Бронза и ее виды

Бронзами называют сплавы меди с различными элементами, кроме цинка и некоторых сплавов с марганцем и никелем. Оловянные бронзы обладают хорошими механическими, антифрикционными и технологическими свойствами, а также высокой коррозионной стойкостью в атмос­ферных условиях, в сухом и влажном во­дяном паре, в пресной и морской воде, в су­хих газах и кислороде при нормальной тем­пературе. Оловянные бронзы имеют очень малую усадку и поэтому все наиболее сложные по конфигурации отливки изготовляют из та­ких бронз. Они не дают сосредоточенной усадочной раковины, и поэтому для отливки изделий из них нет необходимости иметь большие прибыли. Оловянные бронзы малочувствительны к перегреву, отлично воспри­нимают пайку и сварку, не дают искры при ударах, немагнитны и морозостойки. Оловянные бронзы с содержанием более 22% Sn очень хрупки и не имеют практического применения. Вследствие увеличения хрупкости с повышением содержания олова для обработки давлением применяют оло­вянные бронзы, содержащие не более 7— 8% Sn. Оловянные бронзы имеют большую склонность к обратной ликвации. При рез­ко выраженной обратной ликвации на по­верхности отливок появляются хрупкие выделения в виде белых пятен (оловянного пота), отрицательно влияющих на качество отливок. Они быстро разрушаются под воз­действием рудничных вод, содержащих соли-окислители, и в растворах аммиака. (Воз­растает скорость коррозии оловянных бронз в газах при высоких температурах в при­сутствии хлора, брома, йода, а также в сер­нистом газе в присутствии влаги. Значительное влияние на свойства оловянных бронз оказывают примеси. Фосфор повышает механические, литейные и антифрикционные свойства оловянных бронз, а свинец улучшает антифрик­ционные свойства и обрабатываемость ре­занием. В сплавах, обрабатываемых давлением, содержание фосфора допускается не более 0,5%. При более высоком содержа­нии фосфора оловянные бронзы не подда­ются горячей обработке давлением. Железо при его содержании в оловян­ных бронзах до 0,03% является полезной примесью, так как способствует образова­нию мелкозернистой структуры, повышает механические свойства и задерживает рекристаллизацию. При более высоком содержании железа резко снижаются коррозион­ные и технологические свойства оловянных бронз. Вредными примесями в оловянных брон­зах являются алюминий, кремний, магний, висмут, мышьяк и сера. Маркировка бронз производится по тому же принципу, что и латуней. Впереди стоят буквы Бр. (бронза), а затем следуют бук­венные обозначения элементов, входящих в состав сплава, и за ними цифры, указы­вающие среднее содержание элемента в процентах. Сплавы меди с другими элементами, кроме олова и цинка, называют спе­циальными (безоловяяными) бронзами. По литейным свойствам оловянные бронзы превосходят специальные. Однако по другим свойствам специальные бронзы обладают более высокими показателями.

Алюминиевые бронзы превосхо­дят оловянные по механическим свойствам и коррозионной стойкости в атмосферных условиях, морской воде, углекислых раство­рах, а также в растворах многих органиче­ских кислот (лимонной, уксусной, молоч­ной). Они кристаллизуются в узком интер­вале температур, обладают высокой жидкотекучестью, не склонны к ликвации, мо­розостойки, немагнитны и не дают искры при ударах. К недостаткам алюминиевых бронз следует отнести то, что они трудно поддаются пайке мягкими и твердыми при­поями, имеют повышенную объемную усадку и недостаточно устойчивы к воздействию перегретого пара. Для повышения механических свойств и коррозионной стойкости в алюминиевые бронзы чаще всего добавляют железо, ни­кель, марганец. Железо способствует обра­зованию более мелкой структуры и повыша­ет механические свойства алюминиевых бронз. Никель значительно повышает проч­ность, твердость, коррозионно и жаростой­кость алюминиевых бронз. Такие сплавы удовлетворительно переносят обработку давлением и применяются для деталей ответ­ственного назначения как сплавы высокой прочности. Марганец повышает коррозион­но и жаростойкость алюминиевых бронз. Примеси висмута и серы ухудшают механические, технологические свойства и по­этому являются вредными примесями в алюминиевых бронзах. Цинк также ока­зывает отрицательное влияние на техноло­гические и антифрикционные свойства алю­миниевых бронз. В наклепанном состоянии прочность алюминиевых бронз значительно возрастает. В широком диапазоне изменяются механиче­ские свойства алюминиевых бронз в резуль­тате термической обработки.

