Бронза - види бронз - мої статті - каталог статей - бронза БрАЖ9-4, бркмц3-1, БрОЦС, БрБ2

Присутність сторонніх металів у цій бронзі (сплавах міді з оловом) часом випадковий характер іобуславлівается неповної чистотою вихідного матеріалу, але обикновеннопрібавка відомого кількості тих або інших речовин проізводітсязаведомо, з певними цілями, і тоді така бронза отримує особиеназванія (марганцовая бронза, фосфорна бронза і т . Д.). Від прібавкіолова мідь стає більш легкоплавку, твердої, пружною, а, отже, здатної до полірування, але менш тягучою, а потомубронза, головним чином, йде на виливок різних предметів. Качествабронзи залежать від складу, способів приготування та последующейобработкі. Якщо сплави міді з оловом, що містять від 7% до 15% останнього і найбільш вживані в практиці, подвергнутьмедленному охолодження, то відбувається поділ сплаву і частина болеебогатая міддю застигає раніше; таке явище, зване лікваціейбронзи. Поділ до певної міри можна усунути прібавкойнекоторих речовин (напр. Фосфористої міді, цинку) або швидко охлаждаяотлітие предмети (назад, домішка свинцю обумовлює більш легкоеразделеніе сплаву, так що слід уникати збільшення цього последнегосвише 3%). При загартуванню бронзи відбувається явище абсолютно обратноетому, яке спостерігається для стали: бронза стає м'якою і доізвестной ступеня куванням.

Колір бронзи, зі збільшенням процентного вмісту олова, переходить з червоного (90% - 99% міді) в жовтий (85% міді), білий (50%) і сталево-сірий (до 35% міді). Що стосується тягучість, то при 1% - 2% олова сплави кування на холоду, але менш, ніж чиста мідь; при 5% олова бронзу можна кувати тільки при температурі червоного розжарювання, Апрі вмісті понад 15% олова гнучкість зовсім пропадає; сплави з дуже великим відсотком олова знову стають кілька м'якими івязкімі. Опір розриву залежить здебільшого від складу, частиною отагрегатного стану, обумовлює способом охолодження; при полнойоднородності і однаковому складі, бронза з дрібно крісталліческімстроеніем володіє більшою здатністю опору.

Класифікація бронз

Розрізняють дві групи бронз: олов'яні, в которихпреобладающім легирующим елементом є олово, і безолов'яні (спеціальні).

Потехнологіческому ознакою бронзи ділять на деформуються і літейние.Первие легко піддаються штампуванню, куванні, рифленню і іншим відамобработкі тиском, використовуваним при виготовленні виробів. Літейниебронзи призначені для фасонних виливків. Бронзи в порівнянні слатунью володіють більш високими міцність, корозійну стійкість іантіфрікціоннимі властивостями. Вони досить стійкі на повітрі, в морскойводе, розчинах більшості органічних кислот, вуглекислих розчинах.

Легуючі елементи в бронзі

Вкачестве легуючих елементів в бронзах використовують олово, алюміній, нікель, марганець, залізо, кремній, свинець, фосфор, берилій, хром, цирконій та інші елементи. Бронзи, в яких легуючі елементивходят в твердий розчин, зміцнюють деформаційних наклепом.Последующім низькотемпературним відпалом (250 300 ° С) можуть бути підвищені їх пружні властивості. Бронзи, що містять берилій, хром, цирконій і деякі інші елементи зі змінною іхрастворімостью в α-твердому розчині, зміцнюють дісперсіоннимтверденіем. До цього класу належить також бронза марки БрАЖН10-4-4.

Ізперечісленних елементів олово, алюміній, нікель і кремній головнимчином підвищують міцність, пружні властивості і корозійну стойкостьбронз, а в поєднанні з іншими елементами (свинцем, фосфором, цинком) також і антифрикційні властивості. Залізо і нікель сильно ізмельчаютзерно і підвищують температуру рекристалізації бронз. Марганець і кремнійповишают їх жаростійкість. Берилій, хром і цирконій, особливо послезакалкі і старіння, підвищують міцнісні властивості сплавів, одновременнонезначітельно знижуючи їх електропровідність. Ці елементи существенноповишают жаропрочность бронз. Більшість бронз (за ісключеніемалюмініевих) добре піддаються зварюванні і пайку твердими і мягкіміпріпоямі.

