Свойства бронзы – популярной спутницы современного производства. Характеристика бронзы

40.Бронзы, их состав, свойства, маркировка, применение.

Бронзы

Сплавы меди с другими элементами кроме цинка назаваются бронзами.

Бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.

При маркировке деформируемых бронз на первом месте ставятся буквы Бр, затем буквы, указывающие, какие элементы, кроме меди, входят в состав сплава. После букв идут цифры, показавающие содержание компонентов в сплаве. Например, марка БрОФ10-1 означает, что в бронзу входит 10 % олова, 1 % фосфора, остальное – медь.

Маркировка литейных бронз также начинается с букв Бр, затем указываются буквенные обозначения легирующих элементов и ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, бронза БрО3Ц12С5 содержит 3 % олова, 12 % цинка, 5 % свинца, остальное – медь.

Оловянные бронзы При сплавлении меди с оловом образуются твердые растворы. Эти сплавы очень склонны к ликвации из-за большого температурного интервала кристаллизации. Благодаря ликвации сплавы с содержанием олова выше 5 % имеют в структуре эвтектоидную составляющую Э(), состоящую из мягкой и твердой фаз. Такое строение является благоприятным для деталей типа подшипников скольжения: мягкая фаза обеспечивает хорошую прирабатываемость, твердые частицы создают износостойкость. Поэтому оловянные бронзы являются хорошими антифрикционными материалами.

Оловянные бронзы имеют низкую объемную усадку (около 0,8 %), поэтому используются в художественном литье.

Наличие фосфора обеспечивает хорошую жидкотекучесть.

Оловянные бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.

В деформируемых бронзах содержание олова не должно превышать 6 %, для обеспечения необходимой пластичности, БрОФ6,5-0,15.

В зависимости от состава деформируемые бронзы отличаются высокими механическими, антикоррозионными, антифрикционными и упругими свойствами, и используются в различных отраслях промышленности. Из этих сплавов изготавливают прутки, трубы, ленту, проволоку.

Литейные оловянные бронзы, БрО3Ц7С5Н1, БрО4Ц4С17, применяются для изготовления пароводяной арматуры и для отливок антифрикционных деталей типа втулок, венцов червячных колес, вкладышей подшипников.

Алюминиевые бронзы, БрАЖ9-4, БрАЖ9-4Л, БрАЖН10-4-4.

Бронзы с содержанием алюминия до 9,4 % имеют однофазное строение – твердого раствора. При содержании алюминия 9,4…15,6 % сплавы системы медь – алюминий двухфазные и состоят из– и– фаз.

Оптимальными свойствами обладают алюминиевые бронзы, содержащие 5…8 % алюминия. Увеличение содержания алюминия до 10…11 % вследствие появления – фазы ведет к резкому повышению прочности и сильному снижению пластичности. Дополнительное повышение прочности для сплавов с содержанием алюминия 8…9,5 % можно достичь закалкой.

Положительные особенности алюминиевых бронз по сравнению с оловянными:

меньшая склонность к внутрикристаллической ликвации;
большая плотность отливок;
более высокая прочность и жаропрочность;
меньшая склонность к хладоломкости.

Основные недостатки алюминиевых бронз:

значительная усадка;
склонность к образованию столбчатых кристаллов при кристаллизации и росту зерна при нагреве, что охрупчивает сплав;
сильное газопоглощение жидкого расплава;
самоотпуск при медленном охлаждении;
недостаточная коррозионная стойкость в перегретом паре.

Для устранения этих недостатков сплавы дополнительно легируют марганцем, железом, никелем, свинцом.

Из алюминиевых бронз изготавливают относительно мелкие, но высокоответственные детали типа шестерен, втулок, фланцев литьем и обработкой давлением. Из бронзы БрА5 штамповкой изготавливают медали и мелкую разменную монету.

Кремнистые бронзы, БрКМц3-1, БрК4, применяют как заменители оловянных бронз. Они немагнитны и морозостойки, превосходят оловянные бронзы по коррозионной стойкости и механическим свойствам, имеют высокие упругие свойства. Сплавы хорошо свариваются и подвергаются пайке. Благодаря высокой устойчивости к щелочным средам и сухим газам, их используют для производства сточных труб, газо- и дымопроводов.

Свинцовые бронзы, БрС30, используют как высококачественный антифрикционный материал. По сравнению с оловянными бронзами имеют более низкие механические и технологические свойства.

Бериллиевые бронзы, БрБ2, являются высококачественным пружинным материалом. Растворимость бериллия в меди с понижением температуры значительно уменьшается. Это явление используют для получения высоких упругих и прочностных свойств изделий методом дисперсионного твердения. Готовые изделия из бериллиевых бронз подвергают закалке от 800oС, благодаря чему фиксируется при комнатной температуре пересыщенные твердый раствор бериллия в меди. Затем проводят искусственное старение при температуре 300…350oС. При этом происходит выделение дисперсных частиц, возрастают прочность и упругость. После старения предел прочности достигает 1100…1200 МПа.

studfiles.net

характеристика, свойства и область применения

Благодаря своим декоративным особенностям и многим другим свойствам бронза стала популярной. Даже знатокам очень тяжело назвать все примеси и добавки, которые присутствуют в бронзовых сплавах. В данной статье речь пойдет о бронзе и ее маркировке.

Какие имеются добавки

Бронза является сплавом цветных металлов, в основе которых присутствует медь, именно она и определяет основную часть его характерных особенностей. Человек стал применять металл еще в древние времена. Этот факт подтвержден раскопками археологов. Сначала стали использовать бронзу, в основе которой лежало олово. К этой категории можно отнести колокольный сплав. Зная маркировку бронзы, можно понять, какие химические вещества в ней имеются.

В составе бронзы олово могут заменять другие металлы, например, такие как:

Цинк или кремний. Благодаря данным элементам бронзовые изделия устойчивы к стиранию, и текучесть металла становится значительно меньше. Важное значение это имеет при выполнении литейных операций.
Бериллий. Элемент способен придать металлу высокую прочность.
Алюминий. Элемент позволяет бронзе стать более устойчивой, обладает антикоррозийным свойством.

Свинец. Сплав также может стать устойчивым к коррозийным процессам.

В любой бронзе основу составляет медь. Многие мастера, знающие маркировку бронзы, могут это подтвердить.

