Сплав состав бронза: Бронза — состав, свойства, применение бронзы и сплавов

alexxlab | 01.12.1986 | 0 | Разное

состав сплава. Химический состав бронзы

Многие люди знают о бронзе лишь то, что из нее отливают скульптуры и памятники. На самом деле, этот металл обделен народным вниманием незаслуженно. Ведь не зря в истории человечества был даже бронзовый век – целая эпоха, на протяжении которой сплав занимал доминирующее положение. Это один из немногих материалов, использующихся как в промышленности, так и в искусстве. Качества, которыми обладает сплав меди с оловом, являются просто незаменимыми во многих отраслях производства. Ее используют при изготовлении орудий, в машиностроении, отливании церковных колоколов и так далее. При этом сегодня насчитывается большое количество марок металла, каждая из которых обладает определенными, заранее смоделированными свойствами.

Применение бронзы в прошлом

Первые упоминания о сплаве меди и олова датированы IV тысячелетием до нашей эры. Именно этот технологический прорыв, как считают историки, позволил цивилизации Месопотамии занять в то время лидирующее положение. Археологические раскопки, проводимые в Южном Иране, свидетельствуют о повсеместном использовании бронзы для изготовления наконечников стрел, кинжалов, копий, топоров, мечей. Среди находок встречаются даже предметы интерьера, например, мебель и зеркала, а также кувшины, амфоры, вазы и тарелки. Для чеканки древних монет и изготовления украшений применялся этот же сплав.

Бронза в средние века начинает активно использоваться в Европе. Из нее изготовляют такие массивные предметы, как пушки и церковные купола. В более поздний период, с развитием машиностроения, столь универсальный металл тоже не остался незамеченным. Его по достоинству оценили, главным образом, за антифрикционные и антикоррозийные свойства. Вместе с тем необходимо отметить, что материал, используемый раньше, несколько отличался от того, которым сегодня является бронза. Состав сплава содержал множество второстепенных примесей, значительно ухудшающих его качество.

Химический состав современной бронзы

Сегодня в материаловедении бронзой называют сплав двух металлов: меди и олова, которые могут использоваться в самых разных пропорциях. Для придания металлу заданных качеств к этой паре могут добавляться цинк, фосфор, магний, свинец и кремний. Присутствие случайных примесей при помощи современных технологий практически сведено к нулю.

В большинстве случаев приемлемым считается соотношение меди с оловом в пропорциях 85 на 15 процентов. Уменьшение доли второго компонента ниже указанной отметки порождает целый ряд проблем, основной из которых является ликвация. Данным термином металлурги называют процесс расслоения сплава и его неравномерное застывание.

Влияние цвета сплава на его качество

Знающие люди могут много узнать о материале, лишь посмотрев на цвет, которым обладает бронза. Состав непосредственно влияет на этот параметр. Как нетрудно догадаться, красный оттенок сплаву придает медь. Поэтому уменьшение ее процентного соотношения в пользу других компонентов будет означать постепенный переход цвета к более тусклым тонам.

При обычном балансе составляющих (85% меди) бронза отливает желтизной. Такую ее разновидность можно встретить чаще всего. Белый сплав получается после доведения соотношения до пропорции 50:50. А вот чтобы бронза стала серой, необходимо уменьшить количество меди до 35%.

Что касается изменения практических характеристик сплава при экспериментировании с его составом, то здесь ситуация следующая. Ковкость материала будет напрямую зависеть от содержания в нем олова. Чем его меньше, тем более податливой будет бронза, но данное утверждение верно только до определенного предела. Так, при достижении отметки в 50% сплав вновь становится мягким.

Бронза в искусстве

Прочный и долговечный материал, обладающий при этом достаточно низкой температурой плавления и хорошей ковкостью, не мог не заинтересовать творческих людей, в частности скульпторов. Уже в V-IV веках до нашей эры в Греции была отработана до мельчайших деталей технология изготовления бронзовых статуй, которая актуальна и сегодня.

Заключается она в том, что изваяние из огнестойкого материала первоначально заменяется воском, который непосредственно при литье уничтожается. Для этого по рисунку сначала должна быть изготовлена гипсовая модель, а после форма для отливки. Восковое содержание при воздействии температуры попросту плавится, и его место занимает бронза, которая остывает и затвердевает. После чего ее остается только обработать и довести до совершенства.

Артиллерийский металл

Для изготовления пушек, а в дальнейшем и другой военной техники, всегда использовалась бронза. Состав сплава, который применяется для этих целей, как правило, содержит 90% меди и лишь 10% олова.

Это связано с тем, что материал для орудий должен быть очень прочным и обладать повышенным сопротивлением разрыву. Такими качествами обладает марка бронзы БрАЖМц10-3-1.5. Помимо основных компонентов, в ее составе содержится 1-2% марганца, что повышает антифрикционные и температурные характеристики.

Изготовление церковных колоколов

Колокольный звон обязан быть мелодичным, а его звук должен радовать слух на большом расстоянии. Как ни странно, но бронза обладает такими музыкальными талантами. Для улучшения звучания колокола его изготовляют из сплава с повышенным содержанием олова (от 20 до 22%). Иногда в него также добавляют немного серебра. Марки бронзы, которые используют при изготовлении колоколов и других ударных инструментов, для практического применения в других отраслях абсолютно непригодны. Это связано с тем, что такой сплав обладает мелкозернистой структурой и повышенной хрупкостью.

Фосфорная и алюминиевая бронза

Впервые сплав, состоящий из 90% меди, 9% олова и 1% фосфора был применен Кюнцелем в 1871 году. Он был назван фосфорной бронзой, а нашел свое применение материал главным образом в машиностроении. Из него отливаются различные детали машин, которые подвержены повышенному трению. Фосфор необходим для увеличения упругости и повышения антикоррозийных свойств. Главным достоинством этого металла является то, что он идеально заполняет любые углубления при отливке.

Алюминиевая бронза, состав которой отличается повышенным содержанием меди (до 95%), по внешнему виду очень похожа на золото. Кроме красоты, она имеет и ряд других неоспоримых преимуществ. Так, например, добавление 5% алюминия позволяет сплаву выдерживать длительное время воздействие агрессивной среды, такой как повышенная кислотность.

Как материал для изготовления различных частей машин, данный металл практически повсеместно вытеснил фосфорную бронзу на бумажных фабриках и в пороховом производстве из-за более высокого противодействия разрыву.

Кремниевая и марганцевая бронза

Кремний добавляют в сплав для повышения электропроводности. Это ее качество используется при производстве телефонных проводов. Эталонный состав кремниевой бронзы выглядит следующим образом: 97,12% меди, 1,14% олова, 0,05% кремния.

Самым сложным процессом получения может похвастаться сплав с содержанием марганца. Вся процедура проходит в несколько этапов. Сначала ферроманган добавляют в расплавленную медь. Затем, выдержав заданный температурный режим, добавляется олово, а при необходимости цинк. Английская фирма Bronce Company изготовляет несколько сортов марганцевой бронзы, обладающей различной вязкостью и твердостью. Применяться подобный сплав может практически во всех отраслях производства.

Бронзы оловянные, обрабатываемые давлением: состав и свойства

Химический состав

Оловянные бронзы определяются как медные сплавы с оловом и меднооловянные сплавы с добавками фосфора, цинка, свинца, никеля. ГОСТ 5017-74 регламентирует девять марок деформируемых оловянных бронз, которые содержат 2—8% олова и добавки фосфора, цинка и свинца. В США используют большее количество марок деформируемых оловянных бронз. От сплавов ГОСТ 5017-74 они отличаются большим диапазоном по содержанию олова в 1—10% и имеется четыре марки оловянно-никелевых бронз (С72500, С72650, С72700, С72900) с высоким содержанием никеля.

Основные легирующие элементы ГОСТ 5017 – 74

Марка		Химический состав, %
		Компоненты
По ГОСТ	По СТ СЭВ 376 – 76	Олово	Фосфор	Цинк	Никель	Свинец	Медь
БрОФ 8,0 – 0,3	–	7,5 – 8,5	0,26 – 0,35	–	0,10 – 0,20	–	Ост.
БрОФ 7 – 0,2	CuSn 8	7,0 – 8,0	0,10 – 0,25	–	–	–	Ост.
БрОФ 6,5 – 0,4	–	6,0 – 7,0	0,26 – 0,40	–	–	–	Ост.
БрОФ 6,5 – 0,15	CuSn 6	6,0 – 7,0	0,40 – 0,25	–	0,10 – 0,20	–	Ост.
БрОФ 4 – 0,25	CnSn 4	3,5 – 4,0	0,20 – 0,30	–	–	–	Ост.
БрОФ 2 – 0,25	CuSn 2	3,0 – 5,0	0,02 – 0,3	–	–	–	Ост.
БрОЦ 4 – 3	CuSn 4Zn 3	3,5 – 4,0	–	2,7 – 3,3	–	–	Ост.
БрОЦС 4 – 4 – 2,5	CuSn 4Zn 4Pb 3	3,0 – 5,0	–	3,0 – 5,0	–	1,5 – 3,5	Ост.
БрОЦС 4 – 4 – 4	CuSn 4Zn 4Pb 4	3,0 – 5,0	–	3,0 – 5,0	–	3,5 – 4,5	Ост.

Примесные элементы и примерное назначение по ГОСТ 5017-74

Марки		Химический состав, %									Пример­ное назна­чение
По ГОСТ	По СТ СЭВ 376 – 76	Примеси, не более
		Fe	Pb	Sb	Bi	Al	Si	P	Zn	Всего
БрОФ 8,0 – 0,3	–	0,02	0,02	0,002	0,002	0,002	0,002	–	0,03	0,1	Проволока применяемая в целлюлозно-бумажной промышленности для изготовления сеток
БрОФ 7 – 0,2	CuSn 8	0,02	0,02	0,002	0,002	0,002	0,002	–		0,1	Прутки, применяемые в различных отраслях промышленности
БрОФ 6,5 – 0,4	–	0,02	0,02	0,002	0,002	0,002	0,002	–	0,03	0,1	Проволока, применяемая в целлюлозно-бумажной промышленности для изготовления сеток, а также для пружин, деталей, лент и полос, применяемых в машиностроении
БрОФ 6,5 – 0,15	CuSn 6	0,05	0,02	0,002	0,002	0,002	0,002	–	–	0,1	Ленты, полосы, прутки, применяемые в машиностроении, подшипниковые детали трубозаготовки для изготовления биметаллических сталебронозовых втулок
БрОФ 4 – 0,25	CnSn 4	0,02	0,02	0,002	0,002	0,002	0,002	–	–	0,1	Трубки, применяемые в аппаратостроении и для контрольно-измерительных приборов
БрОФ 2 – 0,25	CuSn2	0,05	0,03	–	–	–	–	–	0,03	0,3	Винты, ленты для гибких шлангом, токопроводящие детали, присадочный материал для сварки
БрОЦ 4 – 3	CuSn4Zn3	0,05	0,02	0,002	0,002	0,002	0,002	0,03	–	0,2	Ленты, полосы, прутки, применяемые в электротехнике, машиностроении, проволока для пружин и аппаратуры химической промышленности
БрОЦС 4 – 4 – 2,5	CuSn4Zn4Pb3	0,05	–	0,002	0,002	0,002	–	0,03	–	0,2	Ленты полосы, применяемые для прокладок во втулках и подшипниках
БрОЦС 4 – 4 – 4	CuSn4Zn4Pb4	0,05	–	0,002	0,002	0,002	–	0,03	–	0,2	Ленты и полосы для прокладок во втулках и подшипниках

Химический состав (в %, остальное Сu) оловянных бронз по ASTM США

Марка	Основные компоненты					Примеси, не более	Полуфабрикаты и области применения
	Sn	Р	Zn	РЬ	Ni
С50500	1,0 – 1,7	0,03 – 0,35	<0,3	<0,05	–	0,10 Fe	Листы, ленты
С51000	4,2 – 5,8	0,03 – 0,35	<0,3	<0,05	<0,3	0,05 Fe; 0,002 Sb; 0,002 Bi; 0,002 Si; 0,002 Al; Σ 0,1	Прутки, стержни, профили, листы и полосы
С51100	3,5 – 4,9	0,03 – 0. 35	–	<0,02	–	0,02 Fe; 0,002 Sb; 0,002 Bi; 0,002 Si; 0,002 Al; Σ 0,1	Прутки, стержни, профили, плиты, листы и полосы
С52400	9,0 – 11,0	0,03 – 0,35	<0,20	<0,05	–	0,10 Fe	Прутки, полосы
С52100	7,0 – 9,0	0,03 – 0,35	<0,20	<0,05	–	0,10 Fe	Прутки, стержни, профили, листы и полосы для пружин
С53200	4Д..5.5	0,01 – 0,35	<0,20	2,5 – 4,0	–	0,10 Fe	Прутки, стержни, профили, плиты, листы и полосы
С54400	3.5 – 4,5	0,01 – 0,50	1,5 – 4,5	3,4 – 4,5	–	0,10 Fe
С72500	1,8 – 2,8	–	<0,5	<0,05	8,5 – 10,5	0,6 Fe; 0,2 Mn	Пластины, листы, полосы, прутки
С72650	4,5 – 5,5	–	<0,2	< 0,01	7,0 – 8,0	0,50 Fe; 0,10 Mn	Ленты
С72700	5,5 – 6,5	–	<0,5	<0,02	8,5 – 9,5	0,50 Fe, 0,30 Mn; 0,10 Nb; 0,15 Mg
С72900	7,5 – 8,5	–	–	<0,02	14,5 – 15,5	0,50 Fe; 0,30 Mn; 0,10 Nb;0,15 Mg

Фазовый состав

Фазовый состав и структура оловянных бронз представлены диаграммой состояния Cu-Sn , а также трехкомпонентными диаграммами состояния Cu-Sn-P, Cu-Sn-Zn и Cu-Sn-Ni.

Медь составляет основу α-твердого раствора с широкой областью гомогенности. Растворимость олова в меди существенно изменяется с понижением температуры и имеет ретроградный характер: при температуре перитектического равновесия 799°С она составляет 13,5 % и с понижением температуры несколько увеличивается до максимума в 15,8 % при температуре 586°С эвтектоидного распада β-фазы. При понижении температуры, начиная с 528°С она резко понижается и при 200°С составляет около 1,3 %.

В равновесии с α-твердым раствором в зависимости от температуры находятся промежуточные фазы β, γ, δ и ε. Это электронные соединения с различной электронной концентрацией: для фазы β(Cu₅Sn) она составляет 3/2, для фаз γ, δ – 21/13 и для фазы ε — 7/4. Фазы β и γ являются высокотемпературными. При охлаждении β-фаза и γ-фаза претерпевают эвтектоидный распад:

β → α + γ при температуре 586°С
γ →  α + δ при температуре 520°С.

Характерная черта системы медь-олово состоит в очень высокой скорости эвтектоидного распад высокотемпературных β- и γ-фаз и обычно не фиксируется в структуре сплавов при нормальной температуре.

Эвтектоидное превращение δ →  α + ε при 350°С протекает очень медленно и фаза δ (Си₃₁Sn₈) остается в структуре сплавов до нормальной температуры даже при медленном охлаждении. ε-фазу не удается зафиксировать при 20°С в деформированных на 70ᾰ80% образцах сплавов, содержащих до 20%Sn, после длительного отжига при температуре 350°С. Таким образомо, оловянные бронзы в литом состоянии состоят из α- и δ-фаз: в сплавах с низкой концентрацией олова (БрОФ2-0,25, БрОФ4-0,25 и БрОЦ4-3), после деформации и отжига структура состоит из однородных кристаллов α-твердого раствора, а в сплавах с повышенным содержанием олова (БрОФ8-0,3) структура состоит из кристаллов α-твердого раствора с включением эвтектоида (α + δ).