види бронз

Олов'яні бронзи. Іздіаграмми стану Cu - Sn слід, що гранична розчинність олова в міді відповідає 15,8% (ріс.10.11а). Сплави цієї системи характеризує схильність кнеравновесной кристалізації, в результаті чого в реальних условіяхохлажденія значно звужується область α-твердого розчину, його концентрація практично не змінюється зі зниженням температури, не відбувається евтектоїдних перетворення δ-фази. (См.штріховиелініі діграмми) і при вмісті олова більше 6 - 8% в структурі сплавів присутній евтектоід (α + δ), де δ-фаза - електронне з'єднання Cu Sn сосложной кубічної гратами. Воно має високу твердість іхрупкостью. Поява δ-фази в структурі бронз визиваетрезкое зниження їх в'язкості і пластичності (ріс.10.11б). Поетомупрактіческое значення мають бронзи, що містять тільки до 10% Sn.

Подвійні олов'яні бронзи застосовують рідко, так як онідорогі. Широкий температурний інтервал кристалізації обумовлює уних велику схильність до дендритних ліквації, низьку жидкотекучесть, розсіяну усадкову пористість і тому невисоку герметічностьотлівок.

Олов'яні бронзи легують Zn. Pb. Ni. P. У бронзи добавляютот 2 до 15% Zn. Втакому кількості цинк повністю розчиняється в альфа-твердому розчині, що сприяє підвищенню механічних властивостей. Зменшуючи інтервалкрісталлізаціі олов'яних бронз, цинк покращує їх текучість, щільність виливків, здатність до зварювання і пайку. Свинець повишаетантіфрікціонние властивості і покращує оброблюваність різанням оловяннихбронз. Фосфор, будучи розкислювачем олов'яних бронз, підвищує іхжідкотекучесть, ізностойкость поліпшується. Крім того, він увелічіваетвременное опір, межа пружності і витривалість бронз.

Бронзи добре обробляються різанням, паяются, хужесваріваются.

Деформуємі бронзи містять до 6 - 8% Sn .У рівноважному стані вони мають однофазну структуру (α- твердого розчину) (ріс.10.12а). В умовах неравновеснойкрісталлізаціі поряд з твердим розчином може утворитися небольшоеколічество δ-фази. Для усунення дендритних ліквації івиравніванія хімічного складу, а також поліпшення обрабативаемостідавленіем застосовують дифузний відпал, який проводять при 700-750 ° С. При холодної пластичної деформації бронзи подвергаютпромежуточним відпалу при 550 - 700 º С.Деформіруемие бронзи характеризуються хорошою пластичністю і більшевисоку міцністю, ніж ливарні .

Деформуємі бронзи обладют високими пружними свойстваміі опором втоми. Їх використовують для виготовлення круглих іплоскіх пружин в точній механіці, електротехніці, хіміческоммашіностроеніі та інших галузях промисловості.
Безоловянниебронзи за своїми властивостями не поступаються, а понекоторим перевершують олов'яні бронзи, і тому їх широко застосовують вмашіностроеніі та інших галузях промисловості. Бронзи використовують длявиготовлення арматури, всіляких шестерень, підшипників, втулок, баків, резервуарів та інших відповідальних деталей і вузлів машин іаппаратов.
Фосфорнаябронза. запропонована Кюнцель в 1871 р, складається з 90% міді, 9% олова і 0,5% - 0,5% фосфору; вживається дляотлівкі гармат, дзвонів, статуй, підшипників, різних частин машин іт.п. Надбавка фосфору (у вигляді фосфорної міді або олова) увелічіваетупругость бронзи, опір розриву і твердість; расплавленнийметалл легко відливається і добре виконує поглиблення форми. Ізменяявесовие відносини складових частин, можна надати сплавів желаемиесвойства: зробити їх м'якими як мідь або в'язкими як залізо, ітвердимі як сталь; від ударів і поштовхів будова фосфористої бронзи незмінний; при вмісті фосфору понад 0,5% колір її золотистий.
Алюмінієві бронзи отлічаютсявисокімі механічними, антикорозійними властивостями. Їх преімуществаперед олов'яними бронзами - менша вартість, більш високіемеханіческіе і деякі технологічні властивості. Наприклад, небольшойінтервал кристалізації забезпечує алюмінієвим бронзам високуюжідкотекучесть, концентровану усадку і хорошу герметічностьотлівок, малу схильність до дендритних ліквації. Разом з тим через забольшой усадки іноді важко отримати складну фасонну виливок.

