Бронзовый сплав имеет устойчивость к истиранию, коррозии, агрессивным средам, вроде морской воды. Эти свойства достигаются за счет добавления легирующих компонентов в определенных пропорциях. Соотношение компонентов регламентируется нормативными документами: ГОСТ, отраслевые стандарты, методики, стандарты предприятий.
Бронза: состав сплава
Бронза представляет собой сплав меди и специальных добавок, которые необходимы для придания металлу определенных технологических свойств. Бронза может содержать следующие компоненты: Sn (олово), Mn (марганец), Be (бериллий), Pb (свинец), Si (кремний), Cr (хром), P (фосфор), Fe (железо) и прочие элементы.
Бронза — сплав меди с легирующими добавками, среди которых главная — олово, хотя существуют и безоловянные бронзы с алюминием, кремнием, бериллием и другими элементами. Легирующие компоненты дают бронзе стойкость к истиранию, коррозии и агрессивным средам вроде морской воды — свойства, которых нет у чистой меди. Соотношение компонентов регламентируется ГОСТами и отраслевыми стандартами. Разберём классификацию, маркировку и основные виды бронзовых сплавов.
Классификация бронзы
| Признак | Категории |
|---|---|
| По составу | Оловянные (олово — основной легирующий компонент) и безоловянные (алюминиевые, кремниевые, бериллиевые и другие) |
| По технологии | Деформируемые (обработка давлением) и литейные (для отливок) |
Именно из оловянных бронз отливали колокола — отсюда историческое название «колокольная бронза».
Как читать маркировку
Бронзы маркируются буквами «Бр», за которыми следуют буквы легирующих элементов (кроме меди — она не указывается) и числа их процентного содержания в том же порядке. Остаток до 100% — медь.
Пример: БрО3Ц12С5 — олово (О) 3%, цинк (Ц) 12%, свинец (С) 5%, остальные 80% — медь.
Доля меди влияет и на цвет сплава: чем она выше, тем ярче золотистый оттенок бронзы; с ростом доли легирующих добавок (прежде всего олова) цвет светлеет, приближаясь к серебристому — на этом эффекте, к примеру, основаны сплавы для полированных отражающих поверхностей.
Основные легирующие элементы
| Элемент | Эффект |
|---|---|
| Олово (Sn) | Классический легирующий элемент; повышает твёрдость и прочность, снижает пластичность и ударную вязкость при росте доли |
| Бериллий (Be) | Заметно повышает прочность — основа дисперсионно-твердеющих бериллиевых бронз |
| Кремний (Si), цинк (Zn) | Повышают стойкость поверхности к истиранию и текучесть расплава — лучше качество литья |
| Свинец (Pb) | Повышает антифрикционные свойства (подшипниковые качества) и облегчает механическую обработку резанием; при этом снижает часть прочностных характеристик |
| Алюминий (Al) | Повышает коррозионную стойкость и сопротивление окислению при высоких температурах, снижает теплопроводность сплава |
| Фосфор (P) | Раскисляет медь при плавке, повышает износостойкость; в избытке (легирующим считается от 0,1%) снижает пластичность |
| Никель (Ni) | Повышает прочность, пластичность и способность к деформации |
Оловянная бронза
Основной легирующий компонент — олово, часто в сочетании с фосфором, цинком, свинцом или никелем; содержание меди в таких сплавах — не менее 80%. С ростом доли олова растут твёрдость, прочность и усталостная прочность металла, но снижаются пластичность и ударная вязкость.
Цинк добавляют в бронзы, не содержащие фосфор, — в количестве, способном полностью раствориться в сплаве. Часто вместе с цинком вводят свинец: он слаборастворим, поэтому такие сплавы (например, БрОЦС4-4-2,5 и БрОЦС4-4-4) представляют собой смесь твёрдого раствора и нерастворённых включений свинца — именно эти включения и дают антифрикционный эффект и лучшую обрабатываемость резанием.