Высокотемпературная фаза β пластична, поэтому при определенных условиях сплавы, содержащие до 20 % олова, поддаются горячей прокатке, в то время как при пластической деформации в холодном состоянии бронзы с очень высоким содержанием олова ( 15—20%) весьма хрупки. Главная причина повы шенной хрупкости этих сплавов — наличие в структуре большого количества эвтектоида (α + δ).

Физические свойства оловянных деформируемых бронз

Марка	Плотность, г/см3	Температура начала  плавления, °C	ρ, (Ом·мм2)/м	Теплопро- водность, кал/(см·с·°С)	Коэффициент линейного расширения α·10–6, 1/°С
Примечание. В числителе данные для мягкого (отожженного), в знаменателе – для твердого cocтояния.
БрОФ8–0,3	8,6	88	0,175	0,098	17,0
БрОФ7–0,2	8,6	900	0,17	0,1	17,0
БрОФ6,5–0,4	8,7	995	0,16	0,17	17,1
БрОФ4,5–0,15 БрОФ4–0,25	8,8 8,9	1060	0,09	0,2	17,6
БрОЦ4–3	8,8	1045	0,09	0,2	18,0
БрОЦС4–4–2,5	8,9	1018	0,09	0,2	18,2
БрОЦС4–4–4	9,1	1015	0,09	–	18,1

Механические свойства

Двойные оловянные бронзы показывают высокие механические свойства. Увеличением содержания олова повышает прочность и твердость оловянных бронз, а понижается пластичность и ударная вязкость. Максимальные значения временного сопротивления разрыву достигаются при 10—12% олова, а значения твердости и предела текучести продолжают увеличиваться и при большем содержании олова. Снижение значения относительного удлинения и ударной вязкости делает бронзы с высоким содержанием олова хрупким и непригодным материалом для обработки давлением. Поэтому для обработки давлением применяют оловянные бронзы с содержанием до 8—10%. Для улучшения свойств в эти сплавы вводят добавки фосфора, цинка или свинца.

Наиболее существенным показателем деформируемых оловянных бронз является высокое сопротивление усталости в коррозионных средах, которое растет при увеличении содержания олова до 4 %, а далее увеличивается в меньшей степени. Деформируемые оловянные бронзы уступают по усталостным характеристикам только бериллиевой бронзе. Самые высокие упругие свойства имеют оловянные бронзы, дополнительно легированные фосфором.

Легирующие элементы и свойства промышленных марок многокомпонентных бронз

Деформируемые оловянные бронзы можно разделить на сплавы, легированные оловом и фосфором, и сплавы, не содержащие фосфора. В процессе плавки оловянные бронзы раскисляют фосфором, поэтому большинство двойных сплавов системы Cu-Sn содержит остаточное количество фосфора. Фосфор определяют легирующим элементом, если его содержание в оловянной бронзе превышает 0,1%. Растворимость фосфора в твердой меди составляет 1,7 % (по массе) при эвтектической температуре 714°С, а при температуре 300°С понижается до 0,6%. Фосфор при взаимодействии с медью образует твердое химическое соединение Cu ₃Р (14 % Р), которое при температуре 714°С с α-твердым раствором на основе меди образует эвтектику по реакции L → α + Cu ₃Р , содержащую 8,3% Р.

Легирование оловянных бронз фосфором

Легирование оловянных бронз фосфором преследует несколько целей. Фосфор раскисляет медь и уменьшает содержание водорода. В нераскисленных оловянных бронзах кислород может присутствовать в виде очень твердого и хрупкого соединения SnO₂, который резко снижает технологические и эксплуатационные свойства оловянных бронз. Фосфор повышает прочностные свойства. В бронзах с небольшим количеством олова он повышает сопротивление износу из-за появления в структуре твердых дисперсных частичек фосфида меди Cu₃P. Однако фосфор ухудшает технологическую пластичность оловянных бронз, поэтому в деформируемых сплавах его содержание должно быть строго регламентировано.

При выборе оптимального содержания фосфора в бронзах следует ориентироваться не на двойную систему Cu-P, а на трехкомпонентную диаграмму состояния системы Cu-Sn-P, так как олово существенно изменяет растворимость фосфора в медном твердом растворе. Диаграммы состояния системы Cu-Sn-P показывает, что олово уменьшает растворимость фосфора в меди: при 5% Sn в бронзах предельная растворимость фосфора в α-твердом растворе составляет приблизительно 0,8%, а при 10% олова она понижается до 0,4—0,5 %, в то время как в двойной системе Cu-P предельная растворимость фосфора в α-твердом растворе составляет 1,7 %. Поэтому в оловянных бронзах фосфидная фаза Cu_3P появляется в структуре при значительно меньших концентрациях фосфора, чем в двойных сплавах системы Cu-P.

Оловянно-фосфористые бронзы БрОФ6,5-0,15, БрОФ6,5-0,4, БрОФ7-0,2 и БрОФ8-0,30 близки друг к другу по химическому составу и свойствам, а поэтому отнесены к одной группе сплавов. Эти бронзы отличаются высокими механическими, коррозионными и антифрикционными свойствами. Бронза БрОФ6,5-0,15 обладает после деформации высокой прочностью и упругостью и применяется для изготовления пружинящих деталей приборов.

Бронза БРОФ6,5-0,4 применяется главным образом для изготовления сеток в целлюлозно-бумажной промышленности. По износостойкости для этих целей она является одним из лучших сплавов.

Бронза БрОФ7-0,2 имеет высокие механические свойства при нормальной и повышенных температурах. Она выпускается в виде прессованных прутков, так как повышенное содержание олова затрудняет обработку давлением. Износостойкость бронзы можно повысить холодной деформацией.

Бронза БрОФ8-0,3 содержит больше олова, чем бронза БрОФ7-0,2, и по совокупности прочностных свойств и износостойкости превосходит ее.

Олово снижает температуру плавления двойной эвтектики (α + Cu₃P): если в двойной системе Cu-P она равна 714°С, то в сплавах с 5 и 10 % Sn она значительно ниже 700°С . Это существенно затрудняет горячую деформацию сплавов. Оловянные бронзы при содержании фосфора 0,5% и более легко разрушаются при горячем деформировании из-за расплавления фосфидной эвтектики (α + Cu₃P), поэтому максимальное содержание фосфора в оловянных бронзах, обрабатываемых давлением, составляет 0,4 %. При таком содержании фосфора деформируемые оловянные бронзы обладают оптимальными механическими свойствами, имеют повышенные значения модуля нормальной упругости и предела упругости, а также высокий предел выносливости.

Легирование цинком

Для повышения прочностных свойств оловянные бронзы, не содержащие фосфора, легируют цинком в больших количествах, но в пределах его растворимости в α-фазе. Легирование бронз цинком также целесообразно потому, что он дешевле не только олова, но и меди. Оловянно-цинковая бронза БрОЦ4-3 по структуре даже в литом состоянии представляет собой α-твердый раствор, что следует из анализа диаграммы состояния системы Cu-Sn-Zn.

В оловянные бронзы этой группы цинк часто вводят совместно со свинцом. Свинец практически нерастворим в оловянных бронзах в твердом состоянии. При затвердевании сплава он выделяется как самостоятельная фаза, располагаясь между ветвями дендритов в виде темных включений. Поэтому фазовый состав и структуру оловянно-цинково-свинцовых бронзБрОЦ4-4-2,5 и БрОЦС4-4-1 можно обосновать с помощью диаграммы состояния Cu-Sn-Zn без учета содержания свинца, который практически нерастворим в твердом растворе: структура этих бронз состоит из кристаллов α-твердого раствора и включений свинца. Свинец улучшает антифрикционные свойства и резко повышает обрабатываемость резанием оловянных бронз, однако механические свойства при этом понижаются.

Из сплавов этой группы наилучшую обрабатываемость давлением имеет бронза БрОЦ4-3. Она удовлетворительно обрабатывается давлением как в горячем, так и в холодном состоянии. Бронза БрОЦ4-3 отличается хорошими механическими и коррозионными свойствами, она применяется в электротехнической промышленности, машиностроении, приборостроении и точной механике для изготовления плоских и круглых пружин, арматуры и других деталей.

Бронзы БрОЦС4-4-2,5 и БрОЦС4-4-4, содержащие свинец, обрабатываются давлением только в холодном состоянии, поскольку из-за присутствия в структуре этих сплавов легкоплавкой эвтектики, состоящей практически из чистого свинца, горячая обработка давлением невозможна. Эти бронзы имеют высокие антифрикционные свойства, коррозионно-стойки, хорошо обрабатываются резанием. Из них изготовляют ленты и полосы, кроме того, их применяют в качестве прокладок в подшипниках и втулках в различных отраслях машиностроения.

Важным легирующим элементом в оловянных бронзах является никель. Он повышает прочностные свойства, пластичность и деформируемость двойных оловянных бронз, повышает их коррозионную стойкость, измельчает зерно. В равновесии с α-твердым раствором могут находиться две промежуточные интерметаллидные фазы Ni₃Sn₂ и Ni₃Sn. Эти фазы имеют переменную, резко уменьшающуюся с понижением температуры растворимость в а-твердом растворе. Поэтому оловянные бронзы с никелем термически упрочняются закалкой и старением.

Оловянно-никелеевые бронзы

В промышленности США применяются несколько марок деформируемых оловянных бронз с высоким содержанием никеля (С72500, С72650, С72700, С72900). Сообщается, что на лентах оловянно-никелевой бронзы С72500 путем особой термомеханической обработки может быть достигнута прочность σ_в = 690—860 МПа. Высокие механические, физические и антифрикционные свойства в сочетании с удовлетворительной электропроводностью, а также высокая коррозионная стойкость делают в ряде случаев оловянные бронзы незаменимым материалом для изготовления пружин и пружинящих деталей в машиностроении, точной механике, авиационной промышленности, химическом машиностроении, целлюлозно-бумажной промышленности.

Механические свойства оловянных деформируемых бронз

Марка	E, кгс/мм2	σв, кгс/мм2	δ%	HB	Температура горячей  обработки, °С	Температура отжига, °С
Примечание. В числителе данные для мягкого (отожженного), в знаменателе – для твердого cocтояния.
БрОФ8–0,3	11 800	40–50	55–65	90–100	–	600–650
		100–120	1 – 2	180–240
БрОФ7–0,2	11 500	38–45	55–65	85–95	–	600–650
		96–110	1 – 2	175–230
БрОФ6,5–0,4	11 200	30–45	60–70	70–90	700–800	600–650
		70–80	7–10	170–220
БрОФ4,5–0,15 БрОФ4–0,25	10 000	30–38	40–58	55–70	700–800	600–650
		50–70	6–10	160–170
БрОЦ4–3	12 400	30–40	35–45	50–70	700–800	550–650
		50––60	3–6	150–170
БрОЦС4–4–2,5	7 500	30–35	35–45	50–70	–	550–650
		55–65	2–4	150–170
БрОЦС4–4–4	7 200	32–36	30–40	–	–	–
		50–60	1 – 2	–

Термическая обработка

Основные виды термической обработки оловянных бронз: гомогенизационный, промежуточный и окончательный отжиг. Основная цель этих операций — облегчение обработки давлением и повышение пластичности.

Оловянные бронзы являются основными и практически единственными сплавами меди, кторые нуждаются в проведении гомогенизалионного отжига. В латунях, алюминиевых бронзах и большинстве других медных сплавов три формировании слитков из-за небольшого интервала кристаллизации ликвационные явления развиваются незначительно, и поэтому нагрев слитков под горячую деформацию достаточен для их гомогенизации. В сплавах системы Cu-Sn из-за большого интервала кристаллизации составы жидкой и твердой фаз сильно отличаются друг от друга, что способствует дендритной ликвации. Последующий нагрев слитков под горячую обработку давлением и пластическая деформация не могут полностью устранить химическую неоднородность твердого раствора в оловянных бронзах, вызванную неравновесной кристаллизацией.

В результате гомогенизационного отжига оловянных бронз повышается однородность структуры, растворяются в твердом растворе неравновесные интерметаллидные фазы, выравнивается химический состав по сечению кристаллитов в слитке. Поэтому гомогенизационный отжиг — одно из условий получения качественных деформированных полуфабрикатов из оловянных бронз. Например, после деформации с предварительным гомогенизационным отжигом относительное удлинение прутков диаметром 18 мм из бронзы БрОФ7-0,2 удалось увеличить в 3—3,5 раза при некотором снижении прочности и твердости по сравнению со свойствами прутков, не подвергавшихся отжигу. Гомогенизационный отжиг слитков из оловянных бронз проводят при 700—750°С с последующим быстрым охлаждением. Температура и время отжига должны быть достаточными для устранения последствий ликвации. Промежуточный отжиг при холодной обработке давлением проводят при температурах 500—650°С. При этом полностью устраняется наклеп, вызванный холодной пластической деформацией оловянных бронз.

Технологические свойства и режимы обработки оловянных бронз

Марка	Температура, °С					Обрабаты­ваемость резанием, % (100% — ЛС63-3)	Жидко­текучесть, м	Линейная усадка, %	Коэф­фициент трения
	литья	горячей обра­ботки	начала рекристал­лизации	отжига	отжига для умень­шения напря­жений				со смаз­кой	без смаз­ки
1)Обрабатывается давлением только в холодном состоянии с деформацией 30 %.
БрОФ 4 – 0,25	1250 – 1300	700 – 850	350 – 360	600 – 650	250 – 260	20	–	1,4	–	–
БрОФ 6,5 – 0,15	1150 – 1250	750 – 850	–	600 – 700	250 – 260	20	–	–	–	–
БрОФ 6,5 – 0,4	1150 – 1250	750 – 770	350 – 360	600 – 700	250 – 260	20	1,17	1,45	0,01	0,12
БрОФ 7 – 0,2	1170 – 1250	750 – 800	–	600 – 720	250 – 280	16	–	–	–	–
БрОФ 8 – 0,3	1150 – 1250	680 – 750	–	600 – 720	–	–	–	–	–	–
БрОЦ 4 – 3	1200 – 1250	750 – 850	400	600 – 700	250 – 260	20	0,2	1,45	–	–
БрОЦС 4 – 4 – 2,51)	1150 – 1200	–	400	500 – 600	250 – 260	90	0,2	1,49	0,016	0,26
БрОЦС 4 – 4 – 4	1150 – 1200	–	–	600 – 700	–	90	0,25	–	0,016	0,26

Коррозионные свойства

Оловянные бронзы обладают хорошей коррозионной стойкостью в атмосферных условиях. В сельской местности, в промышленных районах городов, в условиях морского климата скорость коррозии бронз, содержащих 5—8%  Sn, не превышает 0,002 мм/год. В морской воде оловянные бронзы более коррозионностойки, чем медь и латуни, причем стойкость бронз в морской воде повышается с увеличением содержания олова. Никель также повышает коррозионную стойкость оловянных бронз в морской воде, а свинец при высоком содержании — понижает.

Оловянные бронзы имеют удовлетворительную устойчивость против коррозии в атмосфере перегретого пара при температуре 250°С и давлении не выше 2,0 МПа, сухих газов: хлора, брома, фтора и их водородных соединений, а также окиси углерода, кислорода и чстыреххлористого углерода.

