БРОНЗА

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Саратовской области Петровский агропромышленный лицей

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

БРОНЗА

Бронзы — это сплавы меди с оловом,
алюминием, кремнием и другими элементами.
По технологическому признаку бронзы делятся
на деформируемые и литейные.

Деформируемые маркируются буквами Бр, после
которых перечисляются легирующие элементы, а
затем соответственно содержание этих элементов
в процентах. Содержание меди определяется по
разности от 100 %. Например, БрОЦС 8-4-3
содержит 8 % Sn, 4 % Zn, 3 % Pb, 85 % Сu.

Литейные бронзы маркируются аналогично
литейным латуням. Например, бронза Бр06Ц3Н6
содержит 6 % Sn, 3 % Zn, 6 % Pb, 85 % Сu.
Бронзы по сравнению с латунью обладают
лучшими механическими, антифрикционными
свойствами и коррозионной стойкостью.

ОЛОВЯННЫЕ БРОНЗЫ 
Наибольшее практическое значение имеют сплавы,
содержащие до 10…12 % Sn. Предельная
растворимость олова в меди 15,8%, однако в
реальных условиях кристаллизации и охлаждения
предельная растворимость снижается примерно до 6
%. К однофазным сплавам относятся бронзы с
содержанием олова до 5…6 % и a — фаза,
представляет твердый раствор олова в меди с ГЦК —
решеткой. При большем содержании олова наряду с
a — раствором присутствует эвтектоид (a + Сu31Sn8).
Предел прочности бронзы возрастает с увеличением
олова, но при его высоких концентрациях резко
снижается из-за большего количества хрупкого
интерметаллида Сu31Sn8.

Оловянные бронзы обычно легируют Zn, Pb, Ni, P.
Цинк улучшает технологические свойства бронзы
и удешевляет ее. Фосфор улучшает литейные
свойства. Для изготовления художественного
литья содержание фосфора может достигать 1 %.
Свинец (до 3…5 %) вводится в бронзу для
улучшения ее обрабатываемости резанием.
Никель повышает механические свойства,
коррозионную стойкость и плотность отливок,
уменьшает ликвацию. Среди медных сплавов
оловянные бронзы имеют самую низкую
линейную усадку (0,8 % при литье в землю и 1,4 % —
в металлическую форму).

Для проведения пластичности проводится
гомогенизация сплавов при температурах
700…750 0С с с быстрым охлаждением.
Остаточные напряжения снимаются отжигом при
550 0С.
Оловянные деформируемые бронзы Бр0Ф7-0.2,
БрОЦС4-4-4, БрОЦ4-3 и другие имеют более
высокую прочность, упругость, сопротивление
усталости, чем литейные. Их используют для
изготовления подшипников скольжения,
шестерен, трубок контрольно — измерительных и
других приборов, манометрических пружин и т.д.

ЛИТЕЙНЫЕ ОЛОВЯННЫЕ БРОНЗЫ 
По сравнению с деформируемыми они содержат
большее количество легирующих элементов,
имеют ниже жидкотекучесть, малую линейную
усадку, склонны к образованию усадочной
пористости. Бронзы БрОЗЦ7С5Н, БрО10Ф1,
БрО6Ц6С3, БрО5С25 и другие применяются для
изготовления арматуры, работающей в воде и
водяном паре, подшипников, шестерен, втулок.

АЛЮМИНИЕВЫЕ БРОНЗЫ 
отличаются высокими механическими
антикоррозионными свойствами,
жидкотекучестью, малой склонностью к
дендритной ликвации. Из-за большой усадки
трудно получить сложную фасонную отливку. Они
морозостойки, немагнитны, не дают искры при
ударах. По коррозионной стойкости превосходят
латуни и оловянистые бронзы.
Алюминий растворяется в меди, образуя a —
твердый раствор замещения с пределом
растворимости 9,4 %. При большем содержании в
структуре появляется эвтектоид (a + g|); g| —
интерметаллид Сu32Al9.

Однофазные бронзы БрА5, БрА7 имеют хорошую
пластичность и относятся к деформируемым.
Обладают наилучшим сочетанием прочности и
пластичности: sв = 400…450 МПа, d = 60 %.
Двухфазные бронзы (a + g|) имеют повышенную
прочность до 600 МПа, но пластичность заметно
ниже d = (35…45) %. Эти сплавы упрочняются
термообработкой и дополнительно легируются
Fe, Ni, Mn.
Железо измельчает зерно и повышает механические
и антифрикционные свойства алюминиевых бронз.
Никель улучшает механические свойства и
износостойкость, температуру рекристаллизации и
коррозионную стойкость. Марганец повышает
технологические и коррозионные свойства.

Бронзы БрАЖН10-4-4, БрАЖМц10-3-1-5 и др.
применяются для изготовления зубчатых колес,
деталей турбин, седел клапанов и других
деталей, работающих в тяжелых условиях износа
при повышенных температурах до 400 0С, корпуса
насосов, клапанные коробки и др.
Закалка проводится с температуры 950 0С, после
чего бронзы подвергают старению при
250…300 0С в течение 2…3 ч.

КРЕМНИСТЫЕ БРОНЗЫ 
применяются в качестве заменителей оловянистых
бронз. До 3 % кремний растворяется в меди, и
образуется однофазный a-твердый раствор. При
большем содержании кремния появляется твердая и
хрупкая g-фаза. Никель и марганец улучшает
механические и коррозионные свойства. Они не
теряют пластичности при низких температурах,
хорошо паяются, обрабатываются давлением,
немагнитны и не дают искры при ударах. Их
используют для деталей, работающих до 500 0С, а также в
агрессивных средах (пресная, морская вода).
Бронзы БрКН1-3, БрКМц3-1 применяют для изготовления
пружин, антифрикционных деталей, испарителей и др.

БЕРИЛЛИЕВЫЕ БРОНЗЫ 
Содержат 2…2,5 % Ве. Эти сплавы упрочняются
термической обработкой. Предельная
растворимость бериллия в меди при 866 0С
составляет 2,7 %, при 600 0С — 1,5 %, а при 300 0С
всего 0,2 %. Закалка проводится при 760…800 0С в
воде и старение при 300 0С в течение 3 ч. Сплав
упрочняется за счет выделения дисперсных частиц g-фазы
СuBe, что приводит к резкому повышению прочности до
1250 МПа при d = 3…5 %. Бронзы БрБ2, БрБНТ1,9 и
БрБНТ1,7 имеют высокую прочность, упругость,
коррозионную стойкость, жаропрочность, немагнитны,
искробезопасны (искра не образуется при размыкании
электрических контактов). Применяются для изготовления
мембран, пружин, электрических контактов.

СВИНЦОВЫЕ БРОНЗЫ
 Свинец практически не растворяется в жидкой
меди. Поэтому сплавы после затвердевания
состоят из кристаллов меди и включений свинца.
Такая структура обеспечивает высокие
антифрикционные свойства. Бронза БрС30
применяется для изготовления вкладышей
подшипников скольжения, работающих при
повышенных давлениях и с большими скоростями.
По сравнению с оловянистыми бронзами,
теплопроводность ее в 4 раза больше, поэтому она
хорошо отводит теплоту, возникающую при трении.
Прочность этих бронз невысокая sв = 60 МПа, d = 4 %.