Какой химический состав у бронзы?

Помимо деления бронзовых металлов по химическому составу, имеется классификация по технологии обработки:

Литейные. В основном бронзовый сплав изготавливают путем литья.
Деформируемые. Отливаются различные изделия, которые впоследствии подвергаются деформации.

В современной промышленности выпускается большое количество бронзы, которая отличается не только химическим составом, но и характеристиками. Также маркировка бронзы важна при определении области применения сплава. Большинство мастеров могут без особых усилий определить, к какой из марок она относится. Но, к сожалению, не многие смогут это сделать без знания соответствующих маркировок. Расшифровка маркировки бронзы является самым достоверным способом определить состав. Она представлена в виде цифровых или буквенных значений.

Сплавы, которые прошли маркировку бронзы по ГОСТу со всеми требованиями, отвечают всем необходимым характеристикам и находят применение в самых разных областях. Некоторые мастера не пользуются таблицами для определения состава сплава, им достаточно знать только обозначение.

Как выглядит обозначение маркера на бронзе?

Для того чтобы определиться, какой сплав перед вами лежит, достаточно посмотреть на маркировку бронзы. Бронза имеет сокращенную маркировку в виде "бр". После данного сокращения идут другие элементы (знаки), которые показывают, что входит в состав.

Как обозначаются все добавленные вещества?

Для бронзовых металлов при маркировке не указывают количество содержания меди. Но есть цифры, которые отображают процентное содержание других элементов. Поэтому, чтобы узнать, сколько присутствует меди в сплаве, необходимо вычислить ее содержание по процентному соотношению.

Свойства маркированной бронзы мастера должны обязательно знать. Применение сплава зависит от того, что находится в его составе и каковы свойства этого металла.

Какие имеются марки и где они применяются?

Конечно, внесение других элементов в состав бронзы осуществляют для улучшения ее свойств. При большом количестве олова в составе пластичность сплава увеличивается, и он становится менее хрупким. Но многие мастера говорят, что более пластичной и крепкой бронзу делает бериллий. Многие бронзовые сплавы по прочности превосходят большинство высокопрочных металлов. Многие начинают подвергать сплав бронзы с бериллием закалке, чтобы он обрел высокую прочность и упругость. Из этого сплава можно изготовить пружины, мембраны и рессоры. Мастера нашли применение бронзе с маркировкой Бр. КМц 3-1 в машиностроении.

Какие свойства имеет бронза и где ее применяют?

Из бронзовых сплавов, в химический состав которых входит алюминий, изготавливают изделия с высокой прочностью и коррозийной устойчивостью. Этот сплав можно эксплуатировать в любых условиях и даже при высокой влажности. Если изготавливают изделие, которое будет подвергаться интенсивной эксплуатации или сильным ударам, рекомендуется вливать в бронзовый сплав свинец. Из такого металла изготавливают подшипники.

Классификация бронзы по маркировке предполагает, что существуют сплавы, отличающиеся свойствами. В основном это зависит от количества и вида химического вещества в сплаве.

Какие имеют особенности бронзовые металлы, в основе которых не содержится олово?

Бронзовый металл, в составе которого имеется цинк и кремний, отличается отличной текучестью при расплавлении. Благодаря этому опытные мастера изготавливают из него сложные мелкие детали. Главной особенностью является то, что при механических действиях на него не будут возникать искры. Данное условие достаточно важно для многих мастеров.

Новейшим видом бронзовых сплавов являются сплавы, в которые входят никель и алюминий. Они имеют достаточно высокое антикоррозийное свойство.

Маркированная бронза с различными сплавами не имеет свойства магнетизма, поэтому она используется для изготовления различных изделий электрического назначения.

Как изготавливают бронзовые металлы?

За долгое время изготовления бронзы поменялись только инструменты, а вот суть осталась такая же. Для изготовления сплава рекомендуется применять уголь, чтобы предотвратить раннее окисление металлов.

Процесс плавления, после которого получается бронза, выполняется в следующей последовательности:

Емкость с сырьем рекомендуется поместить в печку, предварительно разогрев до рекомендуемой температуры.
Для того чтобы металл не смог окислиться после плавления, к нему рекомендуется добавить уголь.
Рекомендуется подождать до того момента, когда он хорошо расплавится, и добавить медь (фосфористую), которая будет играть самую главную роль катализатора кислотности.
После того как выдержали сплав, в течение некоторого времени требуется добавить связывающие и легирующие элементы, их также называют лигатурами. Далее желательно хорошо перемешать сплав.
Перед тем как разлить металл, требуется снова добавить медь (фосфористую). В этом случае она позволяет снизить активность процессов окисления.

Требуется внимательно следить на всех этапах за температурой в печи и главное - за температурой самого сплава. Также желательно проследить за количеством добавления всех химических элементов в сплав.

Маркировка бронз и латуней производится для удобства. Кстати, маркировка латуни производится намного чаще, по сравнению с другими сплавами.

Мастера бронзу с маркировкой применяют в областях разной специализации. В основном изготавливают детали для автотранспорта.

Искусственное и естественное патинирование

Многие люди задаются вопросом, почему старые изделия с бронзового металла не выглядят как обычно, а имеют зелено-белый оттенок. Данный цвет проявляется при образовании небольшой пленки, которая носит название "патина". Она образуется благодаря содержанию в бронзе разных химических элементов.

Данная пленка бывает карбонатного и оксидного происхождения, она представляет собой некий слой защитного характера. Пленка позволяет сделать изделие "благородным".

В современном мире существует некоторые разработки, благодаря высоким технологиям, с их помощью можно снять поверхностные слои патины с бронзовых изделий. Также некоторые мастера могут выполнять патинирование искусственно. Это позволяет придать винтажность изделию. Данную процедуру проводят с помощью различных средств, в основу которых обязательно должна входить сера. После того как его нанесли, изделие рекомендуется нагреть до требуемой температуры.

Положительные стороны бронзовых сплавов

Благодаря своим свойствам бронза практически не имеет отрицательных сторон. Ее можно только постоянно нахваливать. Металл можно в любой момент изменить и добавить нужное свойство благодаря добавлению химического элемента.

Разнообразность - это самое лучшее качество металла. Различные виды сплавов применяют совершенно в разных отраслях, потому что при добавлении какого-нибудь вещества можно получить любую превосходную особенность.

