Состав бронзы и латуни – химический состав, где используется, отличия от меди и бронзы

alexxlab | 28.11.2019 | 1 | Разное

Мир современных материалов - Медь и её сплавы. Бронза. Латунь

 Медь - относительно дешевый, мягкий, ковкий и пластичный металл с высокой электро- и теплопроводностью, легко поддающийся сварке и пайке, коррозионностойкий, имеющий достаточно высокие механические свойства. Прокаткой, волочением или прессованием из меди получают большое разнообразие электротехничес­ких изделий в виде проволоки и проводов, листов и лент, трубок, профилей для коллекторных пластин, шин и др. Высокая электропроводность меди обычно достигается тщательной элек­тролитической очисткой, позволяющей удалять Ag, Au, As, Sb и другие примеси. Для силового оборудова­ния используют электротехническую медь марок МО и M1. Особенно нежелательно присутствие в меди кислорода, при­водящего не только к снижению проводимости, но также к повышенной хрупкости.

По содержанию примесей различают следующие марки меди: М00 (99,99 % Cu), М0 (99,95 % Cu), M1 (99,9% Cu), М2 (99,7% Cu), МЗ (99,50% Cu).

Для придания меди улучшенных механических, технологических и других свойств ее легируют. Наиболее широко распространены сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, бериллием, кремнием, никелем, марганцем.

Сплавы меди по химическому составу подразделяют на бронзы, латуни и медно-никелевые сплавы.

Бронзы часто являются тройными или четверными сплавами, включающими кроме олова эле­менты из группы Р, Si, Mn, Zn, Al, Cd, Ni. Все бронзы по сравнению с медью имеют более высокие механические ха­рактеристики, но их удельное электрическое сопротивление в 2—20 раз выше, чем у электролитической меди. Свойства некоторых марок бронз приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Состав и свойства некоторых марок бронз

Марка бронзы

Содержание компонентов, %

Свойства

Sn

Zn

Ni

Pb

Р

Al

Fe

Be

σ, МПа

δ,%

HB

Оловянные литейные бронзы

Бр ОЦСН 3-7-5-1

2,5—4

6—9.5

0,5— 2

3—6

210

5

60

Бр ОЦС 3-12-5

2,5-3,5

8— 15

3—6

180

8

60

Бр ОЦС 5-5-5

4—6

4—6

4—6

150

6

60

Оловянные деформируемые бронзы

Бр ОФ 6,5-0,15

6—7

0,1-0,25

400

65

70

Бр ОЦС 4-4-2,5

3,5-4,5

3,5-4,5

1,5-3,5

350

40

60

Алюминиевые бронзы (литейные и деформируемые)

Бр А5

4—6

800

380

4

65

200
60

Бр АЖ 9-4Л

8—10

2-4

550

5

40

160-200

110

Бериллиевые бронзы

Бр Б 2,5

0,2-0,5

2,3
2,6

560
1300

30

Бр БНТ-1,7

0,10—0,25*

0,2-0,4

1.8
1.85

420
1150

50
72

 

 Примечания к таблице:

*- Указано содержание титана.

** - В числителе – значение для твердой бронзы, в знаменателе – для мягкой; для марки Бр Б 2,5 в числителе – значение для закаленной бронзы, в знаменателе – для закаленной и облагороженной.

σ - условный предел прочности;

δ - относительное удлинение;

HB– число Бриннеля.

 

             Латуни - это двойные или многокомпонентные сплавы меди, содержащие 15—40% цинка. Добавки Mn, Ni, Al вводят для повышения прочности, коррозионной стойкости, износостойкости. Латуни отличают высокие механические и технологические характеристики. Свойства некоторых марок латуней приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Состав и свойства некоторых марок латуней.