Мідь з алюмінію утворює α-твердий розчин (ріс.10.13), концентрація якого при зниженні температури з 1035 до565 ° С збільшується від 7,4 до 9,4% Al При 565 º С β - фаза претерпеваетевтектоідное перетворення: β → α + γ, де γ - промежуточнаяфаза змінного складу зі складною кубічної гратами.
При реальних швидкостях охолодження, на відміну отравновесного стану, евтектоід з'являється в структурі сплавів прісодержаніі 6 - 8% Al .Наявність евтектоіда призводить до різкого зниження пластичності алюмініевихбронз. Зі збільшенням вмісту алюмінію до 4 - 5% поряд спрочностью і твердістю підвищується пластичність, яка потім резкопадает, а міцність продовжує зростати зі збільшенням змісту алюмініядо 10 - 11% (ріс.10.13б).

До недоліків подвійних алюмінієвих бронз крім большойусадкі відносяться: схильність до газонасичених і окислюваність під времяплавкі, освіту крупнокристаллической столбчатой ​​структури, труднощі пайки. Ці недоліки зменшуються при легуванні алюмініевихбронз залізом, нікелем, марганцем.

В α-фазі алюмінієвої бронзи розчиняється до 4% заліза, при більшому вмісті утворюються включення Al Fe. Дополнітельноелегірованіе сплавів нікелем і марганцем сприяє появі етіхвключеній при меншому вмісті заліза. Залізо оказиваетмодіфіцірующее дію на структуру алюмінієвих бронз, підвищує іхпрочность, твердість і антифрикційні властивості, зменшує схильність кохрупчіванію двофазних бронз через уповільнення евтектоїдного распадаβ-фази. Найкращою пластичністю алюмінієво-залізні бронзи (наприклад, Браже-4) мають після термічної обробки, частково іліполностью переважної евтектоїдна перетворення β-фази. Отпускзакаленной бронзи при 250-300 ° С призводить до распадуβ-фази з образованіемтонкодісперсного евтектоіда і підвищенню твердості до 175 -180 НВ.

Нікель улучшаеттехнологічность і механічні властивості алюмінієво-залізних бронз пріобичних і підвищених температурах. Крім того, він сприяє резкомусуженію області α-твердого розчину при поніженіітемператури. Це викликає у бронз, легованих залізом і нікелем (БрАЖН10-4-4), здатність до додаткового упрочненіюпосле гарту внаслідок старіння. З алюмінієво-залізонікелевих бронзізготовляют деталі, що працюють у важких умовах зносу при повишеннихтемпературах (400-500 ° С): сідла клапанів, що направляють втулківипускних клапанів, частини насосів і турбін, шестерні та ін. Високімімеханіческімі, антикорозійними і технологічними властивостями обладаюталюмініево-залізні бронзи, леговані замість нікелю більш дешевиммарганцем (БрАЖМц10-3-1,5).

Крем'янисті бронзи характерізуютсяхорошімі механічними, пружними іантіфрікціоннимі властивостями.

