Химический состав и применение.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 5Следующая ⇒

Бронзами называют сплавы меди, в которых цинк и никель не

являются основными легирующими элементами.

Название бронзам дают по названию основного легирующего

элемента, например, оловянная, алюминиевая и т.п. Отдельные

бронзы в качестве легирующего компонента содержат цинк, но он не

является основным. Но фазовому составу бронзы делят на

однофазные и двухфазные. Однофазные бронзы состоят из зерен

твердого раствора легирующих элементов в меди, называемого a -

фазой. По технологическому признаку бронзы, как и латуни, делят на

2 группы: литейные и деформируемые. Литая однофазная бронза

имеет структуру неоднородного твердого раствора, т.е. дендритную

структуру. Дендриты любого сплава всегда обогащены более

тугоплавким компонентом, а междендритные объемы – более

легкоплавким. Схемы микроструктуры литой и деформированной

однофазных бронз аналогичны соответствующим схемам латуни. В двухфазных бронзах наряду с a -фазой присутствуют кристаллы

более твердого химического соединения той или иной природы,

которые могут присутствовать в структуре либо в виде отдельных

кристаллов, либо являться составной частью эвтектоида. Например

микроструктура литой двухфазной бронзы БрА10 состоит из следующих

структурных составляющих – светлых участков a -фазы (это твердый

раствор алюминия в меди) и темных участков эвтектоидной смеси a -

фазы и химического соединения.

Микроструктура литой двухфазной бронзы

(справа – схематическое изображение)

Оловянные бронзы – это сплавы меди с оловом, которые могут

содержать, добавки фосфора, свинца, цинка, никеля и других

легирующих элементов. Обладая достаточной прочностью, они имеют

высокую коррозионную стойкость (особенно в морской воде),

хорошие антифрикционные свойства низкий коэффициент трения,

высокое сопротивление износу. Небольшие добавки фосфора (0, 1 –

0, 4 %) в оловянные бронзы вводят с целью их раскисления. Добавки

цинка улучшают литейные свойства (вследствие уменьшения

интервала кристаллизации), а добавки свинца –антифрикционные

свойства.

Характер взаимодействия меди с оловом при их сплавлении

определяется диаграммой состояния медь-олово.

Диаграмма состояния Cu-Sn

Широкая область α -твердых растворов, указанная на диаграмме

сплошной линией, характерна только лишь для равновесных сплавов.

В реальных условиях охлаждения при литье в металлические и

земляные формы эта область значительно сужается (пунктирная

линия).

Алюминиевые бронзы содержат обычно добавки марганца,

железа, никеля, свинца. Марганец улучшает коррозионную стойкость,

никель и железо прочностные свойства, свинец – антифрикционные

свойства и обрабатываемость резанием алюминиевых бронз.

Помимо оловянных и алюминиевых бронз в судовых механизмах

применяются кремнистые и бериллиевые бронзы. Последние близки к

алюминиевым бронзам по значению свойств и технологическим

характеристикам.

Большинство литейных оловянных бронз применяется для

изготовления ответственных отливок. Отливки из алюминиевых бронз

обычно получают литьем в кокиль или песчаные формы. Обратите

внимание на особенность маркировки литейных бронз.

Сплавы на основе меди с содержанием до 9, 8 % имеют

однофазную структуру твердого раствора алюминия в меди (α ).

При больших концентрациях алюминия сплавы имеют

двухфазную структуру, состоящую из твердого раствора (α ) и

эвтектоида (α +γ ′ ). Фаза γ является твердым раствором на основе

электронного соединения Cu32Al19 со сложной кубической решеткой.

«Медный» участок диаграммы состояния Cu-Al

Микроструктура литой бронзы БрА10

Показана структура алюминиевой бронзы, состоящей из

зерен твердого раствора α (светлый фон) и эвтектики α +γ (темный

фон); γ -фаза представляет химическое соединение СuАl2.

a - фаза (a +g ) – фаза.

Алюминиевая бронза (× 120):

а) структура (травитель – соляная кислота плотностью 1, 19);

б) схематическое изображение

Сложнолегированные алюминиевые бронзы, кроме указанных

структурных составляющих, содержат точечные включения железной

составляющей, равномерно распределенной по всему шлифу на

светлом фоне α -фазы.

Большинство алюминиевых бронз относится к термически

неупрочняемым сплавам, деформируемые полуфабрикаты подвергают

до- и рекристаллизационному отжигу. Сложнолегированные (Ni, Fe)

бронзы являются термически упрочняемыми и к ним применяют

термическую обработку, состоящую из закалки и отпуска.

Бериллиевая бронза обладает исключительно ценными

качествами, диаграмма состояния этой системы приведена.

Она имеет высокую прочность и твердость, повышенный предел

упругости и усталости. Бериллиевая бронза является ценным

пружинным материалом, она с успехом применяется для изготовления

деталей, работающих на износ. Этот материал не дает искр при ударе,

кроме того, он не магнитен. Большую часть продукции из

бериллиевой бронзы выпускают в виде деформированных

полуфабрикатов. Бериллиевая бронза является также хорошим

литейным материалом.

Диаграмма состояния Cu-Be

Наиболее высокие механические свойства имеют сплавы с 2, 0-

2, 5 % бериллия. Как видно из диаграммы состояния, они являются

дисперсионно-твердеющими. Растворимость бериллия в меди при

комнатной температуре не превышает 0, 2 %. Закалка с 800оС

фиксирует пересыщенный раствор бериллия в меди. Последующее

искусственное старение при 300 – 350оС приводит к резкому

повышению твердости и прочности, которое связано с выделением из

твердого раствора γ (CuBe) – фазы в форме дисперсных включений.

Широкому распространению бериллиевой бронзы препятствует ее

высокая стоимость и дефицитность.

Свинцовистая бронза. Сплавы меди со свинцом (свинцовистые

бронзы) имеют широкое применение как подшипниковые материалы.

Наибольшее распространение получила свинцовистая бронза с

содержанием 30 % свинца (БрС30). Структура такой бронзы состоит

из зерен меди (основное светлое поле) и включений свинца (темные

участки). Свинец, как уже отмечалось, практически не

растворяется в меди. Медь выполняет функции несущего нагрузку

каркаса, а свинец играет роль смазки (под нагрузкой свинец

выдавливается на несущую поверхность).

Свинцовистая бронза (× 200) %:

а) структура (травитель –раствор аммиака

(25 %, 1 часть) с перекисью водорода (3 %, 1 часть по объему));

б) схематическое изображение

Сравнивая свойства отдельных видов бронз, следует отметить, что

оловя-нистые бронзы отличаются меньшим коэффициентом усадки;

алюминиевая и кремнистая имеют более высокие прочностные

свойства; алюминиевая бронза отличается более высокой химической

стойкостью, чем оловянистая. Наилучшей жидкотекучестью обладает

кремнецинковая бронза. Максимальная твердость и упругость

характерна для бериллиевой бронзы БрБ2 с содержанием бериллия Be

~ 2 %.

Марки сплавов, их

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