 

Марка латуни

Содержание компонента,%

Свойства

Cu

Mn

Fe

Sn

РЬ

Al

σ, МПа

δ,%

HB

Двойные (простые) деформируемые латуни

Л 96

95-97

0,1

-

-

0,03

-

450
240

2

50

137

59

Л 90

88-91

-

-

-

-

-

480
260

4
45

136

53

Л 85

84-86

0,1

-

-

0,03

-

550
280

4
45

126
54

Многокомпонентные (легированные) деформируемые латуни

ЛАЖ 60-1-1

58-61

0,75-1,5

0,1-0,6

-

0,4

-

750
450

8
45

150

75

ЛМцА 57-3-1

58-58,5

1

2,5-3,5

-

0,2

-

700
550

3

25

117
115

ЛО 60-1

59-61

0,1

-

1,0... 1,1

0,3

-

670
370

4
45

-

ЛС 74-3

72-75

0,1

-

-

-

650
350

4

45

-

60

Многокомпонентные (легированные) литейные латуни

ЛК 80-3Л

79-81

0,6

1

0,3

0,5

0.1

250-350
300-500

20

105

ЛМцОС 58-2-2-2

56-60

0,8

-

1,5-2,5

1,5-2,5

0,3

300
500

6

95

ЛМцЖ 52-4-1

50-55

0,5-1,5

4-5

0,5

0,5

0,5

500
600

20

120

ЛС 59-1Л

57-61

0,8

-

-

0,8-1,9

-

200

40

85

 

worldofmaterials.ru

6. Сплавы на основе меди. Латуни и бронзы: маркировка, термическая обработка, применение.

Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку. Плотность меди 8,94 г/см3, температура плавления 1083oС.

Характерным свойством меди является ее высокая электропроводность, поэтому она находит широкое применение в электротехнике. Технически чистая медь маркируется: М00 (99,99 % Cu), М0 (99,95 % Cu), М2, М3 и М4 (99 % Cu).

Механические свойства меди относительно низкие: предел прочности составляет 150…200 МПа, относительное удлинение – 15…25 %. Поэтому в качестве конструкционного материала медь применяется редко. Повышение механических свойств достигается созданием различных сплавов на основе меди.

Различают две группы медных сплавов: латуни – сплавы меди с цинком, бронзы – сплавы меди с другими (кроме цинка) элементами.

 

Латуни. 

Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. Повышение содержания цинка до 45 % приводит к увеличению предела прочности до 450 МПа. Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка около 37 %.

При сплавлении меди с цинком образуется ряд твердых растворов (рис.21.2).

Рис.21.2. Диаграмма состояния медь – цинк

 

Из диаграммы состояния медь – цинк видно, что в зависимости от состава имеются однофазные латуни, состоящие из – твердого раствора, и двухфазные () – латуни.

По способу изготовления изделий различают латуни деформируемые и литейные.

Деформируемые латуни маркируются буквой Л, за которой следует число, показывающее содержание меди в процентах, например в латуни Л62 содержится 62 % меди и 38 % цинка. Если кроме меди и цинка, имеются другие элементы, то ставятся их начальные буквы ( О – олово, С – свинец, Ж – железо, Ф – фосфор, Мц – марганец, А – алюминий, Ц – цинк). Количество этих элементов обозначается соответствующими цифрами после числа, показывающего содержание меди, например, сплав ЛАЖ60-1-1 содержит 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа и 38 % цинка.

Однофазные – латуни используются для изготовления деталей деформированием в холодном состоянии. Изготавливают ленты, гильзы патронов, радиаторные трубки, проволоку.

Для изготовления деталей деформированием при температуре выше 500oС используют () – латуни. Из двухфазных латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей механической обработкой изготавливают детали. Обрабатываемость резанием улучшается присадкой в состав латуни свинца, например, латунь марки ЛС59-1, которую называют “автоматной латунью”.

Латуни имеют хорошую коррозионную стойкость, которую можно повысить дополнительно присадкой олова. Латунь ЛО70-1 стойка против коррозии в морской воде и называется “морской латунью“.

Добавка никеля и железа повышает механическую прочность до 550 МПа.