Данный металл может использоваться несколько раз подряд, потому что он может перенести множество повторных плавлений.

Расплавленный материал достаточно безопасный. Бериллий является самым опасным веществом, но при изготовлении металлов, а также их сплавов, он становится практически нетоксичным.

Бронза является стойкой к коррозийным свойствам.

Главной особенностью многих сплавов является упругость. Из материала изготавливают пружины, которые отличаются высокой стойкостью, а также будут долговечны в использовании.

Если рассматривать недостатки, то это будет цена бронзовых сплавов. Так как медь и олово хоть и распространены в мире, но они дорогие.

Также недостатком является маленькая теплоотдача. Но и это было направлено в нужное русло, из бронзы стали изготавливать изделия для ванных комнат.

Хотелось бы сказать, что в нынешнее время области применения бронзы, маркировка и свойства достаточно разнообразны. Это связано с разными потребностями областей промышленности.

fb.ru

Какой состав бронза имеет в процентном соотношении. Ее свойства и применение

Бронза — это сплав двух металлов. Он широко используется в разных сферах человеческой жизни: от автомобилестроения до дизайна интерьера.

Из чего состоит бронза?

Это медь, сплавленная с оловом. Также для ее изготовления вместо последнего может быть использован алюминий, марганец, бериллий и другие элементы. Кроме того, в составе присутствуют различные примеси в малых количествах.

Также на основе меди создается латунь, для получения которой используется цинк.

В наше время существуют марки этого сплава, у которых разный состав. Бронза различных видов может сильно отличаться. Разные марки используются в различных целях.

Цвет этого сплава напрямую зависит от процентного соотношения меди и олова, из которых он состоит. С уменьшением количества первой и увеличением второго расцветка теряет красный и приобретает серый оттенок.

Когда впервые появилась бронза?

Этот сплав известен с очень древних времен. Его начали изготавливать и использовать намного раньше, чем железо. Только медь и олово входили в его состав. Бронза того времени не содержала примесей. Она была впервые получена около пяти тысяч лет назад, то есть в ІІІ тысячелетии до н. э. Период, когда использовался этот сплав, так и называется — "бронзовый век". Он длился до І тысячелетия до н. э., то есть до того времени, как люди научились добывать железо.

Бронза широко использовалась для изготовления всевозможных изделий, в том числе украшений, статуэток, оружия и посуды.

Бронза. Состав и применение

Из этого сплава изготавливают прокат: прутки, арматуру, листы, а также всевозможную другую продукцию, к примеру сетку, подшипники, какие-либо детали различной аппаратуры. Также бронза применяется в строительстве и архитектуре для изготовления памятников, элементов декора. Кроме того, этот сплав находит свое применение в сантехнике — из него делают трубы.

Основной группой являются оловянистые бронзы. Из названия понятно, что олово является одним из основных металлов, входящих в состав. Бронза такого вида делится на два вида: та, для обработки которой используется высокое давление, а также литейная.

К обрабатываемым давлением относится Бр. ОЦС 4-4-2,5. В ее состав входит олово в количестве от трех до пяти процентов, свинец (от 1,5 до 3,5 процентов), цинк (от трех до пяти процентов), а также немного железа (0,05%). Все остальное — медь.

В эту же группу входит бронза, состав которой включает в себя от шести до семи процентов олова, 0,1-0,25 процентов фосфора, а также 0,02% железа и столько же свинца. Это Бр. ОФ 6,5-0,15.

Следующая группа — литейная бронза. Добавки в виде железа не входят в ее состав. Бронза такого вида часто используется для изготовления художественных предметов, фасонных изделий и т. д.

Бр. ОЦС6-6-3 состоит из пяти-семи процентов олова, 5,5-6,8 процентов цинка и меди.

В состав Бр. ОЦСН3-7-5-1 входит 2,5-4,5 процента олова, 6,5-7,5 процента цинка, а также 4,6-5,4% свинца и 0,8-1,2% никеля.

Нередко в наше время олово стали заменять другими металлами, так как это дешевле. Такие сплавы формируют другие группы.

Бронза, не содержащая олова, зачастую не уступает по качеству. Такие ее виды широко применяют в автомобилестроении и прочих подобных отраслях.

Алюминиевые бронзы

Этот металл наиболее часто выступает в роли замены олова. Его количество в сплаве может составлять около 10 процентов. Бронза, состав и свойства которой известны с древних времен, немного отличается от алюминиевой. Она дороже стоит, так как олово, с древности использовавшееся для производства данного сплава, имеет более высокую стоимость, нежели алюминий.

Однако, хоть она и дешевле, алюминиевая бронза все же обладает высокой прочностью, антифрикционными свойствами. Из нее в основном изготавливают втулки, подшипники, червячные колеса и прочее.

Наиболее распространенной маркой этой группы бронз является Бр. АЖН10-4-4. Ее состав включает в себя 9,5-11 процентов алюминия, 3,5-5,5 процентов марганца и столько же железа. Остальное — медь.

Бериллиевые бронзы

В такого рода сплавах содержится около двух процентов бериллия.

Они обладают повышенной прочностью и твердостью, так как подвергаются специальной термической обработке, которая способствует повышению характеристик материала. Основное применение эти бронзы находят в сфере изготовления инструментов, таких как молотки, зубила и т. д.

Кремнистые бронзы

Эта группа сплавов содержит в своем составе 2-3 процента кремния. Они обладают устойчивостью к коррозии, а также хорошими литейными свойствами.

Из такого рода материала чаще всего изготавливают ленту, проволоку, пружинистые изделия и тому подобное.

Никелевые бронзы

В качестве примеси содержат никель. В число их основных особенностей входят вязкость, хорошая устойчивость к кислотам и высоким температурам.

Патинированная бронза

В наше время очень распространен также этот вид. Патинирование бронзы придает ей эффект старины и играет декоративную функцию. Но, кроме этого, оно также защищает материал от коррозии. Метод патинирования этого сплава схож с технологией чернения серебра. В итоге проведения процедуры получается черная бронза, состав которой не изменен.

Латунь

Состав бронзы и латуни имеет одну основную общую черту — основной составляющей является медь. Это также важнейший и широко используемый сплав на основе данного металла. Однако в качестве второго элемента в этом случае используется цинк, а не олово. Также в малом количестве присутствуют добавки в виде свинца, железа, кремния.