Оловянные бронзы неустойчивы в среде минеральных кислот, щелочей, аммиака, цианидов, железистых и сернистых соединений кислых рудничных вод. Из минеральных кислот особенно сильно действуют соляная и азотные кислоты, серная в этом отношении является менее агрессивной. Однако скорость коррозии оловянных бронз под действием серной кислоты увеличивается в присутствии окислителей (К₂Сг₂O₇, Fe₂(SO₄)₃ и др. ). В присутствии замедлителей, например, 0,05% бензиотиоцианита, скорость коррозии оловянных бронз уменьшается в 10—15 раз.

В условиях электрохимической коррозии в паре с другими медными сплавами или менее благородными металлами (латунь, железо, алюминий, цинк) скорость коррозии оловянных бронз не увеличивается, так как эти материалы являются протекторами по отношению к бронзе и коррозионное разрушение их идет с большой скоростью.

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МЕДНЫЕ СПЛАВЫ

 

• 2022
• 2021
• 2020
• 2019
• 2018
• 2017
• 2016
• 2015
• 2014
• 2013

№1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | №7 | №8 | №9 | №10 | №11 | №12

dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2016-0-12-5-5

УДК 669.35

Tebyakin А.V., Fokanov A.N., Podurazhnaya V.F.

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МЕДНЫЕ СПЛАВЫ

Описан опыт работы в ВИАМ с медно-бериллиевыми сплавами – от изготовления медно-бериллиевых лигатур до получения бериллиевых бронз специального назначения.

Разработан новый состав бериллиевой бронзы на основе системы Cu–Be–Ni и технология изготовления прессованных прутков с повышенным сочетанием прочностных характеристик и физических свойств с целью повышения эксплуатационного ресурса изготавливаемых из нее деталей.

Проведенные исследования показали, что высокий предел прочности (1140–1210 МПа) и твердость 42 HRC, которые прутки из бериллиевой бронзы приобретают после термической обработки, позволят повысить износостойкость изделий. Высокий уровень теплопроводности (144 Вт/(м×К)) обеспечит лучший отвод тепла от пар трения, тем самым исключая перегрев деталей и повышая их ресурс.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 8.6. «Элинварные, износостойкие сплавы и высокопрочные бериллийсодержащие стали для приборов и агрегатов» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 

Ключевые слова: медь, бериллий, бронза, сплав, закалка, старение, прочность, твердость, теплопроводность, copper, beryllium, bronze, alloy, hardening, ageing, strength, hardness, thermal conductivity.

Введение

Медные сплавы различают по следующим видам: латуни, бронзы, медно-никелевые сплавы, специальные медные сплавы; они подразделяются на деформируемые и литейные, а также термически упрочняемые и термически неупрочняемые.

Латуни – сплавы меди, в которых главным легирующим элементом является цинк.

Бронзами называют сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием и другими элементами. В настоящее время бронзами называют все сплавы меди кроме латуней и медно-никелевых сплавов. По основным легирующим элементам их подразделяют на оловянные, алюминиевые, бериллиевые, свинцовые, кремнистые и т. д. [2].

Полуфабрикаты из деформированных медно-бериллиевых сплавов в основном применяют для изготовления упругих элементов и пружин. Высокие сопротивление усталости, прочность, упругость, электропроводность и коррозионная стойкость, хорошая обрабатываемость резанием обеспечивают бериллиевым бронзам ряд неоспоримых преимуществ перед сталями. Упругие элементы (мембраны, сильфоны и т. п.) и пружины используют в электротехническом оборудовании, линиях электропередач, контрольно-измерительных приборах, часах. Сплавы нашли применение также для изготовления немагнитных подшипников, гироскопов, неискрящего инструмента. Изделия из этих сплавов могут эксплуатироваться в условиях Арктики и Антарктики, в тропиках, в морской воде [3, 4].

Давно известны и широко применяются высоколегированные бериллиевые бронзы с содержанием бериллия ~2%, такие как [5]:

– сплавы марок БрБ2 и БрБНТ1,9 – стандарты России;

– сплавы марок 25 (C17200) и 165 (C17000) – зарубежные спецификации.

Области их применения обусловлены уникальным набором свойств – высокой прочностью, пластичностью и упругостью, коррозионной устойчивостью, высокой прочностью при криогенных температурах и циклических нагрузках, а также ценными технологическими свойствами – хорошо штампуются, паяются, свариваются и т. д.

В разные годы в ВИАМ уже велись разработки различных бериллийсодержащих медных сплавов. Так, разработан жаропрочный высокотеплопроводный сплав марки ВБр-1 (системы Cu–Co–Ni–Be–Ti), предназначенный для деталей, от которых требуется высокая теплопрочность в сочетании с высокой теплопроводностью или электропроводностью, – например, ламели коллекторов, для работы при температурах до 400°С и для других деталей специального назначения, подвергающихся кратковременному нагреву до 600°С [6]. Выпускали проволоку из бериллиевой бронзы марки БрБ2, которая в основном используется для изготовления электронных устройств, для сварки и пайки.

В ВЭТЦ ВИАМ также разработан припой на основе меди с добавкой бериллия, позволяющий заменить серебряные припои в конструкциях, в которых используется соединение бериллия с конструкционными сплавами – нержавеющей сталью и монелем, применяемых в качестве оправ при изготовлении рентгеновских окон и других контрольно-измерительных приборов [7, 8].

По механической прочности, износостойкости и коррозионной устойчивости бериллиевую бронзу считают одним из лучших материалов для опор скольжения, эксплуатируемых в морской воде (насосное, буровое и прочее оборудование при разработке и эксплуатации шельфовых месторождений), в содержащих абразивные и коррозионные вещества пульпах (материковые нефтегазовые и другие месторождения), а также при изготовлении опор и втулок шасси самолетов и другого высоконадежного оборудования и машин.

В настоящее время предприятия отрасли для изготовления деталей опор скольжения и ответственных узлов трения используют отечественную бериллиевую бронзу марки БрБ2, но для повышения ресурса узлов и агрегатов авиационной техники требуются сочетания более высоких прочностных характеристик и физических свойств бронз.

 

Материалы и методы

В данной статье рассмотрены медные сплавы, содержащие в качестве легирующего элемента бериллий от 0,4–0,7 до 2–2,5%, – так называемые бериллиевые бронзы. Сплавы с пониженным содержанием бериллия используют как высокоэлектропроводные, а с большей концентрацией – как высокопрочные с повышенной электропроводностью [9].

Бериллиевые бронзы относятся к классу так называемых дисперсионно-упрочняемых сплавов, особенностью которых является зависимость растворимости легирующих компонентов от температуры, что позволяет управлять свойствами бронз как при производстве полуфабрикатов, так и при изготовлении изделий [10].

Задача заключалась в разработке нового состава сплава, а также технологии изготовления прессованных прутков из бериллиевой бронзы с повышенным сочетанием прочностных характеристик и физических свойств для изготовления деталей опор скольжения и ответственных узлов трения с целью повышения их эксплуатационного ресурса.

Увеличение содержания бериллия в меди сопровождается повышением твердости и прочности [11]. Оптимальным сочетанием этих свойств обладают сплавы с 2–2,5% бериллия. При содержании бериллия ˃3% резко снижаются ударная вязкость и пластичность. Бериллий, помимо упрочнения твердого раствора, способствует модифицированию слитков, заметно измельчая зерно. Добиться улучшения свойств этих сплавов можно путем микролегирования. При применении этого метода повышается плотность распределения основного легирующего компонента за счет роста дисперсности, а также равномерность распределения в пределах объема кристаллитов и их границ. Важным достоинством метода микролегирования является то, что при его использовании практически не изменяется технология получения сплавов – от выплавки и пластической деформации до изготовления изделий и их обработки [9].

По результатам обзора научно-технической литературы и ранее проведенных в ВИАМ патентных исследований выбрана базовая композиция бериллиевой бронзы системы Cu–Be–Ni–La и основные направления ее легирования.

Никель, бериллий и другие легирующие элементы, вводимые для повышения механических свойств, снижают электропроводность и теплопроводность сплава системы Cu–Be–Ni. Известно, что небольшие добавки лантана в виде миш-металла увеличивают пластичность и деформируемость сплавов, способствуют увеличению теплопроводности и электропроводности. Во всех случаях эта добавка – сильный раскислитель и превосходный дегазатор. Таким образом, наличие лантана в сплаве системы Cu–Be–Ni уже в литом состоянии будет способствовать получению более однородной структуры.

Для изготовления бериллиевых бронз выплавляли медно-бериллиевую лигатуру (рис. 1), а также применяли медные лигатуры с другими легирующими элементами, составляющими композиции сплава. Целесообразность применения лигатур обусловлена необходимостью надежного воспроизведения заданного состава сплава от плавки к плавке независимо от снижения температуры перегрева расплава, что означает сокращение энергетических затрат, уменьшение цикла плавки, а следовательно, увеличение производительности процесса и снижение угара легирующих элементов.

 

 

Рис. 1. Медно-бериллиевая лигатура

 

Обычно сплавы с небольшим содержанием бериллия получают в открытых индукционных печах, но, несмотря на относительно невысокое содержание бериллия, его оксиды интенсивно выделяются в воздух из-за высокой температуры плавления [12]. В Воскресенском экспериментально-технологическом Центре по специальным материалам (ВЭТЦ ВИАМ) – филиале ФГУП «ВИАМ» – все сплавы выплавляют в вакуумно-индукционных печах, что способствует защите рабочих от вредного воздействия бериллия, а также позволяет получать более качественные сплавы (без насыщения газами) и снижать потери металла при плавке [13].

По произведенному расчету шихты выплавлены пять экспериментальных композиций бериллиевой бронзы. Исследование их химического состава проводили с помощью метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) в сочетании с микроволновой подготовкой, проведены также испытания на определение механических и теплофизических свойств [14].

Из пяти экспериментальных составов в результате проведенных исследований по совокупности свойств (прочности, твердости и теплопроводности) выбран опытный состав сплава системы Cu–Be–Ni–Co–La (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Обточенный слиток из бериллиевой бронзы системы Cu–Be–Ni–Co–La

 

Из диаграммы состояния системы Cu–Be известно, что в структуре бериллиевых бронз типа БрБ2 присутствует γ-фаза, которая отрицательно влияет на их деформационную способность [15]. Для определения режима термообработки (температуры закалки) перед проведением горячей деформации (прессования) с целью устранения данной фазы, методом дифференциального термического анализа (ДТА) определена температура ее растворения. Температуры фазовых превращений определяли в диапазоне температур от 20 до 900°С при нагреве со скоростью 20°С/мин в среде гелия методом ДТА (табл. 1).

 

Таблица 1

Температуры фазовых превращений выплавленных композиций,

определенные методом ДТА

Температура, характеризующая изменение фазового состояния	Значение температуры, °С
Температура превращения γ→β	636–639
Температура солидус	827–856
Температура плавления эвтектики	859–863

 

Кроме того, для выбора режима прессования заготовок из бериллиевой бронзы системы Cu–Be–Ni–Co–La определены температуры солидус и плавления эвтектик с целью установления температуры, при которой обеспечивается оптимальная деформационная способность материала в твердом состоянии.

Растворение γ-фазы происходит при температуре 636–639°С, допускающей проведение рекристаллизационного отжига по режиму, применяемому для бериллиевых бронз типа БрБ2 (при температуре 600–650°С), в процессе которого окисление поверхности заготовки и рост зерна ниже, чем при закалке. Однако бронзы, обработанные по данному режиму, характеризуются более низкой пластичностью по сравнению с бронзами, подвергнутыми закалке при температуре 770–790°С, вследствие получения двухфазной структуры. Поэтому для гарантированного обеспечения однофазной структуры выбран следующий режим термообработки бериллиевой бронзы системы Cu–Be–Ni–Co–La: закалка при температуре 790±10°С с охлаждением в воде.

Прессование проводили на вертикальном гидравлическом прессе с усилием 600 тс. Нагрев пресс-инструмента осуществляли в печи электросопротивления. Отработку деформации (прессования) заготовок Ø68 мм проводили в матрицу Ø34 мм со степенью деформации 50%. После деформации проведена закалка (охлаждение в воде) и старение полученных прутков в печи электросопротивления.

 

 

 

Рис. 3. Прессованный пруток из бериллиевой бронзы системы Cu–Be–Ni–Co–La

 

Из термообработанных прутков (рис. 3) бериллиевой бронзы изготовлены образцы для испытаний и исследованы прочностные характеристики при температуре испытания 20°С.

 

Результаты

Исследование механических свойств (предел прочности и модуль упругости при растяжении, твердость, ударная вязкость, износостойкость) показало, что образцы прессованных прутков из бериллиевой бронзы опытного состава системы Cu–Be–Ni–Co–La после термической обработки имеют следующий уровень свойств:

Предел прочности, МПа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1140–1210

Модуль упругости, ГПа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

Твердость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   . . . . . .    . . . . . . . . .42 HRC

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×К) . . . . . . . . . .  . . . . . . . . 144.

 

Установлено, что температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) прутков из бериллиевой бронзы опытного состава составляет 16,0×10^-6 К^-1. Полученное значение близко к значению ТКЛР для инструментальных сталей, поэтому это будет способствовать их надежной работе в одном узле.

Анализ дифрактограмм показал, что в сплаве наблюдается твердый раствор на основе Сu, γ-фаза на основе интерметаллида CuBe+фаза BeNi и следы фазы Co₁₃La. Все фазы имеют кубическую структуру.

  

 

Рис. 4. Светлопольное изображение участка образца с преимущественно рекристаллизованной структурой

 

Исследование методами просвечивающей электронной микроскопии показало, что образцыпрессованных прутков из бериллиевой бронзы имеют структуру преимущественно рекристаллизованную с размером зерна от 5 до 15 мкм. Рекристаллизованные, равноосные зерна разделены высокоугловыми границами, вокруг которых сохраняются области нерекристаллизованного объема. Вблизи границ наблюдаются крупные включения размером до 1 мкм (рис. 4).

 

Обсуждение и заключения

Значения свойств прутков из бериллиевой бронзы системы Cu–Be–Ni–Co–La в сравнении с аналогами представлены в табл. 2.

 

Таблица 2

Уровень свойств прутков из бериллиевой бронзы системы Cu–Be–Ni–Co–La

в сравнении с аналогами

Свойства	Средние значения свойств
	бериллиевая бронза системы Cu–Be–Ni–Co–La	БрБ2 (Россия)/ С17200 (США)
Предел прочности при растяжении, МПа	1175	1000/1010
Твердость HRC	42	33/36
Износостойкость (коэффициент трения)	0,64	–
Модуль упругости при растяжении, ГПа	129	130/131
Ударная вязкость KCU, кДж/м2	168	125
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×К)	144	104/105

 

Более высокие значения предела прочности при растяжении позволят повысить износостойкость опор скольжения и ответственных узлов трения, изготовленных из разработанной бериллиевой бронзы.

Вследствие большой твердости, которую прутки из бериллиевой бронзы приобретают после термической обработки, они обладают высоким сопротивлением износу – коэффициент трения составляет 0,64.

Более высокий уровень теплопроводности обеспечит лучший отвод тепла от пар трения, тем самым исключая перегрев деталей и повышая их ресурс.

В последнее время все более широкое распространение как на мировом, так и на российском рынке, находят также низколегированные бериллиевые бронзы с содержанием бериллия до 0,7%, стоимость изготовления которых, как правило, в 2–3 раза ниже чем высоколегированных, но при этом их свойства остаются на достаточно высоком уровне.