Литейные латуни также маркируются буквой Л, После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23 % цинка, 6 % алюминия, 3 % железа, 2 % марганца.. Наилучшей жидкотекучестью обладает латунь марки ЛЦ16К4. К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц. Литейные латуни не склонны к ликвации, имеют сосредоточенную усадку, отливки получаются с высокой плотностью.

Латуни являются хорошим материалом для конструкций, работающих при отрицательных температурах.

 

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

Химический состав медных сплавов, характеристики

Во многих отраслях промышленности широко используются различные сплавы на основе меди, подразделяющиеся на бронзы и латуни. Бронзами называют медные сплавы, в которых основными легирующими компонентами являются: олово, алюминий, марганец, кремний, бериллий, железо и другие элементы. Название бронзы дается по основному легирующему компоненту. Изготавливают бронзы оловянные, в которых преобладающим легирующим компонентом является олово, и безоловянные (специальные) – сплав меди с алюминием, железом, марганцем, никелем и др. Химический состав оловянных литейных бронз должен соответствовать ГОСТ 613-79, безоловянных – ГОСТ 493-79.

Химический состав литейных бронз по ГОСТ 493-79, 613-79
МаркаОсновные компонентыПримеси, не более
ОловоЦинкСвинецАлюминийЖелезоПрочиеМедь
SnZnPbAlFeCu
БрО5Ц5С54-64-64-6---Остальное1,3
БрО8C127-9-11-13--Никель < 2,00,75
БрО8C217-9-19-23--Никель < 2,00,75
БрО10Ф19-11----Фосфор 0,4 – 1,11
БрА9Ж3л---8-10,52-4-2,7
БрА10Ж3Мц2---9-112-4Марганец 1,0 – 3,01
БрА10Ж4Н4л---9,5-113,5-5,5Никель 3,5 – 5,51,5

Прочность и твердость бронз увеличивается с возрастанием содержания упрочняющих легирующих элементов.

Латуни представляют собой сплав меди с цинком, в котором могут содержаться также и другие элементы (кремний, алюминий, железо, марганец, свинец).

Химический состав литейных латуней по ГОСТ 17711-80
МаркаОсновные компонентыПримеси, не более
МедьАлюминийЖелезоМарганецСвинецRäniЦинк
CuAlFeMnPbSiZn
ЛЦ38Мц2С257-60--1,5-2,51,5-2,5-Остальное2,2
ЛЦ30А366-682-3----"2,6
ЛЦ23А6Ж3Мц264-684-72-41,5-3,0--"1,8
ЛЦ16К478-81----3,0-4,5"2,5
ЛЦ14К3С377-81---2-42,5-4,5"2,3

Физико-механические и технологические свойства медных сплавов

Основное преимущество медных сплавов состоит в том, что они обладают высокой коррозионной стойкостью, тепло- и электропроводностью, хорошим сопротивлением износу, низким коэффициентом трения, хорошей притираемостью в паре с другими более твердыми материалами, хорошо работают при отрицательных температурах до -250С.

Из литейных оловянных бронз получают главным образом литые детали, работающие под давлением или в условиях трения.

Литейные безоловянные бронзы отличаются высокой прочностью и хорошими антифрикционными и коррозионными свойствами, а так же обладают рядом специальных свойств – высокими электропроводностью, теплопроводностью и паростойкостью. Применяются при изготовлении деталей, работающих в особо тяжелых условиях (зубчатые колеса, втулки, клапаны, шестерни для сверхмощных кранов и мощных турбин, червяки, работающие в паре с азотированными или цементированными сталями, подшипники, работающие при высоких удельных давлениях и ударных нагрузках). Благодаря особым свойствам (большая объемная усадка, повышенная окисляемость при плавлении и заливке) эти бронзы применяются главным образом для литья деталей простых форм.

