Бронзы, их свойства, маркировка и область применения.

 

1. Медь обладает высокой электропроводно­стью, пластичностью, коррозионной устойчивостью и спо­собна с другими металлами образовывать ряд сплавов.

Для технических целей большое значение имеет чи­стота меди, так как самое ничтожное содержание приме­сей резко снижает ее электропроводность. Медь приме­няют в чистом виде в электротехнике как хороший про­водник тока (шины, провода и т. п.), а с большим ко­личеством примесей ее используют для производства технических сплавов. В зависимости от чистоты медь (ГОСТ 859–78) изготовляют следующих марок: МОО (99,99% Сu), МО (99,95 % Сu), M1 (99,9% Сu), М2 (99,7% Сu),М3 (99,5% Сu).

Медь хорошо сопротивляется коррозии в обычных атмосферных условиях, в пресной и морской воде и дру­гих агрессивных средах, но обладает плохой устойчиво­стью в сернистых газах и аммиаке.

Механические свойства меди в литом состоянии: σ_в = 160 МПа, σ_0,2 = 35 МПа, δ = 25%; в горячедеформированном состоянии: σ_в = 240 МПа, σ_0,2 = 50 МПа, δ = 45%. Путем холодного деформирования временное сопротив­ление может быть повышено до 450 МПа (проволока) при снижении относительного удлинения до 3%. Медь легко обрабатывается давлением, но плохо резанием и имеет невысокие литейные свойства из-за большой усадки.

Различают две основные группы сплавов: латуни – сплавы меди с цинком, содержащие до 45% Zn; брон­зы – сплавы меди с другими элементами, в числе кото­рых может быть и цинк.

2. Латуни. Кроме простых латуней – сплавов только меди и цинка, применяют специальные латуни, в состав которых входят олово, свинец, никель, марганец, алюми­ний и другие элементы для придания сплавам высоких коррозионных свойств, хорошей обрабатываемости реза­нием, повышенной твердости и прочности.

Латуни в зависимости от своих технологических свойств разделяют на две группы: обрабатываемые дав­лением (деформируемые) и литейные.

На практике применяют латуни двух видов: одно­фазные – α-латуни с содержанием до 39% Zn и двух­фазные – α + β-латуни с содержанием от 39 до 45% Zn. Однофазная α-латунь обладает высокой вязкостью и хо­рошей обрабатываемостью давлением в холодном состоя­нии. С появлением β-фазы вязкость сплава падает, а прочность повышается, поэтому двухфазные α + β-латуни хорошо деформируются только в горячем состоянии.

Простые латуни маркируют буквой Л и двухзначны­ми цифрами, указывающими процент содержания меди. В специальных латунях за буквой Л следуют буквенное обозначение основных легирующих элементов и цифры, соответствующие содержанию меди и этих элементов. Легирующие элементы обозначают буквами русского алфавита: О – олово, С – свинец, Н – никель, М – марганец; Ж – железо, К – кремний, А – алюминий и т. д.

Например, марка Л90 обозначает латунь с содержанием 90% Си, остальные 10% составляет Zn; марка ЛС59–1 содержит 59% Сu, 1% Рb и остальное –цинк; марка ЛН65–5 содержит 651% Сu, 5% Ni и остальное – цинк; марка ЛАЖМц 66–6–3–2 обозначает алюминиево–железиcто–марганцовистую латунь с содержанием 66% Сu, 6 – А1, 3 – Fe, 2 % Мn и остальное – цинк.

Из свинцовых латуней марок ЛС59–1, ЛС74–3, ЛС64–2 и других изготавливают детали горячей штамповкой с последующей обработкой резанием. Оловянные латуни марок ЛО70–1 и Л062–1, содержащие около 1% олова, применяют для изготовления деталей в морском судо­строении, так как они обладают высоким сопротивлением коррозии в морской воде. Никелевую латунь марки ЛА65–5 применяют в автотракторной промышленности взамен бронзы при изготовлении вкладышей подшипни­ков. Литейные специальные латуни марок ЛА67–2,5, ЛАЖ60–1–2, ЛКС80–3–3 применяют для получения литых вкладышей подшипников, втулок.