В связи с имеющимися потребностями в сплавах, предназначенных для комплектования радиоэлектронных блоков изделий авиационной техники, которые наряду с высокой твердостью будут сочетать высокую тепло- и электропроводность при повышенных температурах эксплуатации, дальнейшие исследования необходимо направить на разработку состава сплава с малым содержанием дефицитного и дорогостоящего бериллия путем дополнительного легирования и микролегирования другими элементами.

Многообразие всевозможных направлений использования полуфабрикатов из бериллиевых бронз позволяет называть их поистине многофункциональными сплавами благодаря возможности управлять свойствами дисперсионно-твердеющих сплавов при производстве полуфабрикатов, а также при изготовлении изделий широкого назначения – от электронного и приборного оборудования до высоконагруженных и силовых конструкций.

ЛИТЕРАТУРА REFERENCE LIST

1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
2. Машиностроение: энциклопедия. М.: Машиностроение, 2001. Т. II-3. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы / под ред. И.Н. Фридляндера, Е.Н. Каблова. 880 с.
3. Папиров И.И. Бериллий в сплавах: справочник. М.: Энергоатомиздат, 1986. С. 147.
4. Каськов В.С. Бериллий и материалы на его основе // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. C. 222–226.
5. Авиационные материалы и технологии: науч.-технич. сб. / под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ, 2000. Вып.: Бериллий – конструкционный материал XXI века. 136 с.
6. История авиационного материаловедения. ВИАМ – 80 лет: годы и люди / под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ, 2012. С. 173–180.
7. Фоканов А.Н., Каськов В.С., Подуражная В.Ф. Пайка бериллия со сплавом монель при изготовлении рентгеновских окон // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2014. №8. Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 08.07.2016). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-8-2-2.
8. Припой на основе меди: пат. 2279957 Рос. Федерация; заявл. 21.12.04; опубл. 20.07.06. Бюл. №20.
9. Пастухова Ж.П., Рахштадт А.Г. Пружинные сплавы цветных металлов. 2-е изд. М.: Металлургия, 1983. С. 15.
10. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. C. 7–17.
11. Каськов В.С., Жирнов А.Д. Изготовление конструкционных изделий из бериллия в ВЭТЦ ВИАМ и их применение в различных отраслях науки и техники // Авиационные материалы и технологии: науч.-технич. сб. М.: ВИАМ, 2000. Вып. Бериллий – конструкционный материал ХХΙ века. С. 19–22.
12. Фридляндер И.Н., Яценко К.П., Терентьева Т.Е., Хелковский-Сергеев Н.А. Бериллий – материал современной техники. М.: Металлургия, 1992. С. 115.
13. Антипов В.В. Стратегия развития титановых, магниевых, бериллиевых и алюминиевых сплавов // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. C. 157–167.
14. Дворецков Р.М., Волкова О.С., Радзиковская В.Н., Бурова В.Н. Определение бериллия в современных авиационных материалах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2016. №4. Ст. 05. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 08.07.2016). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-4-5-5.
15. Берман С.И. Меднобериллиевые сплавы. М.: Металлургия, 1966. С. 10.

1. Kablov E.N. Innovacionnye razrabotki FGUP «VIAM» GNC RF po realizacii «Strategicheskih napravlenij razvitiya materialov i tehnologij ih pererabotki na period do 2030 goda» [Innovative developments of FSUE «VIAM» SSC of RF on realization of «Strategic directions of the development of materials and technologies of their processing for the period until 2030»] // Aviacionnye materialy i tehnologii. 2015. №1 (34). S. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
2. Mashinostroenie: enciklopediya [Mechanical engineering: encyclopedia]. M.: Mashinostroenie, 2001. T. II-3. Cvetnye metally i splavy. Kompozicionnye metallicheskie materialy / pod red. I.N. Fridlyandera, E.N. Kablova. 880 s.
3. Papirov I.I. Berillij v splavah: spravochnik [Beryllium in alloys: directory]. M.: Energoatomizdat, 1986. S. 147.
4. Kaskov V.S. Berillij i materialy na ego osnove [Beryllium and materials on its basis] // Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №S. S. 222–226.
5. Aviacionnye materialy i tehnologii: nauch.-tehnich. sb. / pod obshh. red. E.N. Kablova [Aviation materials and technologies: scientific and technical collection / gen ed. by E.N. Kablov]. M.: VIAM, 2000. Vyp.: Berillij – konstrukcionnyj material XXI veka. 136 s.
6. Istoriya aviacionnogo materialovedeniya. VIAM – 80 let: gody i lyudi / pod obshh. red. E.N. Kablova [History of aviation materials science. VIAM – 80 years: years and people / gen. ed. by E.N. Kablov]. M.: VIAM, 2012. S. 173–180.
7. Fokanov A.N., Kaskov V.S., Podurazhnaya V.F. Pajka berilliya so splavom monel pri izgotovlenii rentgenovskih okon [Beryllium brazing with monel alloy in production x-ray windows] // Trudy VIAM: elektron. nauch.-tehnich. zhurn. 2014. №8. St. 02. Available at: http://www.viam-works.ru (accessed: July 08, 2016). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-8-2-2.
8. Pripoj na osnove medi: pat. 2279957 Ros. Federaciya [Solder on the basis of copper: stalemate. 2279957 Rus. Federation]; zayavl. 21.12.04; opubl. 20.07.06. Byul. №20.
9. Pastuhova Zh.P., Rahshtadt A.G. Pruzhinnye splavy cvetnyh metallov. 2-e izd. [Spring non-ferrous alloys. 2nd ed.]. M.: Metallurgiya, 1983. S. 15.
10. Kablov E.N. Strategicheskie napravleniya razvitiya materialov i tehnologij ih pererabotki na period do 2030 goda [The strategic directions of development of materials and technologies of their processing for the period to 2030] // Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №S. S. 7–17.
11. Kaskov V.S., Zhirnov A.D. Izgotovlenie konstrukcionnyh izdelij iz berilliya v VETC VIAM i ih primenenie v razlichnyh otraslyah nauki i tehniki [Manufacturing of constructional products from beryllium in VETTs VIAM and their application in different branches of science and technicians] // Aviacionnye materialy i tehnologii: nauch.-tehnich. sb. M.: VIAM, 2000. Vyp. Berillij – konstrukcionnyj material XXΙ veka. S. 19–22.
12. Fridlyander I. N., Yacenko K.P., Terenteva T.E., Helkovskij-Sergeev N.A. Berillij – material sovremennoj tehniki [Beryllium – material of modern equipment]. M.: Metallurgiya, 1992. S. 115.
13. Antipov V.V. Strategiya razvitiya titanovyh, magnievyh, berillievyh i alyuminievyh splavov [Strategy of development of titanium, magnesium, beryllium and aluminum alloys] // Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №S. S. 157–167.
14. Dvoretskov R.M., Volkova O.S., Radzikovskaya V.N., Burova V.N. Opredelenie berilliya v sovremennyh aviacionnyh materialah metodom atomno-emissionnoj spektrometrii s induktivno svyazannoj plazmoj [Determination of beryllium in modern aviation materials by atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma] // Trudy VIAM: elektron. nauch.-tehnich. zhurn. 2016. №4. St. 05. Available at: http://www.viam-works.ru (accessed: July 08, 2016). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-4-5-5.
15. Berman S.I. Mednoberillievye splavy [Copper beryllium alloys]. M. : Metallurgiya, 1966. S. 10.

Бронза

Главная \ Бронза

Бронза – это сплав красной меди с оловом, этот сплав был известна человеку с древних времён, когда из этого прочного, красивого и гибкого металла наши предки изготавливали орудия труда, оружие, украшение и посуду. В Бронзовый век этот металл, как и  медь оценивался как золото и серебро. Современные бронзовые сплавы – это высокотехнологичные материалы, которые легируют цинком, никелем, алюминием, бериллием, фосфором, кремнием, получая металл с различными физическими и химическими свойствами. Это позволяет широкого использовать бронзу как эффективный материал для промышленного производства.

Применение оловянной бронзы (ОЦС) зависит от типа сплава, который представлен на современном рынке двумя вариантами – деформируемый и литейный. Деформируемые сплавы бронзы используют, как правило, для изготовления широкого класса пружин, бронзовых вкладышей, втулок из бронзы, муфт и других деталей, в которых необходимо наличие высоких антифрикционных свойств.   Новые технологии положили начало производству широкой линейки безоловянных бронзовых сплавов, в которых вместо олова в качестве основного легирующего компонента используются другие химические элементы – алюминий, марганец, никель, железо, свинец. Полученные таким образом бронзовые сплавы отличаются высокой антикоррозийной стойкостью и плотностью – это позволяет использовать  сплавы для решения следующих задач:

• промышленное производство бронзового проката – бронзовые листы, бронзовая проволока, бронзовый пруток и бронзовая труба;
• производство компонентов для изготовления химических приборов;
• изготовление регулирующей арматуры для трубопроводов и отопительных систем;
• декоративное оформление престижных интерьеров.

Если в бронзовый сплав добавить бериллий, то на порядок улучшается свариваемость и увеличиваются механические свойства металла, это служит весьма весомым фактором, который расширяет область применения бронзы.

Несмотря на свою достаточно высокую стоимость, бронза с каждым годом пользуется растущим спросом в различных проектах и на производстве. Продолжительный срок службы изделий из бронзы сегодня не подвергается сомнению. Производство бронзы будет развиваться и в дальнейшем, предлагая потребителю всё более высокие свойства этого замечательного цветного сплава, который дошёл к нам через века.

Бронза – это сплав меди, зачастую с оловом, но также бывает с алюминием, кремнием, беррилием, свинцом и другими элеметами, кроме никеля и цинка.

Бронзу принято делить на оловянную (с содержанием олова) и безоловянную.

Маркировка бронз

Марка бронзы обозначается следующим образом

Бр.-бронза. Далее следует буква:  

• А-алюминий,
• Б – бериллий,
• Ж – железо,
• К – кремний,
• Мц – марганец,
• Н – никель,
• О – олово,
• С – свинец,
• Ц – цинк,
• Ф – фосфор.

Оловянные бронзы

Марка	Sn	P	Zn	Ni	Pb	Назначение
Бр. ОФ6,5-0,15	6-7	0,1-0,25				Ленты, сетки в аппаратостроении, бумажной пром. Мембраны, пружины, детали работающие на трение.
Бр.ОЦ4-3	3-5		2,7-3,3			Ленты, сетки в аппаратостроении, бумажной пром. Мембраны, пружины, детали работающие на трение.
Бр.ОЦ10-2	9-11		2-4			шестерни, втулки, подшипники
Бр.ОФ10-1	9-11	0,8-0,12				То же, пластичность выше.
Бр.ОНС11-4-3				4	3	То же, при нагреве. Втулки клапанов.

 

 Алюминиевые бронзы

Марка	Al	Fe	Ni	Назначение
Бр. А5		4-6
Бр.АЖ9-4	8-10	2-4		Шестерни, втулки, арматура, в.т.ч для морской воды.
Бр.АЖН10-4-4	9,5-11	3,5-5,5	2,4-3,4	То же, при больших давлениях и трении.

 

Кремнеевые бронзы 

Марка	Si	Mn	Ni	Назначение
Бр.КМц3-1	2,75-3,5	1-1,5		Пружины, трубы, втулки в судостроении, авиации, химической промышленности.
Бр.КН1-3	0,6-1,1	0,1-0,4	2,4-3,4	Втулки, клапаны, болты, и др. детали для работы в морской и сточных водах.

 

 

состав, свойства, марки и применение сплава

Классификация бронзы

По химическому составу различают:

По технологическому признаку бронзы делятся на:

Деформируемые – хорошо поддающиеся механической обработке: штамповке, рифлению, ковке. Содержание олова в них не более 6%, что обеспечивает необходимую пластичность. Из деформируемых оловянных бронз изготавливают листы, бронзовую проволоку, бронзовый пруток, бронзовую ленту.

Литейные – предназначенные для фасонных отливок. Из литейных оловянных бронз делают различные детали для машин, работающих в соленой морской воде, вкладыши подшипников, шестерёнки.

Основные легирующие компоненты

Основной компонент, который определяет большую часть технических характеристик бронз – медь. Для придания сплаву необходимых параметров применяют специальные добавки – легирующие компоненты. Одним из распространенных легирующих компонентов, содержащихся в бронзе, является олово. Именно из оловянных бронз производили отливку колоколов и называли «колокольной» бронзой.

Также в качестве легирующего элемента могут быть использованы:

• Be – бериллий. Повышает прочность бронзы.
• Si – кремний и Zn, цинк для повышения устойчивости поверхности к истиранию. Эти же элементы увеличивают текучесть бронз, что положительно сказывается на качестве литья.
• Pb – свинец. Повышает антикоррозионные свойства металла.
• Al – алюминий. Повышает устойчивость к коррозии, устойчивость к окислению при высоких температурах и уменьшает реакцию металла с соединениями серы и продуктами выхлопа двигателей.

Процентное соотношение компонентов бронз

Процентное соотношение элементов, также как и химический состав, закладывается в аббревиатуру марки сплава. В ней не указывается процентное содержание основного элемента – меди, но указывается содержание всех легирующих элементов в процентном соотношении.

К примеру, в марке БрО3Ц12С5 содержание компонентов такое:

• олово – 3%;
• цинк – 12%;
• свинец – 5%;
• остальные 80% приходятся на медь.

Количество процентов меди в сплаве оказывает влияние на его цвет. Чем больше меди, тем более яркий золотистый цвет имеет бронза. При содержании меди 50% цвет сплава станет белым, близким к цвету серебра. В соответствии с поставленными задачами можно получить различный цвет металла путем варьирования процентного соотношения легирующих элементов и меди.

По химическому составу

Исходя непосредственно из химического состава бронзы, выделяют следующие ее разновидности.

Оловянная. В составе материала данного подвида присутствует 3,5-7% олова. Сплав может похвастаться высокой прочностью, надежностью и упругостью после предварительно проведенной обработки давлением. Материал обладает отличными литейными качествами. Усадка может достигать 1% (как в случае с литейным чугуном).

• Безоловянная. В данную категорию входят такие разновидности сплавов, в химическом составе которых нет дорогого олова. Вместо него включают более доступные и недорогие материалы.
• Алюминиевая. Максимально пластичный материал. Его литейные свойства оказываются более низкими, нежели у дорогой оловянистой бронзы, однако в составе отсутствуют микропоры. В составе предусмотрен никель, фосфор и железо – компоненты, улучшающие свойства алюминиевого сплава.
• Кремниевая. Высокопрочный подвид материала, устойчив к появлению коррозии, является электропроводным. Материал не боится низких или высоких температур, щелочной среды. Чтобы металл имел более высокие прочностные характеристики, химический состав дополнительно легируют марганцем и обрабатывают путем холодной деформации.
• Берилловый сплав разрешено подвергать термической обработке с применением закалки и искусственного старения. Основным недостатком данного вида можно считать высокую стоимость бериллия.

По обработке

Бронзовые сплавы разделяются, исходя из типов обработки.

• Деформируемая. В производстве деталей из бронзы используется такие популярные технологии, как ковка, протяжка, резка, фрезеровка.
• Литейная. Отдельный вид бронзового сплава. Детали, которые состоят из этого металла, изготавливают путем металлургии.

По структуре

Разные виды бронзовых сплавов разделяются и по своей структуре. Выделяют следующие варианты.

• Однофазные. Имеющиеся в таком металле компоненты в твердом растворе формируют только одну определенную фазу.
• Двухфазные. Продукцию получают при помощи литья, потому что деформируется она исключительно под воздействием высоких температурных показателей. Из двухфазного сплава возможно получить отливки максимально сложных и замысловатых конфигураций.

Как производят

Металл льют из чистых компонентов либо из сплавов в форме чушек.