Какая добавка содержится в конкретной марке латуни, можно понять из маркировки, в которую после буквы Л (которая означает «латунь») введена еще одна, к примеру С (свинец) в обозначении ЛС59-1. Отсюда можно понять, что в сплаве содержится 59 процентов меди, 1 — свинца, а остальное — цинк.

Цвет латуни и ее свойства зависят от процента содержания в ней меди. Выделяют три основных группы: красная, желтая и белая. Красная содержит в своем составе более 80 процентов меди, этот вид латуни еще называется "томпак". Ее применяют для изготовления тонких листов.

В желтой процент меди ниже — 40-80%. Она в основном используется для производства ключей, гарнитур, также ее применяют в автомобилестроении.

Белая разновидность латуни содержит 20-40% меди. Она очень хрупкая, поэтому может быть сформирована только посредством литья.

fb.ru

БРОНЗА - СОСТАВ, СВОЙСТВА БРОНЗ, ПЛОТНОСТЬ БРОНЗЫ. - Мои статьи - Бронза состав, свойства бронзы и плотность бронзы. - Бронза

Бронза - это название сплава состоящего из меди и различных легирующих элементов, основной добавкой считается олово, что и определило название оловянистые бронзы. Высокие литейные свойства бронзы определяются исключительно малой усадкой, которую имеет бронза. Усадки оловянистой бронзы меньше чем у латуни и сталей. Усадку можно выразить в цифрах, если усадка бронзы 1, то у латуни это уже 1,5, а у сталей 2. Наиболее сложные по конфигурации отливки обычно делают из бронзы, например, художественное бронзовое литье.

Текучесть бронзы в расплавленном состоянии небольшая, вследствие большой разницы температур между бронзами с различным содержанием олова. По этой же причине бронза не дает концентрированной усадочной раковины и для отливки бронз нет необходимости иметь большие прибыли. По этой же причине отливки из бронзы редко удается получить высокой плотности, рассеянные усадочные поры по всему объему отливки понижают ее герметичность.

Влияние олова на механические свойства меди в сплаве бронзы,такое же, как и влияние цинка, но более резкое. Уже при содержании около пяти процентов олова пластичность бронзы начинает падать. Прочность бронзы начинает падать при содержании олова около двадцати процентов, когда в структуре слишком много В - фазы и сплав становится хрупким.

В литой бронзе наличие включений твердого эвтектоида обеспечивает высокую стойкость против истирания, и поэтому бронза с содержанием олова на десять и более процентов является одним из наилучших антифрикционных материалов и широко применяется как подшипниковый сплав. Плотность бронзы с учетом добавления различных элементов тоже различная и может колебаться процентов на двадцать относительно 8 г/см3.

Благодаря высокой химической стойкости бронзы из них делают трубопроводную арматуру. Таким образом основное применение бронзы это сложные отливки, вкладыши подшипников и трубопроводная арматура. Для удешевления в большинстве промышленных бронз добавляют от пяти до десяти процентов цинка. Цинк в этих количествах растворяется в меди и не влияет существенно на структуру сплава.

Для лучшей обрабатываемости в бронзу вводят от трех до пяти процентов свинца, который присутствует в виде обособленных включений, обеспечивающих ломкость стружки при ее обработке на металлорежущих станках. Фосфор вводится в бронзу как раскислитель и устраняет хрупкие включения окиси олова. При наличии около одного процента фосфора такую бронзу принято называть фосфористой. Фосфор при его содержании более 0,2 процента образует твердые включения, повышая антифрикционные свойства бронзы.

Бронзу маркируют начальными буквами Бр , затем следуют буквы, показывающие какие легирующие элементы содержаться в ней, а потом цифры показывающие количество процентов этих элементов в бронзе. Например, БрАЖ 9-4, БрОЦС 5-5-5, БрКМц 3-1, БрОФ 7-0,2, БрБ 2.

Кроме всех перечисленных сплавов бронз существуют сплавы бронзы с добавлением алюминия, кремния, бериллием и другими элементами. Малой величиной усадки оловянистые бронзы превосходят другие бронзы, но другие бронзы превосходят оловянистую по другим параметрам. бронза с алюминием и кремнием лучше по механическим свойствам, алюминиевая превосходит по химической стойкости, бронза с добавлением кремния и цинка имеет лучшую жидко текучесть. Бериллиевая бронза отличается от остальных высокой твердостью и упругостью.

Свойства бронз содержащие от пяти до десяти процентов алюминия обладают ценными технологическими и механическими свойствами. Эти бронзы кристаллизуются в узком интервале температур, из за этого приобретают высокую жидко текучесть и дают концентрированную усадочную раковину. Кроме простых бронз существуют бронзы с большим содержанием алюминия и добавления магния, железа и никеля.

Бронзы с содержанием алюминия применяются для изготовления различных втулок, направляющих седел, фланцев, шестеренок и много других преимущественно мелких по ответственных деталей.

Сплав бронзы с содержанием кремния около четырех процентов является как бы заменителем оловянистых бронз, но бронзы с кремнием лучшие показатели по коррозионной стойкости, механическим свойствам и плотности бронзы в отливках.

Бронзы с добавлением Бериллия около двух процентов БрБ 2 , бериллиевые бронзы, представляют особый интерес. Этот сплав дисперсионно твердеющий. При комнатной температуре растворимость бериллия в меди не превышает 0,2 процента, но закалка от 800 градусов фиксирует перенасыщенный раствор. Если закаленный сплав с содержанием бериллия подвергнуть искусственному старению при температуре 300 - 350 градусов, твердость сплава достигает 350 - 400 Hв.

Высокая прочность бронзы и упругость при высокой химической стойкости, хорошей свариваемости, обработке резанием делают бронзу с добавлением бериллия подходящим материалом для производства ответственных деталей, специальных пружин, мембран, пружин и контактов и много другого где требуются эти качества. Высокая стоимость бериллия препятствует широкому распространению этой бронзы и применяется для действительно для ответственных деталей со специальными свойствами.

Бронза с добавлением 30 процентов свинца является высоко качественным антифрикционным материалом широко применяемым в машиностроении. Структура такого сплава состоит из отдельных зерен меди и свинца. Если свинец равномерно вкраплен в медь, то антифрикционные свойства сплава высокие.

