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.
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.
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.
БРОНЗОВЫЙ НОЖ. Литье бронзы.
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.
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.
Инвестиции в Антиквариат ( Ч. 21 Медь, латунь, бронза )
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
Источник: brb2.ru
Что такое оловянная бронза?
Оловянная бронза — это бронза с оловом в качестве основного легирующего элемента. Содержание олова обычно составляет от 3 до 14%. Оно в основном используется для изготовления упругих элементов и износостойких деталей.
Добавление свинца в оловянную бронзу может улучшить обрабатываемость и износостойкость, а добавление цинка может улучшить характеристики литья. Этот сплав имеет высокие механические свойства, противоизносные свойства и коррозионную стойкость, простую обработку резанием, хорошие свойства пайки и сварки, малый коэффициент усадки и немагнитность. Оловянная бронза обладает высокой прочностью, стойкостью к коррозии и отличными литейными свойствами и уже давно широко используется в различных отраслях промышленности.
Бронзовая история
Еще в 3000 году до нашей эры люди начали производить и использовать медь. Однако предметы, изготовленные из плавки меди, слишком мягкие, легко гнутся и быстро тускнеют. Затем было обнаружено, что олово смешивали с медью, чтобы получить сплав медь-олово-бронза.
Бронзовые устройства намного легче плавить и изготавливать, чем чистую медь, и тверже, чем чистая медь (если значение твердости олова установлено на 5, то твердость меди составляет 30, а твердость бронзы — от 100 до 150), исторически сложилось так, что назвал этот период Бронзовым веком.
Работа периода Сражающихся царств в Китае «Чжоу Ли · Дунгуань · Гурэн» обобщила опыт плавки бронзы, рассказывая о различных пропорциях меди и олова, используемых в различных бронзовых отливках. Это показывает, что более 3000 лет назад китайские рабочие осознали, что бронза для разного назначения требует разных свойств, и пропорции металлических компонентов, используемых для литья бронзы, также должны быть разными.
Бронза тверда, легко плавится, хорошо отливается и устойчива на воздухе, поэтому даже в железном веке после бронзового века она не потеряла своей потребительской ценности. Например, около 280 г. до н.э. бронзовый бог солнца, стоящий в порту Родоса на острове Родос в Европейском Эгейском море, был 46 метров в высоту, а его пальцы были выше роста взрослого человека.
Классификация оловянной бронзы
Промышленная оловянная бронза Оловянная бронза — важный медный сплав, используемый в промышленности. Для улучшения литейных, механических и износостойких свойств, а также экономии олова в оловянную бронзу добавляют такие легирующие элементы, как фосфор, цинк, свинец и т. Д. Таким образом, оловянную бронзу можно разделить на три типа: оловянно-фосфорную, оловянно-цинковую и оловянно-цинково-свинцовую.
Оловянная фосфористая бронза
Фосфор является хорошим раскислителем медных сплавов, который может повысить текучесть сплава, улучшить технологические и механические свойства оловянной бронзы, но повысить степень обратной сегрегации.
Фосфорсодержащая оловянная бронза — известный эластичный материал, при обработке которого необходимо контролировать размер зерен перед холодной обработкой и низкотемпературным отжигом после обработки. Прочность, модуль упругости и усталостная прочность материалов с мелкозернистой обработкой выше, чем у материалов с крупнозернистой обработкой, но пластичность ниже. Холоднодеформированный материал отжигается при низкой температуре 200-260 ° C в течение 1-2 часов для получения эффекта упрочнения при отжиге, который может дополнительно улучшить прочность, пластичность, предел упругости и модуль упругости продукта, а также повысить его прочность. стабильность эластичности.
В национальные стандарты Китая включены в общей сложности 4 марки фосфорной оловянной бронзы.