• Прежде всего, медь добывают на месторождениях. Она достаточно часто встречается. Ее добывают из самородной меди и минералов. Из последних получают металл несколькими путями. Самые распространенные – окислительный отжиг и огневое рафинирование.
• Затем определяют состав шихты. Это зависит от состава марки и от имеющегося сырья.
• Плавку меди проводят в специальных печах. Процесс проходит в несколько этапов:

1. Загрузка. Сырье загружают в сухие прогретые тигли.
2. Расплавление. Плавку ведут с добавлением древесного угля (флюса), чтобы металл меньше окислялся.
3. В хорошо прогретый металл вводят фосфористую медь, играющую роль кислотного катализатора.
4. После выдержки при высокой температуре вводят предварительно нагретые легирующие и связующие компоненты (лигатуры).
5. Жидкий металл отливают в песчаные или металлические формы.

Сфера применения

Бронза легко плавится и с равномерностью заполняет форму для слитка. Получаются слитки круглой и плоской конфигурации. Далее их подвергают ковке, прокатке, прессованию. Широк сортамент бронзового проката:

• лента и проволока;
• трубы;
• втулки;
• прутки.

Свойства и применение бронз

Классификация бронзы помогает определить, какие изделия для какой отрасли нужно изготовить.

Используют бронзовые сплавы в машиностроительной и судостроительной отрасли, авиационной технике и при изготовлении ракет.

Виды бронзы

Устойчивость к механическим и динамическим нагрузкам и высокая стойкость к коррозии, позволяет применять детали из бронзы в механизмах машин и приборов в подвижных узлах, подверженных усиленному трению. Из безоловянных бронз с содержанием алюминия производят изделия для приборов, используемых в химической отрасли, а также регулирующей и запорной арматуры в системах отопления и трубопроводах.

Бронзовый сплав устойчив к механическим повреждениям и неблагоприятным внешним метеоусловиям, поэтому его применяют для отливки скульптур, статуй и барельефов. Бронза обладает хорошими текучими свойствами, аккуратно и точно заполняет формы для заливки, поэтому из неё получаются изделия сложных конфигураций (художественное литьё – люстры, торшеры, статуэтки, картины-миниатюры и др.).

Великолепно смотрятся бронзовые балюстрады, декоративные элементы лестниц и карнизов. Предметы интерьера – подсвечники, вешалки, рамы для зеркал и картин. Бронзовые детали мебели придают некоторую винтажность и роскошь помещению.

Маркировка бронз

Безоловянные (ГОСТ 493, ГОСТ 17328,ГОСТ 18175)
Марка	Краткое обозначение марки
БрА5 БрА7	БА5 БА7
БрАЖ9—4; БрА9ЖЗЛ; БрА10ЖЗ; БрА10ЖЗр	БАЖ
БрАЖН10—4—4; БрАЖНМц9—4—4—1; БрА10Ж4Н4Л; БрА9Ж4Н4Мц1; БрА11ЖбНб	БАЖН
БрАЖМц10—3—1,5; БрА10ЖЗМц2	БАЖМц
БрМц5 БрКд1 БрБ2	БМц БКд ББ
БрБНТ1,7; БрБНТ1,9; БрБНТ1,9Мг	ББН
БрКН1-3 БрКМцЗ—1 БрМг0,З БрСр0,1 БрХ1	БКН БКМц БМг БСр БХр
БрХ1Цр; БрХЦрКа; БрЦр	БЦр
БрАМц10—2; БрА10Мц2Л; БрАМц9—2; БрА9Мц2Л	БАМц
БрА7Мц15ЖЗН2Ц2 БрС30 БрСуЗНЗЦЗС2ОФ БрНК1,5—0,5	БАМц15 БС БСуС БНК
Оловянные (ГОСТ 613, ГОСТ 5017)
Марка	Краткое обозначение марки
Бр0ЗЦ12С5	Б0З
БрОЦС4—4—2,5; БрОЦС4—4—4; Бр04Ц7С5	Б04
Бр05Ц5С5	Б05
Бр06Ц6СЗ; Бр06Ц6С2х	Б06
Бр0Ц4—3 Бр08Ц4 Бр010Ц2 Бр0ЗЦ17С5Н1 Бр04Ц4С17 Бр05С25	Б0Ц4 Б0Ц8 Б0Ц10 Б0ЗН Б04С Б05С
Бр08С12; Бр08С21	Б08С
Бр010С10 Бр010Ф1 Бр0Ф2—0,25 Бр0Ф4—0,25 Бр0Ф6,5—0,15 Бр0Ф6,5—0,4 Бр0Ф7—0,2 Бр0Ф8,0—0,3 БрМц07—3	Б0С10 Б0Ю Б0Ф2 Б0Ф4 Б0Ф6 Б0Ф6 Б0Ф7 Б0Ф8 Б0Мц

3 В каких отраслях промышленности используются медно-бериллиевые сплавы?

Описываемые бронзы, имеющие уникальные свойства, применяются в тех промышленных сферах, где к деталям из них предъявляются повышенные требования. Процесс производства медно-бериллиевых композиций является достаточно дорогим, поэтому их используют только в “особых” случаях.

Наиболее активно они эксплуатируются в электронных и электрических изделиях:

• в телекоммуникационной оптико-волоконной технике;
• в различных соединителях, пружинных контактах;
• в разъемах гнездового типа для создания интегральных схем.

Также без бериллиевых композиций нынче не обходится ни одно портативное электронное устройство, будь то ноутбук, планшетный компьютер, сотовый телефон или коммуникатор. Из сплавов меди и бериллия можно производить миниатюрные детали, которые как раз и требуются для указанных устройств.

Фото сплава меди и бериллия

Находят рассматриваемые бронзы применение и при изготовлении оборудования для добычи нефти, а также бурильных установок. Коррозионная стойкость, высокая антифрикционность и прочность – вот те свойства систем “Cu–Be”, которые интересуют буровиков и нефтяников. Обычно из медно-бериллиевых сплавов производят вспомогательные бурильные приспособления, бурильные трубы и резьбовые соединения для них, опоры насосов для перекачки нефти.

Другие сферы применения сплавов на основе меди и бериллия:

• Автомобилестроение. В наши дни уровень компьютеризации транспортных средств постоянно повышается. И здесь трудно обойтись без миниатюрных и при этом максимально надежных деталей, которые делают из бериллийсодержащих композиций. В любом ТС они присутствуют в виде компонентов электронных схем различных автомобильных систем и элементов современных двигателей.
• Машино- и авиастроение. Бронзы в данных отраслях незаменимы для конструкций, которые эксплуатируются в условиях переменных температур и нагрузок. К таковым относят элементы шасси летательной техники, навигационные приборы самолетов, ответственные компоненты машин и механизмов.
• Контактная сварка. Высокая электропроводность и жаропрочность бериллийсодержащих сплавов (такие свойства особенно присущи низколегированным бронзам) обуславливают их востребованность при производстве электродержателей и сварочных стержней, которые характеризуются длительным сроком эксплуатации. Такие электроды рекомендованы для соединения железнодорожных рельс, стали в листах, любых видов арматуры и проволоки.

На фото – бериллийсодержащий сплав

Еще одна область применения бронз с бериллием – изготовление поршней агрегатов, которые используются для выполнения литейных операций под давлением, стенок оборудования для кристаллизации машин непрерывного литья заготовок и литьевого оборудования, кокилей для литья всевозможных сложных сплавов и металлов. В данном случае отпадает необходимость в дополнительной защите стенок указанных агрегатов с целью повышения времени их эксплуатации.

Основные характеристики

Широкое применение данного материала определяется его базовыми показателями. Для бронзы характерны такие отличительные черты, как:

• высокая сопротивляемость коррозии;
• прочность;
• высокий уровень электро- и теплопроводности;
• повышенные показатели сопротивления износу;
• низкий коэффициент процесса трения;
• отличные показатели стойкости в морской воде, на открытом воздухе и в различных органических растворах;
• высокие показатели паростойкости;
• легкость в обработке.

Бронза, температура плавления которой составляет около 930-1100 градусов, имеет отличные показатели прочности и стойкости. Особенно если сравнивать ее с другими подобными сплавами.

Расшифровка сплава БрБ2 и его характеристики

Маркировка БрБ2 раскрывает состав сплава: бронза безоловянная с двухпроцентным содержанием бериллия. Содержание всех компонентов регламентировано согласно ГОСТ 18175-78.

Бронза БрБ2 нейтрально реагирует на многие агрессивные среды: растворы кислот и щелочей, морскую и пресную воду. При повышенной влажности она покрывается оксидной пленкой и темнеет, что совершенно не отражается на ее свойствах. Даже наоборот, оксидная пленка способствует большему скольжению изделий и создает дополнительную защиту.

Среди всего разнообразия бронзовых сплавов бериллиевая бронза БрБ2 ценится за ряд характерных для нее особенностей:

• механическая твердость, износостойкость, прочность, расчет на большие нагрузки;
• невосприимчивость к ржавлению и истиранию;
• удовлетворительная электрическая и тепловая проводимость;
• пластичность, пружинящие и антифрикционные свойства;
• широкие возможности для обработки — материал можно варить, паять, резать;
• высокая деформируемость при закалке.

Металл	Cu	Fe	Si	Ni	Al	Pb	Be
Процентное соотношение примесей	96.9 — 98	до 0.15	до 0.15	0.2 — 0.5	до 0.15	до 0.005	1.8 — 2.1

Литейно-технологические свойства материала БрБ2
Температура плавления:	955
Температура горячей обработки:	750-800
Температура отжига:	530-650

Механические свойства при Т=20 материала БрБ2
Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
—	мм	—	МПа	МПа	%	%	кДж/м2	—
Проволка мягкая, ГОСТ 15834-77	343-686	15-60
Проволка твердая, ГОСТ 15834-77	735-1372
Полоса мягкая, ГОСТ 1789-70	390-590	20-30
Полоса твердая, ГОСТ 1789-70	590-930	2. 5
Сплав мягкий, ГОСТ 1789-70	400-600	196-344	40-50
Сплав твердый ГОСТ 1789-70	600-950	588-930	2-4

Твердость БрБ2	Пруток мягкий	ГОСТ 15835-70	HB 10 -1 = 100 — 150 МПа
Твердость БрБ2	Пруток твердый	ГОСТ 15835-70	HB 10 -1 = 150 МПа

Физические свойства материала БрБ2
Т	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	1.31	84	8200	70
100	16.6	419

Область применения

Бронзовые сплавы, благодаря разнообразию своих свойств, находят самое разное применение.

• Самое известное – материал для скульптур и множества декоративных предметов: статуэток, пепельниц, светильников, решеток, украшения перил и прочего. Литьевая бронза позволяет получить самые сложные отливки, передающие буквально поры кожи.
• В ювелирном деле материал применяется заметно реже, хотя раньше составлял едва ли не основу женских украшений.
• Бронзовая фурнитура – накладные петли, замки, ручки, краны, смесители и даже сантехника. Сплав обеспечивает не только исключительную долговечность и стойкость к коррозии предметов, но и позволяет превратить их в изящнейший элемент декора.
• Из литейной бронзы разного состава получают множество деталей – шестерни, втулки, уплотнители, части аппаратуры, предназначенные работать под водой.
• Деформируемые бронзы находят применение в высокоточной технике.
• Другие виды сплавов используются в тех областях, где привычная оловянная бронза не применяется. Так, например, бериллиевая бронза обладает куда более высокой тепло- и электропроводностью, а потому активно используется в электротехнике.

Сплав превосходно показывает себя в условиях переменных динамических нагрузок. Поэтому из бериллиевой бронзы изготавливают детали навигационных самолетных приборов, схем автомобилей и прочее.

Еще одно всем известное применение – фитинги самого разного рода. Для более активного использования в водоснабжении бронза является чересчур дорогостоящим материалом, однако наиболее ответственные узлы, а также многочисленные крепления изготавливают из медного сплава, поскольку он отличается чрезвычайной стойкостью к коррозии и подавляет активность бактерий.

Бронзы – самый старинный и известный сплав в истории человечества. Разнообразие его состава и свойств обеспечивает ему и сегодня самое широкое распространение.

О том, как отчистить изделия из бронзы, расскажет данный видеосюжет:

Промышленность

Как уже упоминалось, из-за низкой способности к усадке, оловянная бронза широко используется для изготовления пружин, подшипников, прижимных контактов.

Алюминиевая бронза дешевле, чем оловянная, но именно первый сплав имеет отличные антикоррозийные качества. Это делает его востребованным в изготовлении аппаратуры химического назначения и той, что часто контактирует с солёной морской водой.

Сплавы, имеющие высокую пластичность и упругость используются в производстве автомобильных прокладок, составляющих измерительных приборов, шестерен.

Материалы, невосприимчивые к возникновению коррозии и имеющие хорошую электропроводность, успешно применяют в электротехнической отрасли. К примеру, из бериллиевой бронзы изготавливают детали, пружинные контакты и интегральные схемы для мобильных телефонов, смартфонов и других гаджетов. По этой же причине металл используют в производстве фитинга для монтажа трубопроводов: краны, клапаны, тройники, переходники.

Черные металлы и вещества

• Вспомогательные вещества
• Железо
• Чугун

Бытовое назначение

Долговечность, твёрдость, прочность, стойкость к неблагоприятным условиям и воздействиям окружающей среды делают бронзу востребованной для изготовления уличных декоративных элементов. Встретить изделия из сплава можно практически на любой улице: фонари, скамейки, беседки, скульптуры и статуи.

Популяризация бронзовой кухонной посуды наблюдалась ещё в начале Бронзового века, присутствует эта традиция и сегодня.

Свойства[ | ]

Цвет алюминиевой бронзы соломенно-жёлтый, с красноватым оттенком, напоминающим цвет золота. Основные механические свойства в твёрдом состоянии: плотность 7500…8200 кг/м³, температура плавления 1040…1084 °C, твёрдость по Бринеллю 55…220 кгс/мм², предел прочности 20…75 кгс/мм², относительное удлинение 20…75 %.

Алюминиевые бронзы в сравнении с другими бронзовыми сплавами имеют бо́льшую прочность и коррозионную стойкость. Эти сплавы демонстрируют низкий уровень поверхностной коррозии в атмосферных условиях, низкий уровень окисления при высоких температурах и слабую способность к реакциям с сернистыми соединениями и продуктами выхлопа двигателей внутреннего сгорания.

Применение

Пример не искрящего инструмента из бериллиевой бронзы. Бериллиевая бронза — это цветной сплав, используемый в пружинах, пружинной проволоке, датчиках нагрузки и других деталях, которые должны сохранять свою форму при многократных нагрузках и деформациях. Она имеет высокую электрическую проводимость, и используется в низкоточных контактах для батарей и электрических соединителей.

Не искрящаяся, но прочная и немагнитная, бериллиевая бронза отвечает требованиям директивы ATEX для зон 0, 1 и 2. Отвертки, плоскогубцы, гаечные ключи, зубила, ножи, и молотки из бериллиевой бронзы подходят для работы рядом с взрывоопасными веществами, например, на буровых вышках, угольных шахтах и зерновых элеваторах. Другой сплав, иногда используемый для производства не искрящихся инструментов — алюминиевая бронза. По сравнению со стальными инструментами инструменты из бериллиевой бронзы дороже в производстве, уступают им в прочности и долговечности, но достоинства бериллиевой бронзы в опасных средах могут перевешивать недостатки.