Бронза состав

Марка сплава	Содержание элементов в процентах
Марка сплава	Sn	Zn	Pb	P	Al	Mn	Fe	Ni	Be
БрОФ 7	6 - 8	---	--	0,1 - 0,25	--	--	--	--	--
БрОЦС 6	5 - 7	5 - 7	2 - 4	--	--	--	--	--	--
БрОФ 10	9 - 11	--	--	0,6 - 1,0	--	--	--	--	--
БрА 7	--	--	--	--	6 - 8	--	--	--	--
БрАМц 9	--	--	--	--	8 - 10	1,5 - 2,5	--	--	--
БрАЖН 10	--	--	--	--	9,5 - 11	--	3,5 - 5,5	3,5 - 5,5	--
БрБ 2	--	--	--	--	--	--	-	--	2,0 - 2,3

brb2.ru

Свойства бронзы – популярной спутницы современного производства

Стремительное развитие металлургии требует от нас изучения характеристик разных металлов и их сплавов, и в этой статье будут подробно рассмотрены свойства бронзы и ее применение. Кроме того, скажем пару слов об ее видах и, конечно же, особенностях каждого из них.

1 Виды бронзы, их цвет и характеристики

У этого сплава длинная и интересная история, ведь в честь него даже назвали один из веков – бронзовый, и свою популярность он не утратил вплоть до наших времен. Бытует мнение, что само слово произошло от итальянского созвучного "bronzo", а последнее имеет персидские корни. Итак, это сплав меди с иными металлами, в основном оловом, причем их весовое соотношение может быть различным. В зависимости от процентного содержания того либо иного элемента получается различный цвет бронзы – начиная от красного (при большом содержании меди) и заканчивая стальным серым (в этом случае в сплаве не более 35% Cu).

Рекомендуем ознакомиться

Однако сочетание не всех металлов с медью называется бронзой. Так, например, если легирующим элементом выступает цинк, то полученный сплав желто-золотистого цвета будет носить название латунь. А вот если сплавлять Ni и Cu, образуется мельхиор, из которого чеканят монеты. Этот материал красивого серебристого цвета, который сохраняет внешний вид очень долго. Но в этом разделе остановимся на видах именно бронзы. Как уже было сказано в основном это сочетание меди с оловом, такие варианты называются оловянными. Это один из первых видов, который был освоен человеком.

Самое большое содержание олова достигает 33%, тогда материал имеет красивый белый, немного серебристый цвет. Далее же содержание этого элемента снижается. Меняется, конечно, и цвет, палитра тут довольно разнообразная – от красного до желтого. Твердость такой бронзы превышает показатель для чистой меди, кроме того, она имеет лучшие прочностные характеристики, при этом являясь более легкоплавким материалом. В этом случае олово выступает первым легирующим элементом, кроме него в сплаве могут присутствовать еще и мышьяк, свинец, цинк, но это вовсе не обязательно.

Также существует и еще ряд сплавов меди с иными металлами (алюминием, железом, кремнием, свинцом и т. д.), но уже без участия Sn. Они также имеют ряд достоинств, причем по некоторым параметрам им даже уступают оловянные бронзы, еще большим разнообразием характеризуется их палитра. Поэтому работа по созданию цветных сплавов сродни творчеству. Рассмотрим в следующем пункте более подробно свойства различных материалов, которые мы можем получить из меди с применение добавок.

2 Теплопроводность и другие свойства бронз

Итак, не только цвет меняется из-за добавок. В случае с оловянными бронзами технические характеристики напрямую зависят от весового содержания главного и дополнительных легирующих элементов. Так, например, при 5% Sn пластичность сплава начинает падать, а если количество олова достигнет 20%, то резко ухудшаются и механические свойства материала, и он становится более хрупким, снижается твердость. Вообще, бронзы, в состав которых входит более 6 весовых процентов Sn, используются в литейном производстве, для ковочных же и прокатных работ они непригодны.

Если же добавить в сплав до 10% по весу цинка, то он практически не произведет никакого влияния на механические свойства оловянной бронзы, только лишь несколько удешевит ее. Чтобы улучшить обрабатываемость материала в него вводят до 5% свинца, благодаря включениям которого облегчается стружколомание. Ну а фосфор выступает в качестве раскислителя, и если в сплаве содержится более одного процента этого элемента, то такие бронзы часто называют фосфористыми.

Сравнивая оловосодержащие бронзы со сплавами, в состав которых не входит Sn, то первые значительно выигрывают по величине усадки, она у них минимальная, зато вторые имеют иные преимущества. Так, механические свойства алюминиевой бронзы значительно превосходят характеристики оловянной, кроме того, она имеет еще и большую химическую стойкость. Кремнецинковая же более жидкотекучая, а бериллиевая наделена высокими показателями упругости, на таком же уровне находится и ее твердость.

Для сфер, где применяются бронзы, особенно важна теплопроводность. Мы привыкли, что этот показатель для металлов довольно высокий. Но особенность всех сплавов в том, что, как правило, теплопроводность при введении добавок падает. Не стала исключением и обсуждаемая нами разновидность сплавов. Всем хорошо известно, насколько высока теплопроводность чистой меди, часто это даже становится причиной ограничений в ее использовании. А вот для бронз все совсем по-другому, это качество проявляет себя значительно меньше. Даже по сравнению с похожим сплавом латунью теплопроводность бронзы в большинстве случаев заметно ниже. Исключением являются лишь низколегированные сплавы меди, естественно, они приближаются по этому показателю к чистому металлу.

Низкая теплопроводность становится причиной затрудненного отвода тепла, поэтому бронзы не используются в узлах трения, в качестве электродов для сварки или других механизмах, где устранять перегрев нужно максимально быстро.

3 Применение бронз и их маркировка

Бронза широко используется в разных промышленных областях, причем и применение ее весьма различно. Так, например, литые оловосодержащие сплавы с высокой стойкостью против истирания являются прекрасным антифрикционным составом, и их используют в качестве подшипниковых материалов. Благодаря же великолепной стойкости бронзы вполне целесообразно делать арматуру и пруты различной формы, твердость и механические показатели которых будут довольно высокие.

