороны бронзы и железа, углерода, вольфрама, молибдена, хрома со стороны стали и обогащение ими пограничного слоя жидкой фазы бронзы. Формирование сварного соединения обусловлено образованием у границы раздела диффузионных зон — широкой на основе железа (до 20 мкм) со стороны стали и узкой фосфидной (до 5 мкм) со стороны бронзы. Вследствие диффузии относительно большого количества легирующих элементов в пограничный слой жидкой фазы в зоне сварного соединения после изотермической выдержки образуется равномерный по ширине слой (30 мкм) зерен твердого раствора на железомедной основе, содержащий фазы высокой твердости. Установлено, что диффузионная сварка высокоуглеродистой легированной стали и бронзы в условиях вакуума 6,67?10–5 Па при температуре нагрева 850 °С и времени выдержки 60 мин позволяет получить равнопрочное биметаллическое втулочное соединение.
EDN: KFBVSU, https://elibrary/kfbvsu

Литература

[1] Du F.M., Li D.V., Sa X.X. et al. Overview of friction and wear performance of sliding bearings. Coatings, 2022, vol. 12, no. 9, art. 1303, doi: https://doi.org/10.3390/coatings12091303

[2] Zhao L.J., Li J. H., Yang Q. et al. Study on friction and wear properties of new self-lubricating bearing materials. Crystals, 2022, vol. 12, no. 6, art. 834, doi: https://doi.org/10.3390/cryst12060834

[3] Лепешкин А.В., Михайлин А.А., Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмопривод. Москва, Инфра-М, 2025. 446 с.

[4] Ремизов Д.А. Производство биметаллических втулок. Одесса, Маяк, 1964. 47 с.

[5] Миронов А.Е., Никифоров В.А. О качестве бронзовых вкладышей моторно-осевых подшипников тепловозов. Вестник ВНИИЖТ, 2003, № 1, с. 35–40.

[6] Chen J., Zhou J., Yu J. et al. Interfacial microstructures and infiltrated cracks in tin bronze/steel bimetallic materials fabricated by arc cladding. J. Mater. Sci., 2023, vol. 58, no. 10, pp. 4679–4693, doi: https://doi.org/10.1007/s10853-023-08303-y

[7] Kah P., Shrestha M., Martikainen J. Trends in joining dissimilar metals by welding. Appl. Mech. Mater., 2013, vol. 440, pp. 269–276, doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.440.269

[8] Wilden J., Jahn S., Beck W. Some examples of current diffusion bonding applications. Mater. Sci. Eng. Technol., 2008, vol. 39, no. 4–5, pp. 349–352, doi: https://doi.org/10.1002/mawe.200800304

[9] Lee H., Yoon J., Yoo J. Manufacturing of aerospace parts with diffusion bonding technology. Appl. Mech. Mater., 2011, vol. 87, pp. 182–185, doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.87.182

[10] Люшинский А.В. Диффузионная сварка разнородных материалов. Москва, Академия, 2006. 208 с.

[11] Carlone P., Astarita A. Dissimilar metal welding. Metals, 2019, vol. 9, no. 11, art. 1206, doi: https://doi.org/10.3390/met9111206

[12] Потехин Б.А., Измайлов Д.К. Особенности диффузионной сварки в вакууме без приложения внешнего давления. Сварочное производство, 2008, № 2, с. 8–13.

[13] Никитин В.И. Физико-химические явления при воздействии жидких металлов на твердые. Москва, Атомиздат, 1967. 442 с.

[14] Ye J., Li X.F., Li S. et al. Microstructure and mechanical properties of diffusion bonding joints of 42CrMo steel and tin bronze with nickel interlayer. Weld. World, 2025, vol. 69, no. 7, pp. 2063–2074, doi: https://doi.org/10.1007/s40194-025-02005-6

[15] Joshi G.R., Badheka V.J., Darji R.S. et al. The joining of copper to stainless steel by solid-state welding processes: a review. Materials, 2022, vol. 15, no. 20, art. 7234, doi: https://doi.org/10.3390/ma15207234

[16] Новиков И.И., Золотаревский В.С. Дендритная ликвация в сплавах. Москва, Наука, 1966. 156 с.