Бериллиевая бронза также используется для производства:

• некоторых ударных инструментов для их последовательного тона и резонанса, особенно бубнов и треугольников;
• криогенного оборудования, используемого при очень низких температурах, такого как рефрижераторы растворения, из-за механической прочности и относительно высокой теплопроводности данного сплава в этом диапазоне температур;
• бронебойных пуль, хотя такое использование необычно, потому что пули из стали стоят гораздо дешевле и имеют схожие свойства;
• набивок, используемых для создания RF-плотного (устойчивого к утечке радиочастоты), электронного уплотнения на дверях, используемых при испытании электромагнитной совместимости и безэховых камер.

Проволока из бериллиевой бронзы выпускается в нескольких формах: круглой, квадратной, плоской и фигурной, в мотках, в катушках и в прямом виде.

Таблица бронзовых сплавов

– Advance Bronze Inc

ДОСТУПНЫЕ В ПРОДАЖЕ СПЛАВЫ

Эти таблицы носят информационный характер. Не для дизайнерских целей.

Центробежное литье — медь, висмут, бронза

(C89320, C89325, C89831, C89833, C89835, C89836, C89837)

Примеры изделий, которые могут нуждаться в замене на изделия, не содержащие свинец, если они используются для питьевого водоснабжения:

7 Не содержат свинца7 втулки вала насоса
• Без свинца фланцы
• Бесполовный профилакеры с обратным потоком
• Без свинца Кольца одежда для рабочего колеса
• Без свинца.
• Бессвинцовые адаптеры
• Бессвинцовые латунные обратные клапаны
• Бессвинцовые водопроводные фитинги
• Бессвинцовые муфты

111999999999999999969 000

Медь – Бисмут (свободные от свинца альтернативные сплавы)
Перекрестный индекс					Номинальный химический состав				Типичные механические свойства
CDA	Слиток	Бывший SAE	Бывший Federal	Бывший ASTM	Медь	Олово	Bi	Цинк	Растяжение (psi)	Упругость (psi)	Удлинение, %	BHN (ТИП. ) @ 500 кг
C89320					89	6	5		35 000	18 000	15	70079	18 000	15	70079	18 000	15	70079	18 000	15	70079		15	70079		15	7079	.
C89325						10	3,2		30 000	12 000	15		12 000	15	0079	73
C89831					89	3,2	3,2	3	29 000	13 000999	16		13 000	16
13 000	16	16		.
C89833					89	5	2,2	3	30 000	14 000	20		14 000	20
14 000	20
14 000	.
C89835			Федеральный III-932		87	6,7	2,2	3	30 000	14 000	15	6 9
C89836					89	5.5	2.5	3	33,000	15,000	20	65
C89837					86	3,5	0,9	8	30 000	14 000	8		14 000			14 000
	14 000			14 000	0079	20	60

Центробежное литье – оловянные бронзы с высоким содержанием свинца

(C932, C934, C935, C936, C937, C938, C943, C945)

Оловянные бронзы с высоким содержанием свинца содержат наиболее широко используемый сплав подшипниковой бронзы C932 (также известный как SAE 660). Широко доступный и несколько менее дорогой, чем другие сплавы для подшипников, он известен своими непревзойденными характеристиками износа стальных шеек. Его можно использовать против незакаленных и не идеально гладких валов. Свинец ослабляет эти сплавы, но придает им способность выдерживать прерывистую смазку. Он также сочетает в себе благоприятные антифрикционные свойства с хорошей несущей способностью и компенсирует незначительные перекосы валов.

Типичное использование:

• Втулки общего назначения
• Подшипники
• Washers
• Применение не давного. с обрабатываемостью и противозадирными свойствами
•  Высокоскоростные втулки для тяжелого давления
•  Детали моста
•  Опорные плиты
•  Low friction – moderate pressure bushings
•  Railroad applications

 

HIGH LEADED TIN BRONZE
Перекрестный индекс					Номинальный химический состав				Типичные механические свойства
CDA	Слиток	Бывший SAE	Бывший федеральный	Бывший ASTM	Mopper	TIN	ВЫСОВАНИЕ	ZINC	Растяжение (PSI)	Доход
C	319	67	(E6)	3D	77	7	15		26,000	14,000	12	55
C	296		(E2)		71	13	15					80 Мин.
C
325		(E5)		76	6	20		25,000	17,000	7
C		322		(E1)	3E	70	5	25		21 000	13 000 (ТИП)	10	48

Центробежное литье – оловянно-свинцовые бронзы

(C922, C923, C926, C927)

Оловянно-свинцовые бронзы используются так же, как и оловянные бронзы, но используются, когда требуется лучшая обрабатываемость и/или герметичность.

Типичное применение:

• Гидравлическое и паровое оборудование среднего давления до 550 F
• High-pressure hydraulic and steam equipment
•  Lead screw nuts
•  Marine and ornamental castings
• Structural castings
•  Pump pistons

 

. 100

LEADED TIN BRONZE
Перекрестный индекс					Номинальный химический состав				Типичные механические свойства
CDA	Ingot	Бывший SAE	ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ	ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ	МОК	ОН	ЛЕЙКА	ZINC	TIN	LEAD	ZINC	TIN	LEAD	ZINC	TIN	LEAD		TIN	. (ТИП.) @ 500 кг
C83600	115	40	(B5)	4A	85	5	5	5	30 000	5	5	30 000	5	.0086 14 000	20	60
C84400	123				80	3	7	9	29,000	13,000	18	55
C	295				80	16	5		40 000 (тип.)	30 000 (Тип.
С	315	660	A-932	3B	83	7	7	3	30,000	14,000	15	65
C		310		(E8)		84	8	8				9999999998998999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999996AS.
C	326	66	(E9)	3C	85	5	9	1	28 000	12 000	8 70 9080 15 90
C					81	7	12		32 000	16 000	10	659999996 16 000	10	66679		.
C	305	64	(E10)	3A	80	109 9	30 000	12 000	15	60

Центробежное литье – оловянно-свинцовые бронзы

(C922, C923, C926, C927) Свинцово-оловянная бронза имеет такое же применение, как и оловянная бронза, но указывается, когда требуется лучшая обрабатываемость и / или герметичность. Типичное применение:

• Гидравлическое и паровое оборудование среднего давления до 550 F
•  Гидравлическое и паровое оборудование высокого давления
• Гайки ходового винта
• Морское и декоративное литье
• Конструкционные отливки
• Подшипники для тяжелых условий эксплуатации
•  Поршни насоса

. 100

СВИНЦОВАННАЯ БРОНЗА
Перекрестный индекс					Номинальный химический состав				Типичные механические свойства
CDA	Ingot	Бывший SAE	ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ	ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ	МОК	ОН	ЛЕЙКА	ZINC	TIN	LEAD	ZINC	TIN	LEAD	ZINC	TIN	LEAD		TIN	. (ТИП.) @ 500 кг
C83600	115	40	(B5)	4A	85	5	5	5	30 000	5	5	30 000	5	.0086 14 000	20	60
C84400	123				80	3	7	9	29,000	13,000	18	55
C	295				80	16	5		40 000 (тип.)	30 000 (Тип.
С	315	660	A-932	3B	83	7	7	3	30,000	14,000	15	65
C		310		(E8)		84	8	8				9999999998998999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999996AS.
C	326	66	(E9)	3C	85	5	9	1	28 000	12 000	8 70 9080 15 90
C					81	7	12		32 000	16 000	10	659999996 16 000	10	66679		.
C	305	64	(E10)	3A	80	109 9	30 000	12 000	15	60

Центробежное литье – оловянные бронзы

(C903, C905, C907, C916)

Оловянная бронза обеспечивает превосходную коррозионную стойкость наряду с хорошей износостойкостью и достаточно высокой прочностью. Используемые в подшипниках скольжения, они особенно хорошо изнашиваются по стали.

Типичное применение:

•  Подшипники
•  Pump bodies
•  Gears
•  Bushings
• Valves
• Pump impellers
•  Steam fittings
•  Piston rings
•  Worm wheels
•  Bearings for heavy loads and relatively low speeds

1  

8,94

9

ОЛОВЯННАЯ БРОНЗА
Перекрестный индекс					Номинальный химический состав					Типичные механические свойства
CDA	Ingot	Former SAE	Former Federal	Former ASTM	Copper	Sn	Pb	Zn	Ni	Tensile (psi)	Yield (psi)	Elongation %	BHN (ТИП. ) @ 500 кг
С	225	620	(D5)	1B	88	8		4		40 000	18 000	20	700799996 18 000	20	700799999999 000	20	700799999999 000	20	70079		20	70079		20	70079	.
C	210	62	(D6)	1A	88	10		2		40,000	18,000	20	75
С	205	65			89	11				35 000	18 000	10	80
C	199					13				40 000 (тип.)	20 000 (тип.)
C		197		(D2)		85	15		TYP 9008 9008. 0079	25 000 (ТИП.)	2 (ТИП.)	105
C						16				35 000 (тип.)	25 000 (тип.)	2 (тип.)	25 000 (тип.)	2 (тип.)
C		194		(D1)		81	19				35 000 (тип.)	30 0006 (тип.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	(тип.0079
C			(F1)		88	10.5			1.5	35,000	17,000	10	85
C					86.5	12			1.5	35,000	17,000	10	65
C		245	622	(D4)	2A	88	6	1,5	4,5		34 000	16 000	22	65
C		230	621	(D3)	2B	87	8	1	4		36,000	16,000	18	70
C	250	640			87	11	1	2	1	35 000	18 000	10	790 900 90
C	206	63				10	2			35 000,0079	70079999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999900SE
C	206W/Ni				84	10	2,5	6 0	25 000	8	80

**BHN @ 3000 кг

Центробежный лист – Желтая латунь

6

6

Желтая латунь
Перекрестный индекс					Номинальный химический состав					Типичные механические свойства
CDA	Ingot	Former SAE	Former Federal	Former ASTM	Copper	Sn	Pb	Zn	Ni	Tensile (psi)	Yield (psi)	Elongation %	BHN (ТИП. ) @ 500 кг
C85200	400		A-852	B584-852	72	1	3	24		3	24	9	3	24	3	24	3	240079		0086 35 000	12 000	25	45
C85300	407				70			30		35 000 (тип.)	11 000 (тип.)		66666 (тип.)	11 000 (тип.
C85400	403	41	A-854	B584-854	68	1	3	28		30,000	11,000	20	50
C85700	405.2		A-857	B584-857	62	1	1	36		40,000	14,000	15	75

 

Центробежно-литая марганцевая бронза

(C862, C863, C864, C865, C867)

Марганцевая бронза, самая прочная из литой бронзы, используется в основном для тяжелых механических изделий. Они обеспечивают умеренно хорошую коррозионную стойкость.

Typical uses:

•  Brackets
•  Shafts
•  Gears
•  Structural parts
• Screw down nuts
• Slow-speed heavy load bearings
•  Gears
•  Gibs and cams
•  Свободные детали машин
•  Рычаги
•  Легкие шестерни
•  Морские фитинги
•  Штоки клапанов
•  Propellers for salt and fresh water
•  Machinery parts substituting for steel and mallable iron

MANGANESE BRONZE
Перекрестный индекс					Номинальный химический состав					Типичные механические свойства
CDA	Слиток	Former SAE	Former Federal	Former ASTM	Copper	Zn	Al	Fe	Mn	Tensile (psi)	Yield (psi)	Elongation %	BHN (TYP. ) @ 500 кг
C86200	423	430A	(B) & (E)	8B	64	26	4	3	3	90,000	45,000	18	180
C86300	424	430B	(C)	8C	63	25	6	3	3	110,000	60,000	12	225
C86500	421	43	(A)	8A	58	39	1	1	1	65,000	25,000	20	100

Центробежный лист – свинцовая марганцевая бронза

1919

Следует бронза марганца
Перекрестный индекс					Номинальный химический состав				Типичные механические свойства
CDA	Ingot	Former SAE	Former Federal	Former ASTM	Copper	Sn	Pb	Zinc	Tensile (psi)	Yield (psi)	Elongation %	BHN (TYP . ) @ 500 кг
864	420		C2	7A	59		1	40	60,000	20,000	15	105
867	422				58		1	34	80,000	32,000	15	155

Центробежно-литой алюминий Бронзы

(C952, C953, C954, C955, C956, C958) и аэрокосмические стандарты AMS 4880, AMS 4881, AMS 4640

Алюминиевые бронзы и никель-алюминиевые бронзы содержат от 3% до 12% алюминия, который упрочняет сплав. Они наиболее известны своей высокой коррозионной стойкостью и стойкостью к окислению в сочетании с исключительно хорошими механическими свойствами. Подшипники из алюминиевой бронзы используются в тяжелых условиях. Сплавы, такие как C954 или C955 могут быть подвергнуты закалке и отпуску для достижения еще большей прочности, когда это необходимо. Никель-алюминиевые бронзы, такие как C955, обладают чрезвычайно высокой коррозионной стойкостью к морской воде. Благодаря своей устойчивости к коррозии, эрозии и кавитации он широко используется для гребных винтов и другого морского оборудования.

Типичное применение:

• Крепление и направляющие пистолета
• Детали шасси
• Травильный бак и слабощелочное оборудование
• Морские двигатели и пропеллеры
• Gears
• CAMS
• Стрипзер Гайки
•  Насосы
•  Втулки
• Противооткатные механизмы танковых пушек
•  Направляющие и седла клапанов в авиационных двигателях
•  Cable connectors
•  Pole-line hardware
•  Terminals
•  Propeller hubs
•  Blades and other parts including valves with sea water contact

ALUMINUM BRONZE
Перекрестный индекс					Номинальный химический состав					Типичные механические свойства
CDA	Ingot	Former SAE	Former Federal	Former ASTM	Copper	AI	Fe	Ni	Mn	Tensile (psi)	Yield (psi)	Elongation %	BHN (ТИП. ) @ 500 кг
C95200	415A	68A	9A	88	9	3				65 000	25 000	20	125
C95300	415B	68B	G7	9B	89	10	1			65,000	25,000	20	140
C95300HT	G7-HT				89	10	1			80,000	40,000	12	160
C95400	415C		A-954	9C	85	11	4			75,000	30,000	12	170
C95400-HT		G5-HT	9C-HT		85	11	4			90,000	45,000	6	190
C95500	415D		G3	9D	81	11	4	4		90,000	40,000	6	190
C95500-HT		G3-HT	G3		81	11	4	4		110,000	60,000	5	200
С95800					81		4	5	1	85 000	35 000	15	159
C95900						13	4		1				241 (мин. )

Центробежно-литое никелевое серебро

(C973, сплав Mil C 15345 7, модифицированный C973)

Нейзильбер обладает отличной коррозионной стойкостью, высокой литейностью и очень хорошей обрабатываемостью. Они имеют умеренную крепость и приятный серебристый блеск.

Typical uses:

•  Valves
•  Fittings
•  Hardware for food and beverage handling equipment
•  Seals and labyrinth rings in steam turbines

NICKEL SILVER
Перекрестный индекс					Номинальный химический состав					Типичные механические свойства
CDA	Ingot	Former SAE	Former Federal	Former ASTM	Copper	Sn	Pb	Zinc	Ni	Tensile (psi)	Yield (psi)	Elongation %	BHN (ТИП. ) @ 500 кг
C97300	410				56	2	10	20	12	30,000	15,000	8	55
C97600	412				64	4	4	8	20	40,000	17,000	10	80

Никелевая бронза против фосфористой бронзы

Никелевая бронза против фосфористой бронзы

Бронза представляет собой сплав меди. Бронза, состоящая из первичной меди, часто сплавляется с другими металлами. Наиболее распространенным металлом, используемым для легирования бронзы, является олово. Олово добавляется в диапазоне от 12% до 12,5% в его сплав. Помимо олова, являющегося ее вторичным сплавом, в химический состав бронзы часто входят добавки других металлов, например, алюминия, марганца, никеля или даже цинка. В некоторых случаях производители могут использовать неметаллические элементы или металлоиды, такие как фосфор, мышьяк или кремний. Сегодня на рынке доступно несколько видов бронзы. Двумя наиболее распространенными типами бронзы являются никелевая бронза и фосфористая бронза. Как правило, никелевая бронза содержит около 30% никеля в своем сплаве. Примеры никелевых бронз включают нейзильбер и мельхиор.

