Бронзы,структура, свойства,применение

           Однофазные бронзы (БрА5,БрА7), имеющие  хорошую пластичность, относятся  к деформируемым. Они обладают наилучшим сочетанием прочности (400-450 МПа) и пластичности (δ=60 %). Двухфазные бронзы выпускают в виде деформируемого полуфабриката, а также применяют для изготовления фасонных отливок. При наличии большого количества эвтектоида бронзы подвергают не холодной, а горячей обработке давлением. Двухфазные бронзы отличаются высокой прочностью (600 МПа) и твердостью (более 100 НВ). Их можно подвергать упрочняющей термической обработке. При быстром охлаждении (закалке) β-фаза претерпевает не эвтектоидное, а мартенситное превращение.

           К недостаткам двойных алюминиевых  бронз помимо большой усадки  относятся: склонность к газонасыщению  и окисляемости во время плавки, образование крупнокристаллической  столбчатой структуры, трудность  пайки. Эти недостатки уменьшаются при легировании алюминиевых бронз железом, никелем, марганцем.

           В α-фазе алюминиевой бронзы  растворяется до 4 % железа, при большем  содержании образуются включения  Al Fe. Дополнительное легирование сплавов никелем и марганцем способствует появлению этих включений при меньшем содержании железа. Железо оказывает модифицирующее действие на структуру алюминиевых бронз, повышает их прочность, твердость и антифрикционные свойства, уменьшает склонность к охрупчиванию двухфазных бронз из-за замедления эвтектоидного распада β-фазы. Наилучшей пластичностью алюминиево-железные бронзы (например,БрАЖ-4) обладают после термической обработки, частично или полностью подавляющей эвтектоидное превращение β-фазы. Отпуск закаленной бронзы при 250-300 ° С приводит к распаду β-фазы  с образованием тонкодисперсного эвтектоида и повышению твердости до 175 – 180 НВ.

          Никель улучшает технологичность и механические свойства алюминиево-железных бронз при обычных и повышенных температурах. Кроме того, он способствует резкому сужению области α-твердого раствора при понижении температуры. Это вызывает у бронз, легированных железом и никелем  (БрАЖН10-4-4), способность к дополнительному упрочнению после закалки вследствие старения. Из алюминиево-железоникелевых бронз изготовляют детали, работающие в тяжелых условиях износа при повышенных температурах (400-500 ° С): седла клапанов, направляющие втулки выпускных клапанов, части насосов и турбин, шестерни и др. Высокими механическими, антикоррозионными и технологическими свойствами обладают алюминиево-железные бронзы, легированные вместо никеля более дешевым марганцем (БрАЖМц10-3-1,5).

 

            Кремнистые бронзы характеризуются хорошими механическими,  упругими и антифрикционными свойствами.

         Кремнистые бронзы содержат до 3 % Si и имеют однофазную  стуктуру α-твердого раствора(рис.10.14). При увеличении содержания кремния более 3% в структуре сплавов появляется твердая и хрупкая γ-фаза. Однофазная структура твердого раствора обеспечивает кремнистым бронзам высокую пластичность и хорошую обрабатываемость давлением. Они хорошо свариваются и паяются, удовлетворительно обрабатываются резанием. Литейные свойства кремнистых бронз ниже, чем оловянных, алюминиевых бронз и латуней.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

              Легирование цинком способствует улучшению литейных свойств этих бронз. Добавки марганца и никеля повышают прочность, твердость кремнистых бронз. Никель, обладая переменной растворимостью в α-фазе, позволяет упрочнять никель-кремнистые бронзы путем закалки и старения.

              Кремнистые бронзы выпускают  в виде ленты, полос, прутков,  проволоки. Для фасонных отливок  они применяются редко. Их используют вместо более дорогих оловянных бронз при изготовлении антифрикционных деталей (БрКН1-3),(БрКМц3-1), а также для замены бериллиевых бронз при производстве пружин, мембран и других деталей приборов, работающих в пресной и морской воде. 

            Марганцовая бронза получается сплавлением марганцовистого чугуна (ферромангана) с медью, затем с медью и цинком или же с медью, цинком и оловом. В Англии изготовляется пять сортов, которые отличаются друг от друга по своим свойствам (твердости, вязкости, сопротивлению разрыву) и применяются для различных целей.    

          Бериллиевые бронзы характеризуются чрезвычайно высокими пределами упругости, временным сопротивление, твердостью и коррозионной стойкостью в сочетании с повышенными сопротивлениями усталости, ползучести и износу. Двойные берилливые бронзы содержат в среднем 2,0-2,5 % Be (БрБ2, БрБ2,5). Согласно диаграмме состояния системы Cu-Be (рис.10.15а), они имеют структуру, состоящую из α-твердого раствора бериллия в меди и γ-фазы – электронного соединения CuBe с ОЦК решеткой. Концентрация α-твердого раствора значительно уменьшается с понижением температуры (с 2,75 % Be при 870 ° С до 0,2 % при 300 ° С). Это дает возможность подвергать бериллиевые бронзы упрочняющей термической обработке – закалке и искусственному старению.

           Изменение механических свойств  сплавов меди  с бериллием (рис.10.15б)  показывает, что их временное сопротивление резко увеличивается в интервале 1,5-2,0 % Be. При содержании бериллия более 2,0%  временное сопротивление повышается незначительно, а пластичность из-за большого количества твердой и хрупкой γ-фазы становится очень низкой.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

         Наибольшей пластичностью (δ=30…40 %) бериллиевые бронзы обладают  после закалки с 770-780 ° С.  В закаленном состоянии они  хорошо деформируются. Пластическая  деформация на 40 % увеличивает временное  сопротивление бронзы БрБ2 почти в 2 раза (с 450 до 850 МПа). Механические свойства бериллиевых бронз достигают очень высоких значений после закалки и старения.

           Бериллиевые бронзы являются  теплостойкими материалами, устойчиво  работающими при температурах  до 310-340 º С. При 500 º С они имеют приблизительно такое же временное сопротивление, как оловянно-фосфористые и алюминиевые бронзы при комнатной температуре. Бериллиевые бронзы обладают высокой теплопроводностью и электрической проводимостью; при ударах не образуют искр. Они хорошо обрабатываются резанием, свариваются точечной и роликовой сваркой, однако широкий температурный интервал кристаллизации затрудняет их дуговую сварку.

           Бериллиевые бронзы выпускают  преимущественно в виде полос,  лент, проволоки и других деформированных полуфабрикатов. Вместе с тем из них можно получить качественные фасонные отливки. Из бериллиевых бронз изготовляют детали ответсвенного назначения: упругие элементы точных приборов (плоские пружины, пружинные контакты,. мембраны); детали, работающие на износ (кулачки, шестерни, червячные передачи); подшипники, работающие при высоких скоростях, больших давлениях и повышенных температурах.

           Основным недостатком бериллиевых  бронз является их высокая  стоимость. Легирование Mg, Ni, Ti, Co позволяет уменьшить содержание бериллия до 1,7-1,9 % без заметного снижения механических свойств (БрБНТ1,7 и др.)  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Приложение: 

                                 

                                              

                                                      Кремнистые бронзы (по ГОСТ 18175–72) 

 
 

      Бериллиевые бронзы (по ГОСТ 18175–72) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Содержание: 

1. Бронза…………………………………………………………………..2

 

2. Классификация бронз………………………………………………….3

 

3. Легирующие  элементы………………………………………………...3

 

4. Виды бронз……………………………………………………………..3

 

5. Приложение…………………………………………………………….11