3. Бронзы. В зависимости от содержания элементов, входящих в состав бронзы, они подразделяются на оло­вянные, алюминиевые, бериллиевые, кремнистые, свин­цовые и др.

Бронзы обладают высокими механическими и анти­фрикционными свойствами, коррозионной устойчиво­стью, хорошими литейными свойствами и обрабатывае­мостью резанием. Из них делают отливки деталей, ра­ботающих в условиях трения, а также коррозионно–стой­кие детали.

Маркируют бронзы буквами Бр, следующие буквы указывают на элементы, входящие в состав бронзы: О – олово, С – свинец, Ф – фосфор, К – кремний и т. д., а цифры показывают процентное содержание данных эле­ментов. Например, деформируемые бронзы маркируются: марка Бр. ОФ4–0,25 обозначает оловянную бронзу, со­держащую 4% Sn, 0,25% Pb и остальное –медь, марка Бр. ОЦС 4–4–2,5 содержит 4% Sn, 4% Zn, 2,5% Pb и ос­тальное – Си. В марках литейных бронз содержание каждого легирующего элемента ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например, Бр. О6Ц6С3 содержит 6% Sn, 6 – Zn, 3% Pb и остальное медь.

Среди медных сплавов оловянные бронзы имеют са­мую низкую линейную усадку, и поэтому их используют для получения сложных фасонных отливок. Деформи­руемые бронзы характеризуются хорошей пластичностью и более высокой прочностью, чем литейные. Наряду с хорошей электрической проводимостью, коррозионной стойкостью и антифрикционностью деформируемые брон­зы обладают высокими упругими свойствами и сопротив­лением усталости. Их используют для изготовления круг­лых и плоских пружин, мембран, пружинящих контактов.

Алюминиевые бронзы обладают высокими механиче­скими, антикоррозионными и антифрикционными свойст­вами. К преимуществам перед оловянными бронзами относятся меньшая стоимость, более высокие механиче­ские и технологические свойства. Однофазные бронзы (Бр.А5, Бр.А7 при содержании 6...8% А1) имеет хоро­шую пластичность и относятся к деформируемым. Алю­миниевые бронзы добавочно легируют никелем, марган­цем, железом и др. (Бр.АЖ 9–4, Бр.АЖН 10–4–4, Бр.АЖМц 10–3–1,5), их используют для различных втулок, направляющих седел, фланцев, шестерен, рабо­тающих при температурах 400...500°С.

Кремнистые бронзы содержат до 3,5% Si и добавоч­но легируются никелем и марганцем, что повышает проч­ность, пластичность, упругость и антифрикционные свойства. Кремнистые бронзы легко обрабатываются давле­нием, резанием и хорошо свариваются. Марки Бр.КН1–3, Бр. КМц 3–1 применяют для изготовления пружин и пру­жинящих деталей, работающих при температурах до 250°С, а также в агрессивных средах (пресная, морская вода).

Бериллиевые бронзы относятся к сплавам, упрочняе­мым термической обработкой, и отличаются высокой прочностью, твердостью и упругостью, при одновремен­ной высокой химической стойкости, хорошей сваривае­мости и обрабатываемости резанием. Так, бронза Бр. Б2 в состоянии после закалки и старения имеет σ_в = 1250 МПа и δ = 3...5%, а после закалки, холодной пла­стической деформации с обжатием 30% и старении – σ_в = 1400 МПа и δ = 2 %. Бронзу нередко легируют также никелем и титаном (0,1...0,25 %) Бр.БНТ 1–9 и Бр. БНТ 1–7. Бериллиевые бронзы применяют для мем­бран, пружин, пружинящих контактов, деталей, рабо­тающих на износ (кулачки полуавтоматов), в электрон­ной технике и т. д.

Свинцовая бронза, содержащая 30% Pb (Бр.С30), является высококачественным антифрикционным мате­риалом и служит для изготовления вкладышей подшип­ников скольжения, работающих с большими скоростями и при повышенных давлениях. Свинцовые бронзы леги­руют никелем и оловом для повышения механических и коррозионных свойств (Бр.ОС8–12, Бр.ОС 10–10, Бр.ОСН 10–2–3).