В мельхиоре или медно-никелевом сплаве содержание никеля колеблется от 30% до 10%. В настоящее время на рынке доступны два широко используемых сорта медно-никелевого сплава. Первый — 70/30 CuNi, а второй — 90/10 CuNi. Названия марок были получены по элементному составу сплава. Например, 70/30 CuNi состоит из 70% меди с добавлением 30% никеля, тогда как 90/10 CuNi состоит из 90% меди и 10% никеля. Мельхиоровые сплавы — это сплавы, демонстрирующие превосходную стойкость к коррозии в морской воде и низкий уровень макрообрастания, поэтому они широко используются в морской технике. Эти сплавы также имеют хорошую технологичность. Другая никелевая бронза называется нейзильбером. Помимо того, что во всем мире этот сплав называют нейзильбером, он также может быть известен как Майлехорт или нейзильбер. Самая обычная марка нейзильбера состоит из 60% меди, 20% никеля и 20% цинка. Несмотря на название нейзильбер, этот сплав никоим образом не содержит серебра. Но именно серебристый вид никеля является причиной происхождения его названия.

Как и никелевая бронза, фосфористая бронза доступна в различных формах. Из нескольких обычных сплавов фосфористая бронза доступна в виде цветных пружинных сплавов, легкообрабатываемой фосфористой бронзы, а также подшипниковой бронзы. Один из наиболее традиционных составов для фосфористой бронзы включает следующий химический состав: 94,8% меди, 5% олова и 0,2% металлоидного фосфора. Фосфор называют металлоидом, потому что его свойства занимают промежуточное положение между полупроводниками, металлами и твердыми неметаллами.

Температура плавления никеля и фосфористой бронзы

В отличие от металлов с фиксированной температурой плавления, очень трудно получить фиксированное значение температуры плавления сплава. Это связано с тем, что сплав состоит из нескольких элементов, металлов или металлоидов, каждый из которых имеет уникальную температуру плавления. Поэтому для большинства сплавов обычно характерен диапазон плавления. В этом диапазоне сплав изменит состояние от твердого металла до жидкого шлама. Диапазон плавления нейзильбера составляет около 2030 ° F, тогда как для некоторых медно-никелевых сплавов диапазон плавления составляет от 2031 ° F до 2255 ° F. В то время как диапазон плавления фосфористой бронзы составляет от 1705 ° F (Liquidus) – 1940°F (солидус).

Разница между ценами на никель и фосфорсодержащую бронзу

Медь и никель являются предметом торговли на фьючерсном рынке. Таким образом, контракты на эти товары заключаются большими партиями, при этом цена каждого металла постоянно меняется. Именно так определяются цены на такие металлы, как никель, медь и даже золото. Цена на никель выше, чем на медь, потому что это редкий металл. В отличие от фосфористой бронзы, никелевая бронза содержит значительную добавку никеля, что делает ее более дорогой.

Никелевая алюминиевая бронза цена за кг в Индии

Происхождение материала	Индия (Цена за кг)	Великобритания (Цена за кг)	Европа (Цена за кг)	Малайзия (Цена за кг)	Филиппины (Цена за кг)
Индия	480 рупий/килограмм	Фунт стерлингов 4,81	Евро 5,34	Малайзийский ринггит 26,48	филиппинское песо 313,29

Фосфористая бронза цена за кг в Индии

Происхождение материала	Индия (Цена за кг)	Великобритания (Цена за кг)	Европа (Цена за кг)	Малайзия (Цена за кг)	Филиппины (Цена за кг)
Индия	650 рупий/килограмм	Фунт стерлингов 6,51	Евро 7,23	Малайзийский ринггит 35,86	Филиппинское песо 424,24

Покупайте напрямую у производителей никелевой и фосфорной бронзы в Индии по низкой цене в Великобритании, Европе, Малайзии и на Филиппинах, готовый склад в Ченнаи и Мумбаи.

Никель Бронза Материал Механические свойства

Напряжение растяжения, мин	655 МПа / 95 тысяч фунтов на кв. дюйм
Твердость по Бринеллю	208
Предел текучести при 0,5% растяжения под нагрузкой мин.	290 МПа / 42 тыс. фунтов на кв. дюйм
Удлинение на 2 дюйма или не менее 50 мм, %	10
Класс обрабатываемости %	50%

Никелевый сплав Бронза Плотность

	Английский (США)	Метрическая система
Плотность	0,272 фунта/дюйм 3 при 68 °F	7,53 г/см3 при 20 °C

C63000 никель-алюминий-бронза эквивалент класса

• ASTM B271
• АСМЭ СБ584
• АСТМ Б505
• АСТМ Б30
• АСТМ В763
• АСТМ В584
• САЕ Дж462
• САЕ Дж461
• МИЛ V-18436

Никелевая бронза Химический состав

Cu%	АИ%	Сн%	Pb%	Zn%	Сб%	П%	Fe%	Ni%	С%	Мн%	Si%
78,00 МИН	10. 00- 11.50	н/д	Н/Д	н/д	н/д	н/д	3.00- 5.00	3.00- 5,50	н/д	3,50	н/д

Физические свойства сплава никелевой бронзы

	Английский (США)	Метрическая система
Ликвидус – точка плавления	1930 °F	1054 °С
Точка плавления Солидуса	1900 °F	1038 °С
Удельный вес	7,530	7,53
Электропроводность	8% МАКО при 68 °F	0,049 мегасименс/см @ 20 С
Удельное электрическое сопротивление	Н/Д	Н/Д
Теплопроводность	24,2 БТЕ/кв. фут/фут·ч/°F при 68 °F	41,9 Вт/м при 20 °C
Диапазон удельной теплоемкости	0,1 БТЕ/фунт/°F при 68 °F	419 Дж/кг @293 °C
Магнитная проницаемость (Напряженность поля 16 кА/м)	1,320	1,32
Коэффициент Тепловое расширение	9 10-6 на °F (68-212 °F)	15,5 10-6 на °C (20-100 °С)
Модуль упругости в напряжении	16000 фунтов/кв. дюйм	110000 МПа

Свариваемость и изготовление никелевой бронзы

Техника сварки	Пригодность
Дуговая сварка металла с покрытием	Хорошо
Дуговая сварка в среде защитного газа	Хорошо
Пайка	Хорошо
Пайка	Ярмарка
Оксиацетиленовая сварка	Не рекомендуется

UNS C97600 Обрабатываемость

• Обрабатываемость: 70

Фосфористая бронза Марки

Марка	РОДСТВЕННЫЕ МАРКИ
ПБ102	КВ451К/К51000
ПБ104	КВ453К/К52100
ПБ1	CC481K/C

Фосфористая бронза Плотность

Марка	Плотность (г/смᶟ) Около
Фосфорная бронза ЛБ2/ЛБ4/ПБ2	8,7
Фосфористая бронза PB1	8,7

Температура плавления фосфористой бронзы

831-999 °C

Химический состав фосфористой бронзы

Состав фосфористой бронзы PB1 и Pb2

0061	Освинцованная бронза / фосфористая бронза LB2 / LB4 / PB2		Фосфористая бронза PB1
	Минимум	Максимум	Минимум	Максимум
Медь	87	89,5	87	89,5
Олово	10,0	11,5	10,0	11,5
Свинец		0,25		0,25
Цинк		0,05		0,05
Никель		0,10		0,10
Фосфор		1,0		1,0
Алюминий		0,01		0,01
Железо		0,1		0,1
Сурьма		0,05		0,05
Марганец		0,05		–
Сера		0,05		0,05
Кремний		0,01		0,01
Висмут		0,05		0,05
Примеси		0,05		–

Материал, эквивалентный фосфористой бронзе

Эквивалент Pb2 Технические характеристики

• BS EN 1982-2008 GC CC481K
• БС 1400 ПБ2
• CuSn11P-C
• САЕ 65К
• УНИ 7013-72-2А
• АСТМ Б 505 С
• ДИН 1705 2. 1052.04
• КАК 1565-1974 904Д
• КАК 1565-1985 К

Эквивалент Pb1 Технические характеристики

• BS 1400 PB1
• БС ЭН 1982-2008 ГК СС481К
• Def Stan 02 838 Часть 1
• РЭШ 838 Часть 1
• CuSn11P-C
• АСТМ Б 505 С
• САЕ 65с
• РЭШ 838
• КАК 1565-1985 К
• КАК 1565-1974 904Д
  

Фосфористая бронза Механические свойства

Фосфористая бронза Pb2 Свойства

Прочность на растяжение (Н/мм²)	400
Прочность/предел текучести (Н/мм²)	190
Удлинение (%)	20
Твердость по Бринеллю	120
Импакт Изод J20°C

Pb2 Физические свойства

Плотность г/см³	8,8
Диапазон температур плавления °C	831-999
Теплопроводность Вт/мК	45
Удельное электрическое сопротивление мкОм. м15°C	0,17
Коэффициент теплового расширения 0-250°C	19
Относительная магнитная проницаемость
Коэффициент трения

Подробнее

• Разница между трубой и трубой
• Разница между 316 и 316L
• Разница между Erw и бесшовной трубой
• Разница между бесшовной и сварной трубой
• Разница между дуплексом и супердуплексом
• Разница между аустенитной и мартенситной нержавеющей сталью
• Разница между аустенитной и ферритной нержавеющей сталью
• Разница между SS 304 и SS 202
• Разница между A2 и A4 из нержавеющей стали
• Разница между нержавеющей сталью 302 и 304
• Разница между AISI и ASTM
• Инконель против Монеля
• Хастеллой против монеля
• Разница между нержавеющей сталью 304 и 316
• Разница между нержавеющей сталью и дуплексной нержавеющей сталью
• Разница между сериями 300 и 400 из нержавеющей стали
• Разница между нержавеющей сталью 204 и 304
• Разница между ферритовой и аустенитной сталью
• Разница между Inconel 800 и Incoloy 800
• Разница между нержавеющей сталью 303 и 304
• Разница между нержавеющей сталью 430 и 304
• Монель против фосфористой бронзы
• Разница между морской и пищевой нержавеющей сталью

 

 

Бронза и латунь, в чем разница? Как лучше?

• Остин Пэн
• 20 декабря 2020 г.
• Категория: Блог

Бронза и латунь

представляют собой сплавы металлов и сегодня широко используются в обрабатывающей промышленности. Оба металла называются красными металлами из-за их отчетливого красноватого цвета. Бронза и латунь содержат различное количество других элементов, и в результате они существуют с различными свойствами. Будучи сплавом меди, латунь обычно состоит из меди и цинка, а бронза обычно состоит из меди и олова.

Эти два металла обладают сходными свойствами, но для правильного использования их необходимо различать. В результате этот пост посвящен сравнению с использованием их характеристик, свойств и преимуществ.

Во-первых, давайте узнаем, что такое бронза и латунь

Чтобы мы могли провести сравнение между латунью и бронзой, важно иметь четкое представление о том, что такое латунь и бронза. Мы подготовили этот раздел, чтобы представить четкое представление о том, что представляют собой оба металла.

Что такое бронза?

Бронза представляет собой металлический сплав, состоящий в основном из меди и олова. Этот металл восходит к 3500 г. до н.э. у шумеров, и этот век упоминается как бронзовый век. Он считается медным сплавом и определяется на основе его рабочих свойств, а также конкретных легирующих элементов.

Следовательно, свойства и характеристики бронзы можно улучшить, используя различные составы элементов. К таким металлам относятся марганец, никель, кремний, свинец, сурьма, цинк и многие другие. Благодаря этому дизайнерам предоставляется широкий выбор марок бронзы. Бронза, как правило, красновато-коричневая/золотая, хрупкая, но менее хрупкая по сравнению с чугуном.

Что такое латунь?

Латунь была обнаружена пользователями около 500 г. до н.э. и во многом совпадает с бронзой. Латунь — это металлический сплав, состоящий в основном из меди и цинка. Его элементный состав металлов, включая олово, железо, алюминий, свинец, кремний и марганец. Этот элементный состав помогает достичь различных электрических и механических свойств латуни. Если взять в качестве примера содержание цинка, оно помогает латуни повысить пластичность и прочность основного медного материала. Доказано, что чем выше концентрация цинка в латуни, тем пластичнее и прочнее ее сплав.

Латунь бывает разных цветов, включая ярко-золотой, серебряный и многие другие, в зависимости от соотношения цинка и меди. Можно сказать, что он более пластичен по сравнению с цинком с таким же низким трением при обработке с другими металлами. Кроме того, латунь часто известна своим декоративным применением из-за сходства с золотом.

Давайте сравним 17 различий между бронзой и латунью

В этом разделе основное внимание уделяется сравнению бронзы и латуни с использованием различных индивидуальных характеристик.

Бронза и латунь: состав элементов

Бронзу и латунь можно отличить, проведя сравнение по их элементному составу. Для сравнения, бронза как медный сплав содержит медь (Cu) и олово (sn), а ее основные компоненты в зависимости от формы сплава:

• Алюминий
• Свинец (Pb)
• Сурьма
• Никель (Ni)
• Фосфор ( P)
• Кремний (Si)
• Сера (S)
• Кобальт
• Хром
• Цинк

С другой стороны, латунь как металл представляет собой просто сплав меди и цинка. В природе его первичный элементный состав включает медь (Cu) и цинк (Zn), хотя он может иметь следующие компоненты в зависимости от формы сплава:

• олово (Sn)
• сера (S)
• кремний (Si)
• Фосфор (P)
• Никель (Ni)
• Свинец (Pb)
• Железо (Fe)
• Сурьма (Sb)
• Алюминий (Al)

Бронза и латунь: коррозионная стойкость

Еще один способ провести сравнение между латунью и бронзой — использовать их уровень коррозионной стойкости. Бронза окисляется на воздухе из-за содержания в ней меди (Cu), что приводит к появлению отчетливой пятнистой патины. Это помогает предотвратить легкую коррозию бронзы, особенно когда бронза находится в такой среде, как соленая вода. Однако при контакте бронзы с соединениями хлора начинается процесс, называемый «бронзовой болезнью». Это заболевание делает бронзу более восприимчивой к коррозии, которая со временем медленно разрушает медный сплав. Из-за устойчивости бронзы к коррозии в соленой воде ее часто используют для изготовления деталей для лодок и морских судов.

С другой стороны, латунь устойчива к коррозии, особенно в гальванической морской воде. Однако, когда латунь подвергается коррозии, она теряет содержание цинка, оставляя только медь в процессе, называемом обесцинкованием. Во время этого процесса происходит косметическое изменение, при котором цвет латуни меняется с желтого на розовый. Однако этот процесс можно предотвратить, нанеся бронзовый слой.

Бронза и латунь: электропроводность

Эти два металла представляют собой сплавы меди. Медь является стандартом, в котором большинство металлов оценивается по электропроводности. Один из интересных фактов, которые мы обнаружили в отношении двух металлов, заключается в том, что латунь и бронза имеют низкую относительную электропроводность.