Крем'янисті бронзи містять до 3% Si і мають однофазну стуктуруα-твердого розчину (ріс.10.14). При збільшенні содержаніякремнія більше 3% в структурі сплавів з'являється тверда і хрупкаяγ-фаза. Однофазна структура твердого розчину обеспечіваеткремністим бронзам високу пластичність і гарну обрабативаемостьдавленіем. Вони добре зварюються і паяются, удовлетворітельнообрабативаются різанням. Ливарні властивості кременистих бронз нижче, чемоловянних, алюмінієвих бронз і латуней.
Легірованіецінком сприяє поліпшенню ливарних властивостей цих бронз. Добавкімарганца і нікелю підвищують міцність, твердість кременистих бронз.Нікель, володіючи змінної розчинність в α-фазі, позволяетупрочнять нікель-крем'янисті бронзи шляхом загартування і старіння.

Крем'янисті бронзи випускають у вигляді стрічки, смуг, прутків, дроту. Для фасонних виливків вони застосовуються рідко. Їх іспользуютвместо більш дорогих олов'яних бронз при виготовленні антіфрікціоннихдеталей (БрКН1-3), (БрКМц3-1), а також для заміни берилієвих бронз пріпроізводстве пружин, мембран та інших деталей приладів, що працюють впресной і морській воді.
Марганцовая бронза виходить сплавом марганцевистого чавуну (ферромангана) з міддю, потім з міддю і цинком або ж з міддю, цинком і оловом. У Англііізготовляется п'ять сортів, які відрізняються один від одного по своімсвойствам (твердості, в'язкості, опору розриву) і пріменяютсядля різних цілей.
Берилієві бронзи характерізуютсячрезвичайно високими межами пружності, тимчасовим опір, твердістю і корозійну стійкість в поєднанні з повишеннимісопротівленіямі втоми, повзучості і зносу. Подвійні беріллівиебронзи містять в середньому 2,0-2,5% Be (БрБ2, БрБ2,5). Згідно діаграмі стану системи CuBe (ріс.10.15а), вони мають структуру, що складається з α-твердогораствора берилію в міді і γ-фази - електронногосоедіненія CuBe СоцКом гратами. Концентрація α-твердого розчину значітельноуменьшается з пониженням температури (з 2,75% Be при 870 ° С до 0,2% при 300 ° С). Це дає возможностьподвергать берилієві бронзи термічній обработке- загартуванню та штучного старіння.

Зміна механічних властивостей сплавів міді з берилієм (ріс.10.15б) показує, що їх временноесопротівленіе різко збільшується в інтервалі 1,5-2,0% Be .При змісті берилію більше 2,0% временноесопротівленіе підвищується незначно, а пластичність через большогоколічества твердої і крихкої γ-фази стає дуже низькою.
Найбільшою пластичністю (δ = 30 ... 40%) берилієві бронзи мають після гарту з 770-780 ° С. Взакаленном стані вони добре деформуються. Пластична деформаціяна 40% збільшує тимчасовий опір бронзи БрБ2 майже в 2 рази (з 450 до 850 МПа). Механічні властивості берилієвих бронз достігаюточень високих значень після загартування і старіння.

Берилієві бронзи є теплостійкими матеріалами, стійко працюють при температурах до 310-340 º С. При 500º С вони мають приблизно таке ж тимчасове опір, як олов'яно-фосфористі і алюмінієві бронзи при комнатнойтемпературе. Берилієві бронзи мають високу теплопровідність іелектріческой провідність; при ударах не утворюють іскор. Вони хорошообрабативаются різанням, зварюються точкової і роликовій зварюванням, однак широкий температурний інтервал кристалізації ускладнює іхдуговую зварювання.

Берилієві бронзи випускають переважно у вигляді смуг, стрічок, дроту та інших деформованих напівфабрикатів. Разом з Теміз них можна отримати якісні фасонні виливки. З берілліевихбронз виготовляють деталі відповідальністю призначення: пружні елементиточних приладів (плоскі пружини, пружинні контакти. Мембрани); деталі, що працюють на знос (кулачки, шестерні, черв'ячні передачі); підшипники, що працюють при високих швидкостях, високому тиску іповишенних температурах.