Сплав QSn6.5-0.1 в основном используется для изготовления упругих элементов, особенно пружинных контактных пластин с хорошей электропроводностью, износостойких деталей и антимагнитных элементов в приборах и счетчиках и т.д .;
Сплав Qsn6,5-0,4 в основном используется в бумажной, химической и пищевой промышленности для изготовления металлических сеток, а также для изготовления износостойких и пружинных деталей;
Сплав QSn7-0.2 используется для деталей, которые выдерживают трение при средней нагрузке и скорости скольжения, таких как подшипники, втулки, турбины и т. Д., А также может использоваться для изготовления упругих компонентов и других механических и электрических деталей;
Сплав QSn4-0.3 используется для изготовления различных труб в манометрах в качестве чувствительных компонентов и называется манометрической бронзой.
Олово цинковая бронза
Большое количество цинка растворено в медно-оловянном сплаве, и количество цинка, добавленного в кованую оловянную бронзу, обычно не превышает 4%. Цинк может улучшить текучесть сплава, сузить диапазон температур кристаллизации и уменьшить обратную сегрегацию.
Марка оловянно-цинковой бронзы, указанная в текущем национальном стандарте Китая, — QSn4-3, которая обладает хорошей эластичностью, износостойкостью и диамагнетизмом. Она может подвергаться прессованию в холодных и горячих условиях, легко сваривается и паяется, а также имеет хорошие характеристики. Обрабатываемость., Обладает хорошей коррозионной стойкостью в атмосфере, пресной и морской воде. Используется для различных эластичных деталей и трубопроводной арматуры, химического оборудования, износостойких деталей и антимагнитных деталей и т. д.
Олово цинк свинцовая бронза
Свинец фактически не растворяется в сплаве медь-олово. Он распределяется по дендритам в виде однофазных черных включений. Распределение свинца в слитке непросто сделать равномерным, обычно добавление небольшого количества никеля может улучшить его распределение и улучшить структуру. Свинец снижает коэффициент трения оловянной бронзы, улучшает износостойкость и обрабатываемость, но немного снижает механические свойства.
В сплав медь-олово-свинец часто добавляют от 3% до 5% цинка для дальнейшего улучшения механических свойств.
Добавление 0,02% ～ 0,1% циркония или 0,02% ～ 0,1% бора, особенно добавление 0,02% ～ 0,2% редкоземельных элементов, может измельчить частицы свинца и сделать их равномерно распределенными, чтобы улучшить структуру, литье и механику содержащих свинец исполнение из оловянной бронзы.
Олово-цинк-свинцовая бронза, указанная в действующих национальных стандартах Китая, имеет две марки, QSn4-4-2.5 и QSn4-4-4, которые обладают высокой износостойкостью и простотой обработки резанием. Они в основном используются в виде пластин и полосы для автомобилей и тракторов. Авиационная и машиностроительная промышленность, производство втулок и вкладышей подшипников, известных как автомобильная бронза.
Применение оловянной бронзы
Медь — это цветной металл, тесно связанный с людьми. Она широко используется в электротехнике, легкой промышленности, машиностроении, строительстве, национальной оборонной промышленности и других областях. По потреблению цветных металлов она уступает только алюминию. .
Оловянная бронза — это сплав цветных металлов с наименьшей степенью усадки отливок, который используется для изготовления отливок сложной формы, четких контуров и низких требований к герметичности. Оловянная бронза очень устойчива к коррозии в атмосфере, морской воде, пресной воде и паре и широко используется в паровых котлах и деталях морских судов. Фосфорсодержащая оловянная бронза обладает хорошими механическими свойствами и может использоваться в качестве износостойких и упругих деталей высокоточных станков. Свинцовая оловянная бронза часто используется в качестве износостойких деталей и подшипников скольжения. Цинково-оловянная бронза может применяться в качестве герметичных отливок.
Оловянная бронза наиболее широко используется в электротехнической и электронной промышленности, на нее приходится более половины общего потребления.
- Используется для различных кабелей и проводов, двигателей и трансформаторов, переключателей и печатных плат.
- При производстве машин и транспортных средств он используется для производства промышленных клапанов и принадлежностей, счетчиков, подшипников скольжения, форм, теплообменников, насосов и т. Д.