Также стоит отметить бериллиевые бронзы, отличающиеся прекрасной свариваемостью, химической стойкостью, поддающиеся обработке режущим инструментом. Все эти свойства делают данный материал пригодным для изготовления ответственных элементов, таких, как мембраны, пружины, пружинящие контакты и т. д. Так как теплопроводность большинства бронз невелика, то детали, сделанные из такого материала, легко свариваются.

Чтобы определить состав сплава, достаточно посмотреть на его маркировку, которая состоит из набора цифр и букв. Так, первым в обозначении всегда идет сочетание букв "Бр". Далее следуют обозначения веса легирующих добавок в процентном содержании, причем сначала буквенные символы, а за ними уже численные значения, разделенные дефисом в соответствующем порядке. Стоит отметить, что в бронзах не указывается количество меди.

Маркировка необходима не только чтобы узнать состав сплава и его характеристики (твердость, теплопроводность и другие), с ее помощью определяют и удельный вес любого вида бронзы. Для этого придется воспользоваться специализированными справочниками, если же марка сплава неизвестна, тогда следует сделать химический анализ. К слову, удельный вес этого сплава используется еще и при подготовке каких-либо работ. Если углубиться в формулу, то видно, что это отношение массы заготовки к ее объему. Следовательно, узнав из таблицы удельный вес любого типа этого "цветастого" сплава, мы можем оценить, какой объем будет иметь деталь определенной массы, или, наоборот, сколько будет весить брусок заданного объема.

tutmet.ru

Сплавы бронзы и их применение – применение оловянной бронзы

Виды бронзы

Основным компонентом бронзы является медь, к которой добавляются другие металлы (обычно олово). При этом доля остальных веществ составляет не более 2,5%, что позволяет улучшать показатели получаемого сплава. Если медь соединяется с цинком, получается латунь, при замене цинка никелем – мельхиоровый состав. Имеются и другие варианты. К примеру, БрА5 – сорт бронзы, получаемый при добавлении алюминия. Мы работаем с маркой БрО5, изготавливаемой на основе олова, поскольку данный материал полностью соответствует государственным требованиям.

Немного об истории

Первые бронзовые изделия появились еще в 3 веке до н.э. Родиной этого удивительного металла считается Ближний Восток – самые старые находки из соединения меди и олова были найдены в Иране, а также Сирии, на территории Турции и Ирака. Чаще всего из бронзы изготавливались хозяйственные и рабочие предметы. Из сохранившихся изделий чаще всего встречаются бытовые, военные и ювелирные предметы.

Далее наступил период, когда этот металл стал основным источником денежной индустрии – из него изготавливали монеты разного достоинства. Приблизительно в V веке н.э. в Элладе было начато изготовление скульптур из бронзы. Отсюда берет начало традиция изготовления бронзовых миниатюр и фигурок, актуальная и в наши дни.

С наступлением средних веков бронза перешла в состав вооружения и стала главным ресурсом для отлива пушек, ядер, снарядов. Обратили внимание на этот металл и мастера по отливке колоколов – из бронзы получаются прекрасные изделия, дающие глубокий и приятный звук.

Бронзовый наконечник копья (7-4 век до н.э.).

Как различаются виды

Классификация сплавов проводится в зависимости от выбранных компонентов. Бронза, изготовленная с добавлением олова, часто также содержит свинец или фосфор – это обеспечивает эффект легирования. За счет олова сплав становится более твердым и прочным, лучше переносит плавление и отлично сохраняет форму. Получаемый материал легко поддается шлифовке, а наличие специальных компонентов позволяет добиться более высоких рабочих и визуальных показателей.

Встречается и бронза, в составе которой нет олова. Такие варианты имеют новую структуру, отличающуюся от традиционной, однако по своим свойствам они практически равны классическому сплаву.

Технические свойства металла могут влиять на его характеристики.

Литейный материал формируется методом изготовления декоративных и стильных товаров (к примеру, нашей продукции). Он также широко распространен в производстве подшипников, деталей сложных механизмов, а также узлов для приборов, предназначенных для работы в морской воде.

Деформируемые материалы предназначены для формирования механическим методом. При этом металл режут, куют, покрывают рифлением. Как правило, этот вариант отличается гибкостью и относительной мягкостью – из него производят кабели, ленты, прутки и листовую продукцию.

Бронзовый пруток.

Свойства бронзы

Рассматривая данный сплав в сравнении с другими металлическими смесями (например, цинковым составом), стоит отметить, что настоящая бронза невосприимчива к естественным процессам разрушения, сохраняется долгое время и устойчива к агрессивному воздействию (вибрации, трению). Она также остается прочной и красивой даже при длительном контакте с водой, воздухом, кислотной средой или соляными растворами. Большинство типов бронзы поддается спайке или сварке.

Расцветка сплава зависит от компонентов, входящих в его состав. Самый светлый типаж – белый. Темные классы имеют красноватый оттенок.

На тон и качество бронзы влияют следующие добавки:

цинк и свинец снижают восприимчивость к трению;
алюминий и кремний продлевают срок службы, защищают от коррозии и деформации;
никель и железо повышают способность сплава к рекристаллизации, делают вещество гладким и однородным;
кремний или марганец добавляют для повышения устойчивости к появлению ржавчины, налетов окисла и интенсивному нагреву;
материал, не предназначенный для проведения электроэнергии, изготавливается с добавлением хрома или бериллия.

Наиболее популярными классами бронзового сплава, используемого в промышленности, являются:

Бериллиевый (за счет твердости). Поддается закаливанию, отличается эластичностью. При естественном или искусственном старении металла проявляется его повышенная стойкость к механическим процессам. Данный показатель часто усиливается при помощи предварительной деформации. Служит для изготовления крупных и мелких деталей машин, а также для выпуска инвентаря.
Алюминиевый (благодаря высокой плотности). Характеризуется стойкостью к воздействию химикатов, не меняется под влиянием природных факторов, пригоден для использования в морской воде. Легко поддается обработке и резке, популярен в изготовлении плоского и ленточного проката.
Кремниево-цинковый (преимущество – отличная текучесть). При механической обработке (обточке, фрезеровке) не высекает искры. Подходит для отливки сложных или декоративных форм.
Свинцовый – устойчив к трению, ударам. За счет этих показателей чаще других используется для деталей, несущих большую нагрузку.
Оловянный – объединяет все вышеозначенные преимущества, а потому пользуется наибольшим спросом.

