Бронзы

Бронзы — сплавы меди, в которых основными легирующими элементами являются металлы, кроме цинка. (Цинк может быть введен только как дополнительный легирующий элемент). Бронзы обозначают буквами Бр, за которыми ставят буквы и цифры (ГОСТ 5017—74 и ГОСТ 613—79).

Оловянные бронзы. Однофазные (а) бронзы являются деформируемыми сплавами. Они содержат 6...8 % олова; в качестве других легирующих элементов используют свинец, цинк, фосфор. Детали из однофазных оловянных бронз получают холодной пластической деформацией и отжигом. Такие бронзы отличаются особыми механическими свойствами — высокими значениями предела упругости и предела выносливости. Поэтому их широко применяют для изготовления круглых и плоских пружин в точной механике, электротехнике. Поскольку данные бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью, их используют в химическом машиностроении и морском судостроении.

Литейные оловянные бронзы благодаря хорошим литейным свойствам применяют для изготовления фасонных отливок. Высокая коррозионная стойкость литейных оловянных бронз в атмосферных условиях, пресной и морской воде способствует широкому применению их в производстве пароводяной арматуры, работающей под давлением.

Как в деформируемых, так и в литейных оловянных бронзах прочность и твердость увеличиваются с повышением суммарного содержания легирующих элементов (табл. 17.5).

Алюминиевые бронзы занимают одно из первых мест в машиностроении среди медных сплавов. Они отличаются высоким уровнем механических и антикоррозионных свойств. Для повышения прочности алюминиевые бронзы легируют железом, никелем, марганцем.

Алюминиевые бронзы значительно упрочняются при термической обработке. Так, деформируемая бронза марки БрАЖН10-4-4 в отожженном состоянии имеет твердость 140...160 HB, а после закалки при температуре 980 °C и старения при 400 °C — 400 HB.

Присутствие в двухфазных бронзах интерметаллидного соединения с высокой твердостью (у2) обеспечивает им антифрикционные свойства, благодаря которым из этих бронз изготовляют детали, работающие в условиях интенсивного изнашивания при повышенной температуре (400...500 °С): седла клапанов, направляющие втулки выпускных клапанов, части насосов и турбин, шестерни.

Бериллиевые бронзы отличаются уникальным комплексом механических и коррозионных свойств. Согласно диаграмме состояния Cu — Be, бериллий имеет переменную растворимость, уменьшающуюся с температурой. Это дает возможность применять к бериллиевым бронзам упрочняющую термическую обработку — закалку и старение.

После старения прочность достигает уровня легированных сталей. Например, бронза марки БрБ2 имеет следующие характеристики: ов = 1250 МПа, о0,2 = 1000 МПа, b = 2,5 %, твердость 700 HB.

Бериллиевые бронзы являются дорогостоящим материалом; они токсичны в процессе изготовления деталей. Однако комплекс свойств этих сплавов уникален:

• высокие предел прочности и предел упругости;

• высокие износостойкость и усталостная прочность;

• повышенная теплостойкость (могут работать при температурах до 350 °С);

• высокая коррозионная стойкость;

• хорошая обрабатываемость резанием;

• удовлетворительная свариваемость.

Из бериллиевых бронз изготовляют детали ответственного назначения: упругие элементы точных приборов (пружины, мембраны); детали, работающие в условиях интенсивного изнашивания (кулачки, шестерни, детали червячных передач), подшипники скольжения, эксплуатируемые при высоких скоростях и давлениях.