Conclusion on negative effects of zinc with certain concentration in alloy on 

bronze BrA9Zh3L mechanical properties level has been confirmed by elongation (see 
Figure 4.2, a) and the impact toughness (see Figure 4.2, b) dependences behavior. 
Figures 4.2, a, b show sharp dropping in plasticity and impact toughness in the range 
0,2 ... 0,6 wt. % of doping element concentrations (See Figure 4.2). When 
concentration limit is exceeded by 0,6 wt. % Zn, both characteristics δ and KCU reach 
almost zero values (see Figure 4.2, a, b). This means that bronze BrA9Zh3L 
additionally doped with zinc reaches the brittle state at zinc concentrations lower (see 
Figure 4.2), than this material characteristic becomes obvious according to tensile 
testing results (see Figure 4.1). 

Hence, in order to prevent the castings and foundry products brittleness, for 

industrial practice bronze BrA9Zh3L doping with zinc should be used with zinc 
amount not exceeded 0,2 wt.% against normatively [4] permitted concentration 1,0 wt. 
% Zn. 

In general, new technological solutions implementation of bronze BrA9Zh3L 

effective structural formation allows in industrial practice to increase the yield of 
conformed castings, reduce the failure of casting by cracks in 2 ... 8 times and provide 
the stable high level of mechanical properties, which will improve the reliability and 
durability of products. 

 

CONCLUSION 

Based on Cu-Al, Al-Fe, Cu-Fe, Cu-Al-Fe phase diagrams analysis, structure and 

phase composition of bronze BrA9Zh3L have been observed. It has been established 
that bronze structures with Zn ≤ 1% contents consist of structure-free α-Cu solid 
solution crystals and eutectoid component, which basis forms on γ

2

 + α eutectoid of 

Cu-Al system.  

In addition, in bronze structure branched star-like small crystals of iron-containing 

phase have been discovered. These star-like iron-containing crystals with 81,20 ... 
82,79 wt. % Fe and 9,86 ... 10,39 wt. % Al have been identified as β

1

-phase, i.e. Fe

3

Al.  

It has been found that the structure of bronze containing Zn> 1,0 wt. % consists 

of α-Cu solid solution and multiphase eutectoid component. Additionally, continuous 
amount of eutectic component (from 12,47% to 58,02%) in alloy structure rising with 
Zn concentration increasing has been fixed. 

It has been shown that homogeneity of α-Cu solid solution in Cu-Al-Fe-Zn system 

extends to dissolve alloying elements total amount of almost 14,0 wt. %.  

Essential difference of alloying elements Σ = Al + Fe + Zn (14,82 ... 17,92 wt.%) 

total amount in eutectoid structural components, in which partial concentrations also 
have a wide margins: 8,24 ...  2,72 wt. % Al; 0,88 ... 1,43 wt. % Fe; 3,40 ... 6,50 wt. % 
Zn, has been established. Revealed fact is evidence that eutectoid component existed 

- 1821 -