Б е р и л л и е в ы е бронзы имеют высо­кие пределы прочности, упругости, текучести и усталости; а также высокую электро и теплопроводность, твердость, износо­устойчивость, сопротивление ползучести, коррозионную стойкость и высокое сопро­тивление коррозионной усталости. В связи с весьма ценными свойствами, которыми обладают бериллиевые бронзы, они получили широкое применение в техни­ке для изготовления пружин, мембран, пру­жинящих контактов и т. д. Добавка неко­торых количеств никеля и кобальта в берил­лиевые бронзы является полезной. Ухудша­ют качество бериллиевых бронз примеси железа, алюминия, кремния, магния и фос­фора. Весьма вредными примесями в берил­лиевых бронзах являются свинец, висмут, сурьма.

Марганцевые бронзы при удовлет­ворительных механических свойствах обла­дают высокой пластичностью, хорошей кор­розионной стойкостью и способностью со­хранять механические свойства при повышенных температурах, поэтому их применя­ют для изготовления деталей, работающих при высоких температурах.

 

Кремнистые бронзы обладают высокой пластичностью и хорошими литейны­ми свойствами. Для повышения механиче­ских свойств и коррозионной стойкости в кремнистые бронзы обычно добавляют мар­ганец и никель. Такие бронзы имеют высо­кие механические .и антифрикционные свой­ства, отлично свариваются и паяются, не­магнитны, в значительной мере сохраняют свои свойства при низких температурах, не дают искры при ударах и хорошо обраба­тываются давлением как в горячем, так и в холодном состоянии, обладают хорошей коррозионной стойкостью в пресной и мор­ской воде и в атмосфере сухих газов: хло­ра, брома, фтора, фтористого водорода, се­роводорода, сернистого газа, аммиака, хло­ристого водорода, в присутствии влаги коррозионная стойкость кремнистых бронз снижается. Кремнистые бронзы удовлетворительно сопротивляются воздействию ще­лочей, кроме растворов высоких концентра­ций, и при высоких температурах. Они бы­стро корродируют в кислых рудничных во­дах, содержащих в растворе сернокислую окисную соль железа, а также в растворах солей хромовых кислот и хлорного железа. В бронзах, обрабатываемых давлением, содержание железа не должно быть выше 0,2—0,3%, так как при более высоком содержании железа заметно снижается коррозионная стойкость сплава. Под влиянием свинца кремнистые бронзы легко разрушаются при обработке давлением в горячем состоянии, поэтому кремнистые бронзы, предназначенные для горячей обработки давлением, не должны содержать свинца более 0,'01 %. Примеси висмута, мышьяка, сурьмы, серы, фосфора являются очень вредными и содержание их в кремнистых бронзах не должно превышать 0,002 %. Свинцовые бронзы имеют высокие антифрикционные свойства и применяются для изготовления высоконапруженных подшипников с большим удельным давлением.Состав бронзы, способы ее получения и изготовления готовых изделий выбираются в зависимости от назначения, условий экс­плуатации и предъявляемых к ним требо­ваний.

Литейная бронза предназначена для получения деталей 'путем литья в пес­чаные формы, в кокиль, центробежным спо­собом и по выплавляемым моделям. Литей­ные бронзы широко применяют для изготов­ления различной арматуры, антифрикцион­ных деталей, для художественного литья и других целей. Деформируемая бронза предназначена для изготовления полуфабрикатов— поковок, фасонных профилей, прут­ков круглого, квадратного, прямоугольного и шестигранного сечения, полос, ленты, ли­стов, проволоки и труб путем ковки, прес­сования, горячей и холодной прокатки. Из оловяяистых бронз в качестве деформируемых материалов применяются бронзы, содержащие до 8% Sn. Легко обрабатываются давлением алюминиевые бронзы, содержащие обычно до 12% А1: алюминиевожелезные, алюминиево-марганцевые, алюминиевожелезоникелевые и др. Хорошо поддаются обработке давлением кремнемарганцовистые бронзы марки Бр. К'МцЗ-1 и бериллиевые бронзы. Бериллие­вые бронзы в закаленном состоянии обла­дают высокой пластичностью, а после от­пуска они приобретают высокую упругость, прочность и твердость. В зависимости от назначения, физических, механических и других свойств деформируемую бронзу разделяют на жаропрочную, износостойкую, конструкционную, прибор­ную, пружинную и т. д.