Бериллиевая бронза
Безоловянный дисперсионно-твердеющий сплав меди с бериллием: растворимость бериллия в меди зависит от температуры, и это свойство используют для упрочнения. Технология — закалка с последующим старением: заготовку нагревают до однофазной области (оптимально 760–800 °C), выдерживают до перехода бериллия в твёрдый раствор, а затем быстро охлаждают (не менее 30–60 °C в секунду), чтобы зафиксировать пересыщенный твёрдый раствор и не допустить преждевременного распада. Превышение температурного диапазона огрубляет зерно и ухудшает свойства металла, недостаточная температура не даёт раствору насытиться бериллием. Никель, кобальт или магний иногда добавляют дополнительно — они повышают устойчивость раствора к переохлаждению.
Промышленные марки: БрБ2 (бериллия около 2%), МНБ (медь-никель-бериллий, бериллия до 0,8%), МКБ (медь-кобальт-бериллий, бериллия на том же уровне). Все три сочетают высокую пластичность и прочность, хорошо гнутся и вытягиваются.
Кремниевая бронза
Безоловянный сплав меди с кремнием (около 3%) и марганцем (около 1%) — например, марка БрКМц3-1 — устойчив к деформациям сжатия и растяжения, обладает высокими антифрикционными свойствами и сохраняет пластичность при низких температурах. Применяется для пружин, подшипников и антифрикционных деталей. Дополнительное практическое свойство ряда безоловянных бронз (в первую очередь бериллиевых и алюминиевых, но частично характерное и для кремнистых) — отсутствие искры при ударе, что востребовано для инструмента во взрывоопасных средах. Высокая текучесть расплава делает кремнистые бронзы удобными для литья сложных деталей.
Алюминиевая бронза
Безоловянный сплав меди с алюминием (до 12%). При содержании алюминия до 9,4% сплав однофазный и легко деформируется давлением при любой температуре благодаря высокой пластичности — пример такой марки, БрА7.
Алюминий заметно повышает коррозионную стойкость сплава, в том числе в морской воде и при повышенной влажности, — поэтому алюминиевую бронзу применяют для деталей морских нефтяных платформ. Оборотная сторона легирования алюминием — снижение теплопроводности: если чистая медь проводит тепло на уровне 390–401 Вт/(м·К), то добавка около 10% алюминия снижает этот показатель примерно до 75 Вт/(м·К); дополнительные легирующие элементы снижают теплопроводность ещё сильнее.
Бронза на нашем производстве
Бронза — материал, который чаще поставляется в виде отливок, прутков и проката для механической обработки, чем листа под раскрой. Токарные втулки, подшипники скольжения и другие детали из бронзовых прутков мы изготавливаем на странице токарных работ: пришлите чертёж или образец детали, технолог подтвердит выполнимость. Листовой металл мы обрабатываем лазерной резкой и гибкой — сталь, нержавейку, алюминий, латунь, медь; подробнее о номенклатуре — на странице лазерной резки. Пришлите задачу — посчитаем стоимость в день обращения.
Частые вопросы
Чем бронза отличается от латуни?
Основным легирующим элементом: у бронзы — олово (или алюминий, кремний, бериллий и другие, кроме цинка), у латуни — цинк. Бронза обычно твёрже и стойче к износу, латунь — пластичнее и дешевле.
Что означает буква «С» в маркировке бронзы?
Свинец (не путать с «С» в других системах маркировки металлов) — легирующий элемент, повышающий антифрикционные свойства и облегчающий обработку резанием.
Почему бериллиевую бронзу не отливают сразу в готовое изделие?
Её главное свойство — упрочнение через закалку и старение твёрдого металла, а не литейные качества. Такую бронзу обрабатывают давлением после термической обработки, получая высокую прочность и пластичность одновременно.
Какая бронза не искрит при ударе?
В первую очередь бериллиевая и алюминиевая — это свойство используют для изготовления инструмента, применяемого во взрывоопасных средах.
Другие новости
Заявка
на расчет
на расчет