Как получают бронзу

Изготовление бронзы является ответственным и довольно трудным процессом, при котором в расплавленную медь вводятся вспомогательные металлы. Выплавка проводится в горнах или индукционных печах. Для нагрева используют природное топливо (уголь) или флюс.

Первый этап – закладка меди в печь и разогрев до достижения жидкого состояния. После этого в вещество вводится фосфористая медь, к которой позже присоединяют легирующие составляющие. Полученный сплав перемешивается, задается новая температура обработки. На завершающей стадии вновь применяют фосфористую медь, что позволяет избавиться от любых окислений.

Расплавление бронзы отличается простотой, а потому данный металл часто используется для отливки художественных изделий и миниатюр. Используя специальные формы и правильно заполняя их, специалисты мастерской «Бронзамания» выпускают товары идеального внешнего вида. Заготовки, предназначенные для художественного литья, выполняются в круглом или уплощенном формате.

Бронза в расплавленной состоянии.

Применение бронзы

Безупречные рабочие качества сделали бронзу одним из самых распространенных материалов в сфере машиностроения, авиации, судостроения и крупной промышленности. Этот металл не поддается действию влаги, не истирается, его практически невозможно деформировать. Поэтому бронза применяется в производстве прокатных изделий, предназначенных для работы в агрессивной химической среде, а также для выпуска деталей и труб разных профилей.

Надежность и долгий срок службы – дополнительные характеристики, за счет которых бронза получила широкую известность в области скульптуры и искусства. Из нее выполняют детали внутреннего интерьера – подсвечники, корпусы люстр, декор. Поэтому специалисты мастерской «Бронзамания» могут гарантировать длительную службу всех изделий, доступных в продаже – наши товары сохраняют прекрасный вид и функциональность десятилетиями, не реагируя на погодные условия и другие неблагоприятные факторы.

Готовое изделие.

bronzamania.ru

Бронза - это сплав. Характеристики бронзы

Бронза — это сплав, в базе которого лежит медь. Вспомогательными металлами могут быть никель, цинк, олово, алюминий и другие. В этой статье мы разглядим виды, технологические признаки, хим. состав бронзы, также методы ее производства.

Систематизация

1. По хим составу этот металл принято разделять на две группы. 1-ая – это оловянные бронзы. В их олово является основным легирующим элементом. 2-ая – безоловянные. Ниже мы побеседуем об этом более тщательно.

2. По технологическим признакам бронзы принято разделять на деформируемые и литейные. 1-ые отлично обрабатываются под давлением. 2-ые применяются при фасонных отливках.

Этот металл по сопоставлению с латунью обладает еще наилучшими антифрикционными, механическими качествами, также коррозийной стойкостью. На самом деле, бронза — сплав меди и олова (как основного вспомогательного элемента). Никель и цинк тут не являются главными легирующими элементами, для этого употребляют такие составляющие, как алюминий, олово, марганец, кремний, свинец, железо, бериллий, хром, фосфор, магний, цирконий и другие.

Оловянные бронзы: литейные

Давайте разберемся, что представляет собой таковой металл. Оловянная бронза (фото, приведенное ниже, показывает литые детали) — это сплав, у которого жидкотекучесть ниже, чем у других видов. Но она имеет несущественную объемную усадку, что позволяет получать фасонные бронзовые отливки. Обозначенные характеристики обуславливают активное применение бронзы при литье антифрикционных деталей. Также рассматриваемый сплав используют при изготовлении арматуры, созданной для эксплуатации в аква среде (в том числе в морской воде) либо в водяном паре, в маслах и под высочайшим давлением. Есть и так именуемые неординарные литейные бронзы ответственного предназначения. Они употребляются в производстве подшипников, шестерен, втулок, частей насосов, малоуплотнительных колец. Такие детали созданы для работы в критериях высочайшего давления, при огромных скоростях и малых нагрузках.

Свинцовые бронзы

Этот подвид литейных оловянных сплавов применяется в изготовлении подшипников, сальников и фасонных отливок. Характеризуются такие бронзы низкими механическими качествами, вследствие чего в процессе производства подшипников и втулок их просто наносят на железную базу в виде очень узкого слоя. Сплавы же с завышенным содержанием олова имеют более высочайшие механические характеристики. Потому они могут употребляться без металлической базы.

Оловянные бронзы: деформируемые

Сплавы, обрабатываемые давлением, принято разделять на последующие группы: оловянно-фосфористые, оловянно-цинковые и оловянно-цинково-свинцовые. Они отыскали свое применение в целлюлозно-бумажной индустрии (из их делают сетки) и машиностроении (создание пружин, подшипников и деталей машин). Не считая того, эти материалы используются при изготовлении биметаллических изделий, прутьев, лент, полос, зубчатых колес, шестерен, втулок и прокладок высоконагруженных машин, трубок контрольно-измерительных устройств, манометрических пружин. В электротехнике обширное применение бронзы (деформируемой) разъясняется хорошими механическими качествами (вместе с высочайшими электронными чертами). Она применяется при изготовлении токоведущих пружин, штепсельных разъемов, контактов. В хим индустрии из оловянных бронз создают пружинную проволоку, в четкой механике – арматуру, в картонной индустрии – шаберы, в авто и автотракторной – втулки и подшипники.

Эти сплавы могут поставляться в особо жестком, жестком, полутвердом и мягеньком (отожженном) состоянии. Оловянные бронзы обычно обрабатываются прохладными (способом прокатки либо волочением). Жаркий металл подвергается только прессованию. Под давлением бронза отлично обрабатывается как в прохладном, так и в жарком виде.

Бериллиевая бронза

Это сплав, относящийся к группе дисперсионно-твердеющих металлов. Он обладает высочайшими механическими, физическими и упругими качествами. Бериллиевая бронза отличается высочайшим уровнем жаропрочности, коррозионной стойкости и повторяющейся прочности. Она устойчива к низкой температуре, не магнитится и не дает искрений при ударах. Закалка бериллиевых бронз осуществляется при температурах 750-790 градусов по Цельсию. Добавка кобальта, железа и никеля содействует при термообработке замедлению скорости фазовых перевоплощений, это значительно упрощает технологию старения и закалки. Не считая того, добавление никеля содействует увеличению температуры рекристаллизации, а марганец может поменять, пусть и не полностью, дорогостоящий бериллий. Обозначенные выше свойства бронзы позволяют использовать этот сплав при изготовлении пружин, пружинящих деталей, также мембран в часовой индустрии.