Наибольшее распространение из безоловянных бронз получили алюминиевые бронзы. Они имеют хорошую коррозионную стойкость в пресной и соленой воде, хорошо противостоят разрушению в условиях кавитации, обладают меньшим, чем оловянные бронзы, антифрикционным износом.

Физико-механические и технологические свойства литейных бронз
МаркаСпособ литьяВременное сопротив- ление σВ, МПа (кгс/мм2)Относительное удлинение после разрыва δS, %Твердость по Бринеллю НВ, МПа (кгс/мм2)Плот- ность г/см3Коэффициент тренияТемп. заливки С°
Не менееСо смазкойБез смазки
БрО5Ц5С5Песчаные формы147,0 (15)6588(60)8,820,00930,151150 – 1200
В кокиль176,2 (16)4588(60)8,84
БрО8C12Песчаные формы147,0 (15)5588(60)9,10,0050,11000 – 1040
В кокиль147,0 (15)5637(65)
БрО8C21Песчаные формы147,0 (15)5392(40)9,30,0050,11000 – 1040
БрО10Ф1Песчаные формы215,5 (22)3784(80)8,580,0080,11050 – 1150
В кокиль245,0 (25)3882(90)8,76
БрА9Ж3лПесчаные формы392,0 (40)10980(100)7,50,0540,181120 – 1200
В кокиль490,0 (50)12980(100)
БрА10Ж3Мц2Песчаные формы392,0 (40)10980(100)7,50,0630,191120 – 1200
В кокиль490,0 (50)121176(120)
Центро- бежный490,0 (50)121176(120)
БрА10Ж4Н4лПесчаные формы 51568(160)8,20,120,231120 – 1240
В кокиль587,0 (60)61668(170)
Центробеж - ный 51568(160)

*Для бронз всех марок характерны невысокая горячеломкость, высокая герметичность, средняя склонность к газонасышению и высокая коррозионная стойкость; рабочие температуры 280 – 286С .

Латуням присущи все положительные свойства меди и других медных сплавов – высокая электропроводность и теплопроводность при более высокой прочности. Механические свойства отливок из латуней в значительной степени зависят от способа литья. Лучшими механическими свойствами обладают отливки, полученные литьем в кокиль.

Физико-механические и технологические свойства литейных латуней
МаркаСпособ литьяВременное сопротив- ление σВ, МПа (кгс/мм2)Относит. удлинение после разрыва, δS, %Тверд. по Бринеллю НВ, МПа (кгс/мм2)Плотность, г/см3Sulamis- temp. С°Темп. заливки С°Коэффициент тренияЛитей- ная усадка, %
Не менееСо смазкойБез смазки
ЛЦ38Мц2С2Песчаные формы245 (25)15808,5880940- 10800,0160,241,8
В кокиль343 (35)10851,5-1,6
ЛЦ30А3Песчаные формы294 (30)12808,59951055- 1155--1,55
В кокиль392 (40)1590
ЛЦ23А6Ж3Мц2Песчаные формы686 (70)71608,5900960- 1080--1,8
В кокиль  
Центробеж.705 (72)165
ЛЦ16К4Песчаные формы294 (30)151008,5900960- 10800,010,191,7
В кокиль343 (35)110
ЛЦ14К3С3Песчаные формы245 (25)7908,6909970- 10900,0090,151,7

По механическим свойствам ряд многокомпонентных латуней превосходит оловянные бронзы и почти не уступает безоловянным бронзам (например, алюминиевым). Отливки из латуней имеют более однородные свойства в разных сечениях по сравнению с отливками из оловянных бронз. Латуни дешевле большинства литейных бронз. Литейные латуни применяют для изготовления фасонных отливок, которые нельзя выполнить или невыгодно изготовлять из деформированных полуфабрикатов. Для фасонного литья применяют сложнолегированные латуни; простые латуни используются сравнительно редко. Отливки из литейных латуней обладают высокой герметичностью и способны выдерживать давление до 30 – 40 Мпа.

Наверх 

www.ticronik.ee

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о