- Он широко используется в химической промышленности для производства вакуумных емкостей, дистилляторов, пивоварен и т. Д.
- Он используется в оборонной промышленности для производства пуль, гильз, деталей оружия и т. Д. На каждые 3 миллиона произведенных пуль требуется 130–140 тонн меди.
- В строительной отрасли он используется в качестве различных труб, трубопроводной арматуры, декоративных приспособлений и т. Д.
Tags
Источник: www.winlandmetal.com
Оловянные бронзы
Оловянные бронзы обычно содержат до 12% олова. Диаграмма состоя ния сплавов системы Cu — Sn ( точнее, часть диаграммы ) приведена на рисунке 2.4, а, а влияние концентрации олова на механические свойства оловянных бронз — на рис. 2.4, б.
В этой системе могут присутствовать следующие твердые фазы:
— — твердый раствор олова в меди;
— -фаза — промежуточная фаза переменного состава на базе электронного соединения Cu 5 Sn ( n = 3 / 2);
— -фаза — промежуточная фаза переменного состава на базе электронного соединения Cu 31 Sn 8 ( n = 21 / 13);
— -фаза — электронное соединение Cu 3 Sn ( n = 7 / 4);
— -фаза — твердый раствор на базе соединения, точный стехиометрический состав которого пока не установлен;
Рисунок 2.4 — Участок диаграммы состояния сплавов системы Cu — Sn
(а) и влияние концентрации олова на механические свойст-
ва оловянных бронз (б)
— -фаза — соединение состава (приблизительно) Cu 20 Sn 6 ;
— -фаза — соединение состава Cu 6 Sn 5 .
Предельная растворимость олова в меди соответствует 15,8%. Однако, сплавы этой системы характеризуются склонностью к неравновесной кристаллизации и к значительной дендритной ликвации. Поэтому лишь бронзы, содержащие до 5-7% олова, кристаллизуются в реальных условиях охлаждения с образованием однофазной структуры ( — твердый раствор). При дальнейшем охлаждении сплава -фаза выделяется лишь в условиях очень медленного охлаждения. В реальных условиях охлаждения эта фаза не выделяется и сплав остается однофазным.
В промышленных же сплавах с более высокой концентрацией олова процесс кристаллизации происходит в два этапа:
1) кристаллизация твердого раствора из жидкости;
2) перитектическая кристаллизация Ж + при переохлаждени ниже
При дальнейшем охлаждении ниже 586°С происходит эвтектоидное превращение эвтектоид, а при переохлаждении ниже 520°С -фаза распадается по эвтектоидной реакции на эвтектоид ( + ). При последующем охлаждении ниже примерно 350°С в системе возможно еще одно эвтектоидное превращение: ) эвтектоид, в результате которого может образоваться новая фаза ( ). Однако, даже при медленном охлаждении такое превращение в реальных условиях не происходит и -фаза не образуется. Таким образом, фазовый состав двухфазных оловянных бронз при комнатной температуре: + . В структуре такой бронзы будут наблюдаться кристаллы -твердого раствора и участки эвтектоида ( + ). Эвтектоид образуется в участках, обогащенных оловом.
Оловянные бронзы дополнительно легируют Zn, Pb, Ni, P. Для экономии олова в бронзы добавляют 2-25% цинка. В таком количестве цинк полностью растворяется в — твердом растворе, что способствует повышению механических свойств сплава. Цинк улучшает жидкотекучесть оловянных бронз, плотность отливок, способность к сварке и пайке.
Свинец повышает антифрикционные свойства и улучшает обрабатываемость резанием. Фосфор, являясь раскислителем оловянных бронз, повышает их жидкотекучесть, износостойкость (появляются твердые включения фосфида меди Cu 3 P ), прочностные характеристики и выносливость бронз. Никель способствует измельчению структуры и повышению механических свойств бронз. Механические свойства ряда оловянных бронз приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 — Механические свойства оловянных бронз
Источник: tsvetmet.wordpress.com