Сплав меди с марганцем

Такая бронза отличается особенными высочайшими механическими свойствами. Она обрабатывается давлением, как в прохладном, таки в жарком состоянии. Данный металл характеризуется завышенной жаропрочностью, также коррозионной стойкостью. Сплав меди с добавлением марганца отыскал обширное применение в топочной арматуре.

Кремниевая бронза

Это сплав, в состав которого заходит никель, пореже — марганец. Таковой металл отличается сверхвысокими механическими, антифрикционными и упругими качествами. При всем этом кремниевая бронза не теряет собственной пластичности в критериях низкой температуры. Сплав отлично паяется, обрабатывается давлением и при больших, и при низких температурах. Рассматриваемый металл не магнитится, не искрит при ударах. Этим разъясняется обширное применение бронзы (кремниевой) в морском кораблестроении при изготовлении антифрикционных деталей, подшипников, пружин, решеток, испарителей, сеток и направляющих втулок.

Литейные безоловянные сплавы

Данный вид бронз характеризуется неплохими коррозионными, антифрикционными качествами, также высочайшей прочностью. Они употребляются для производства деталей, которые эксплуатируются в особо томных критериях. Это, к примеру, зубчатые колеса, клапаны, втулки, шестерни для массивных турбин и кранов, черви, которые работают в спарке с упрочненными железными деталями, подшипники, работающие в критериях высочайшего давления и при ударных нагрузках.

Как сделать бронзу?

Изготовка этого металла нужно проводить в особых печах, используемых для выплавки медных сплавов. Шихту для бронзы можно составить из новых металлов либо же с добавлением вторичных отходов. Процесс плавки обычно производят под слоем флюса либо древесного угля.

Процесс с внедрением шихты из новых металлов происходит в определенной последовательности. Поначалу в очень нагретую печь загружается нужное количество флюса либо древесного угля. Потом туда помещают медь. Дождавшись ее расплавления, увеличивают температуру нагрева до 1170 градусов. После чего расплав нужно раскислить, зачем добавляют фосфористую медь. Этот процесс можно проводить в два приема: конкретно в печи, а потом в ковше. В таком случае добавка вводится в равных пропорциях. Дальше в расплав добавляют нагретые до 120 градусов нужные легирующие элементы. Тугоплавкие составляющие следует вводить в виде лигатур. Дальше расплавленная бронза (фото, приведенное ниже, показывает процесс выплавки) перемешивается до полного растворения всех добавленных веществ и греется до данной температуры. При выдаче приобретенного сплава из печи, перед разливкой, его нужно совсем раскислить остатком (50%) фосфористой меди. Это делается для высвобождения бронзы от окислов и увеличения жидкотекучести расплава.

Выплавка на базе обратных материалов

Для того чтоб сделать бронзу с внедрением вторичных металлов и отходов, плавку следует создавать в последующем порядке. Поначалу расплавляют медь и раскисляют ее фосфористыми добавками. Потом добавляют в расплав обратные материалы. После чего дожидаются полного расплавления металлов и вводят легирующие элементы в соответственной последовательности. В этом случае, если шихта состоит из малого количества незапятанной меди, следует поначалу расплавлять обратные металлы, а потом добавлять медь и легирующие элементы. Плавка проводится под слоем флюса либо древесного угля.

После расплавления шихты и нагрева ее до требуемой температуры проводится окончательное раскисление консистенции фосфористой медью. Дальше расплав накрывают сверху прокаленным углем или просушенным флюсом. Расход последнего составляет 2-3 процента от массы металла. Подогретый расплав выдерживается 20-30 минут, временами помешивается, а потом с его поверхности удаляется выделенный шлак. Все, бронза готова для литья. Для наилучшего снятия шлака в ковш можно добавить кварцевый песок, который сгущает его. Чтоб найти, готова ли бронза для разливки в формы, проводится особая технологическая проба. Излом такового эталона должен быть однородным и незапятнанным.

Дюралевая бронза

Это сплав меди и алюминия в качестве легирующего элемента. Процесс плавки данного металла значительно отличается от приведенных выше, что разъясняется хим особенностями вспомогательного компонента. Разглядим, как сделать бронзу с внедрением дюралевых легирующих компонент. При изготовлении этого вида сплава с внедрением обратных материалов в шихте операцию по раскислению фосфористыми компонентами не используют. Это разъясняется тем, что фосфор характеризуется наименьшим сродством к молекулам кислорода, чем алюминий. Также необходимо знать, что данный вид бронзы очень чувствителен к перегревам, потому температура не должна превосходить 1200 градусов. В перегретом же состоянии алюминий окисляется, и бронзовый сплав насыщается газами. Не считая того, окись, образованная при плавке такового вида бронзы, не восстанавливается методом прибавления раскислителей, и ее очень тяжело удалить из расплава. Окисная пленка имеет очень высшую температуру плавления, что значительно понижает жидкотекучесть бронзы и вызывает брак. Плавка проводится очень активно, на верхних границах температур нагрева. Не считая того, не следует задерживать готовый расплав в печи. При плавке дюралевой бронзы в качестве покрывающего слоя рекомендуется использовать флюс, который состоит на 50% из кальцинированной соды и на 50% из криолита.

Готовый расплав перед разливкой по формам рафинируют методом введения в него хлористого марганца или хлористого цинка (0,2-0,4% от общей массы шихты). После этой процедуры сплав следует выдержать 5 минут до полного прекращения газовыделения. После этого смесь доводят до требуемой температуры и разливают в формы.

С целью предупреждения ликвации в расплав бронзы с высочайшим содержанием свинцовых примесей (50-60%) рекомендуется добавлять 2-2,3% никеля в виде медноникелевых лигатур. Либо же в качестве флюсов нужно использовать сернокислую соль щелочных металлов. Никель, серебро, марганец, если они входят в состав бронзы, следует вводить в расплав до процедуры присадки олова. Не считая того, для улучшения свойства получаемого сплава ее время от времени видоизменят малозначительными добавками на базе тугоплавких металлов.

tipsboard.ru