Можно подумать, что и бронза, и латунь состоят в основном из меди, тогда их электропроводность должна быть почти такой же, как у меди. Однако это не так из-за другого элементного состава. Оба они содержат небольшой процент других элементов, таких как алюминий, олово, цинк, никель, кобальт, и многие другие ухудшают характеристики электропроводности бронзы и латуни. По сравнению с использованием меди в качестве стандарта, латунь имеет более высокую электропроводность 28%, а бронза имеет наименьшую (15%) проводимость.

Бронза и латунь: теплопроводность

Теплопроводность материала — это мера, позволяющая определить, можно ли использовать такой материал для тепловых применений. Это помогает узнать количество энергии, которое может быть передано через такой материал, и скорость, с которой она может быть передана. При сравнении бронзы с латунью мы обнаружили, что теплопроводность латуни намного выше, чем у бронзы, что делает ее более подходящей для изготовления радиаторов. Тем не менее, бронза может использоваться в термических приложениях, но ее аналог — латунь будет рассматриваться как бронза, когда требуются термические приложения.

Бронза и латунь: температура плавления

Бронза имеет более высокую температуру плавления (315–1080 °C), чем латунь (809–1030 °C), и обе они легко отливаются. Температура плавления латуни и бронзы очень важна и имеет решающее значение для выбора бронзы или латуни для проекта. Это связано с тем, что при температуре плавления может произойти отказ компонента.

Когда материал достигает точки плавления, происходит переход из твердого состояния в жидкое. В этом состоянии этому материалу можно легко придать различные формы. При использовании латуни или бронзы для фасонного корпуса необходимо учитывать желаемые механические свойства. Более декоративный проект, скорее всего, выиграет от латуни, в то время как более устойчивый проект, скорее всего, выиграет от бронзы.

Бронза и латунь: твердость

Твердость материала является мерой его реакции на локальное поверхностное напряжение и того, как материал реагирует на вмятины, царапины и многое другое. В этой мере шкала твердости по Бринеллю существует как одна из многих доступных мер твердости. Он использует индентор твердости для оценки реакции материала на стандартную силу. По этой шкале бронза имеет от 40 до 420 баллов, а латунь — от 55 до 73.

Этот результат показывает, что бронза в среднем тверже латуни. Можно сказать, что более твердый материал более хрупок, и бронза подчиняется этому правилу: она гораздо более склонна к разрушению по сравнению с латунью. Если в проекте большое внимание уделяется износостойкости и прочности, бронза может быть идеальным выбором. Однако, если обрабатываемость становится необходимостью, латунь намного важнее бронзы.

Бронза и латунь: вес

Когда дело доходит до сравнения веса бронзы и латуни, вода может быть выбрана в качестве базовой линии для удельного веса – учитывая значение 1. Затем сравнивается удельный вес бронзы и латуни как доля большей или меньшей плотности. Из наших сравнений мы обнаружили, что бронза самая тяжелая с плотностью 7400 – 8900 кг/куб.м. С другой стороны, вес латуни ниже по элементному составу и колеблется от 8400 до 8730 кг/м3.

Бронза и латунь: долговечность

Долговечность материала — это способность этого материала оставаться функциональным без использования чрезмерного ремонта или технического обслуживания всякий раз, когда материал сталкивается с нормальными эксплуатационными проблемами в течение периода полураспада. Бронза — твердый и прочный металл, но ее нелегко согнуть. Бронза также может противостоять воде и, как следствие, невосприимчива к коррозии, вызванной водой. С другой стороны, латунь прочна и не так долговечна, как бронза. Он также невосприимчив к коррозии и растрескиванию, что делает его средним по долговечности.

Бронза и латунь: обрабатываемость

Сравнительная оценка, присваиваемая металлам для оценки того, как они реагируют на механические нагрузки, такие как штамповка, фрезерование, токарная обработка и т. д., называется обрабатываемостью. Оценка обрабатываемости выбранного материала имеет большое значение, поскольку она определяет тип механической обработки, которую можно выполнять с такими материалами.

Процент обрабатываемости материалов делается по сравнению с эталонным материалом, где материалу присваивается рейтинг 100%. Материал, который сложнее обрабатывать, имеет процентное содержание ниже 100, например, латунь и бронза. Большинство медных сплавов слишком пластичны для механической обработки, но некоторые из них разработаны специально для механической обработки, например, латунный сплав C360.

Бронза и латунь: формуемость

Что касается формуемости, латунь лучше формуется, чем бронза. Говорят, что латунь твердая, но она мягче бронзы, которая представляет собой сплав меди и олова. Эта сравнительная мягкость латуни облегчает ее формование, резку и напильник.

Бронза и латунь: свариваемость

Важно отметить, что и бронза, и латунь поддаются сварке. Однако есть исключение для латунного сплава, содержащего свинец, и чем меньше содержание цинка в латуни, тем легче ее сваривать. Латунь, содержащая 20% цинка, имеет хорошую свариваемость, в то время как латунь с содержанием цинка 20% и выше считается удовлетворительной свариваемостью. Кроме того, литые латунные металлы лишь незначительно поддаются сварке.

С другой стороны, сплавы неэтилированной бронзы демонстрируют удовлетворительную свариваемость и в напряженном состоянии становятся склонными к растрескиванию. Однако свинцово-фосфорную бронзу можно аккуратно сварить с помощью SMAW.

Бронза и латунь: предел текучести

Предел текучести металла считается наивысшим напряжением, при котором металл начинает постоянно деформироваться. При сравнении бронзы и латуни латунь обладает более высоким пределом текучести, чем медь. В подтверждение этого утверждения бронза имеет самый высокий предел текучести на уровне 69.0,0 – 800 МПа (10000 – 116000 фунтов на квадратный дюйм), в то время как латунь показывает от 34,5 до 683 МПа (5000 – 99100 фунтов на квадратный дюйм).

Бронза и латунь: прочность на растяжение

Многие производители в обрабатывающей промышленности считают прочность материала основным фактором, особенно при выборе материала. Бронза и латунь пользуются спросом из-за повышенной прочности на растяжение, которую они демонстрируют при холодной обработке или, в случае с латунью, при добавлении большего количества цинка.

Для сравнения, бронза имеет прочность на растяжение 50 Ksi (350 МПа) при отжиге и прочность на растяжение 92 Ksi (635 МПа) при холоднокатаном отпуске. С другой стороны, латунь имеет предел прочности при растяжении 53 Ksi (365 МПа) при отжиге и 88 Ksi (607 МПа) при холоднокатаном отпуске.

Бронза и латунь: Прочность на сдвиг

Это называется прочностью по отношению к типу текучести или разрушения конструкции, особенно когда металл разрушается при сдвиге. Сдвигающая нагрузка означает силу, которая вызывает разрушение материала или компонента при скольжении вдоль плоскости, параллельной направлению действия силы. При измерении становится очевидным, что латунь имеет самую высокую прочность на сдвиг в диапазоне от 35000 фунтов на квадратный дюйм до 48000 фунтов на квадратный дюйм, в то время как бронза имеет самую низкую прочность на сдвиг в диапазоне от 35000 фунтов на квадратный дюйм до 47000 фунтов на квадратный дюйм.

Бронза и латунь: Цвет

Одним из самых простых способов отличить бронзу от латуни является использование цвета. Бронза по цвету красновато-коричневая. Это свойство может незначительно измениться при добавлении в бронзовую смесь других элементов. Независимо от его изменения, бронзу по-прежнему легко отличить от латуни. С другой стороны, латунь обычно имеет приглушенный желтый оттенок и очень похожа на матовое золото. Это свойство делает его идеальным материалом для изготовления мебели и светильников.

Бронза и латунь: Цена

Кусок бронзы и меди может различаться в зависимости от различных факторов, таких как содержание меди. Содержание меди в обоих сплавах определяет их цену на рынке. Однако бронза по сравнению с латунью обычно дороже. Это можно объяснить содержанием в нем меди и процессом, необходимым для производства бронзы.

Бронза и латунь: области применения

Бронза

Бронза существует в различных формах или сплавах, и независимо от ее сплава, она предлагает широкий спектр применений. В течение многих лет бронза использовалась для изготовления монет и подходила для использования в судах и лодках до того, как стала широко использоваться нержавеющая сталь. До сих пор бронза используется в корабельных гребных винтах и ​​погружных подшипниках. Бронза имеет очень низкое трение по отношению к разнородным металлам, и в результате она используется сегодня для подшипников, пружин, втулок направляющих подшипников автомобильных трансмиссий, подшипников для небольших электродвигателей и многого другого.

Бронза используется для изготовления молотков, молотков, гаечных ключей и других прочных инструментов, поскольку они не дают искры при ударе о твердую поверхность. Они также используются в производстве бронзовой шерсти для деревообработки. Бронза также находит широкое применение в скульптурах, музыкальных инструментах и ​​электрических контактах. Специальные бронзовые сплавы обладают следующими свойствами:

863 – Марганцевая бронза

Этот бронзовый сплав известен своей коррозионной стойкостью и высокой прочностью. Он отличается долговечностью в результате долговечности, что делает его идеальным вариантом для тяжелых условий эксплуатации. К таким приложениям относится сельскохозяйственная и строительная техника. 863 Марганцевая бронза применяется при изготовлении следующего:  

• Bridge pins
• Bronze for gears
• Cams
• Gibs
• Hydraulic cylinder components
• Large stem valves
• Load bearings
• Screw-down nuts

907 Tin Bronze

The 907 Tin Bronze обладает качественной коррозионной стойкостью, особенно в условиях воздействия морской воды. Он отлично работает в условиях износа и усталости и умеренно поддается механической обработке. Сплав применим для изготовления:

• Подшипники
• Бронза для передач
• втулках
• Морские фитинги
• поршневые кольца
• Насосы

917 Tin Bronze

917 Tin Bronze

917. медленное и неравномерное движение. Оловянная бронза 917 обладает высокой коррозионной стойкостью и требует соответствующей смазки.

Он обычно используется для таких приложений, как:

• Подшипники с низкой скоростью и высокой нагрузкой
• Поворотные круги для мостов
• Шестерни
• Колеса в червячных передачах
• Компоненты подвижного моста

954 Алюминиевая бронза

Алюминиевая бронза 954 обладает чрезвычайно высокой устойчивостью к коррозии. Будучи самым популярным сплавом алюминиевой бронзы, он отличается исключительной прочностью при повышенных температурах, свариваемостью, высокой пластичностью, высокой текучестью и высокой прочностью на растяжение. Он обычно используется для приложений, включая:

• Черви и шестерни для червя (низкая скорость/высокая прочность)
• Шпоровые шестерни
• втулках
• Подшипники
• . Марина (корзины/крючки)
• Компоненты клапана

9000

55555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555511 является одним из самых прочных сплавов цветных металлов.

Этот сплав отличается превосходной прочностью на сжатие и пределом текучести в сочетании с высокой твердостью и удлинением. Он устойчив к коррозии в морской воде с впечатляющей термостойкостью. 955 Алюминиевая бронза хорошо поддается сварке. Обычно он встречается в таких приложениях, как:

• Agitators
• Aircraft Engine (сиденья, направляющие клапаны)
• Бронза для передач
• Втулки
• Компонент шасси. – сплав меди предлагает широкий спектр применения в обрабатывающей промышленности. Его обычное применение можно найти в украшении, потому что он имеет сходство с золотом. Благодаря своей долговечности и обрабатываемости латунь является идеальным исходным материалом для изготовления музыкальных инструментов. Он применим в производстве сантехнических труб и трубопроводов в результате его высокой коррозионной стойкости. Латунь широко используется в электронных приборах, потому что она обладает отличной электропроводностью.

  Несомненно, латунь применяется в механике, включая производство отливок для винтовки М-16, зубчатых колес, подшипников и многого другого. Различные области применения определенных сплавов латуни включают:

  Красная латунь

  Это сплав латуни, состоящий примерно на 95% из меди и на 5% из цинка. Красная латунь — это мягкий сплав латуни, которому можно легко придать желаемую форму. Он больше всего подходит для проектов, связанных с ремеслами, благодаря своему необычному глубокому бронзовому цвету. Красная латунь имеет широкий спектр применения, например:

  • Архитектурный фасциал
  • Знаки
  • Ювелирные изделия
  • Гриль
  • Морское оборудование
  • Дверные ручки
  • Органиментальная отделка

  . 1% и 2%. Как следует из его суффикса, его применение, по сути, для создания гравированных табличек и именных табличек. Латунь для гравировки имеет следующие применения:

  • Оборудование для сборки
  • Измерители зубчатых колес
  • Компоненты часов
  • Обод прибора

  Латунь для свободной резки

  Этот тип сплава меди, цинка и латуни обозначается С-3. Он обычно используется в таких приложениях, как:

  • Болты, гайки, резьбовые детали
  • Клеммы
  • Трубная или водопроводная арматура
  • Краны
  • Корпус клапана
  • Форсунки
  • Балансировочный груз

  Высокопрочная латунь

  Высокопрочная латунь представляет собой сплав латуни, содержащий марганец. Эта форма латунного сплава обладает высоким уровнем прочности и применима в изделиях, подвергающихся большим нагрузкам. Примеры применения высокопрочной латуни:

  • Локомотивная осевая коробка
  • Судовые двигатели
  • Автоматы перекоса
  • Аккумуляторные зажимы
  • Направляющие клапана
  • Втулки Подшипники
  • Колеса для тяжелых грузов

  Сводная таблица

  Как отличить бронзу от латуни?

  Обозначение цвета

  • Для правильной идентификации очистите два металла пастой из соли и уксуса. Это связано с тем, что на старых изделиях из бронзы и латуни обычно образуется темный или зеленый налет, известный как патина. Эта патина затрудняет различение обоих металлов по цвету. Для тщательной очистки смешайте 1 чайную ложку (17 г) соли с мукой (8 г) и добавьте столько белого уксуса, чтобы получилась густая паста. Затем нанесите пасту на неопознанный металл губкой и смойте пасту горячей водой.
  • Проверьте металл на наличие красновато-коричневого цвета. После очистки металла, из которого проявился его истинный цвет, проверьте, имеет ли цвет красновато-коричневый оттенок. Бронза состоит из меди и олова, поэтому она не имеет желтого цвета латуни. Простой совет, как распознать цвет, состоит в том, чтобы взять несколько разных металлических кусочков, чтобы цвет было легче увидеть. Если видно, что металл имеет красновато-коричневый цвет, это бронза.
  • Проверьте металл желтого цвета
  • На первый взгляд, латунь имеет желтую окраску, похожую на золото, из-за входящего в ее состав меди и цинка. Медно-желтая окраска выглядит более тусклой и менее яркой, чем золото, которое выглядит более желтым. Если металлический материал желтоватого цвета и не сильно потускнел, то говорят, что это латунь.
  • Чтобы подтвердить свое открытие, проверьте металл на наличие колец. Бронзу обычно отливают с применением вращательной или центробежной силы. Этот процесс создает на поверхности бронзы слабое кольцо. Если вы чувствуете, что металлическая деталь сделана из бронзы, то пощупайте или поищите кольца. Это легко заметить, если деталь представляет собой цилиндр или металлическую трубу.

  Бронза и латунь Часто задаваемые вопросы

  Резюме: бронза или латунь, что лучше для вашего проекта?

  Бронза и латунь — это медные сплавы, которые сохраняют многие свойства меди, но имеют уникальные отличия. Когда дело доходит до выбора металла, часто путают бронзу и латунь, в нашей статье представлено сравнение свойств, областей применения и прочности. На данный момент вы должны иметь возможность получить лучший вариант на основе нашего сравнения, и мы рады, что ваш проект будет успешным.

  Сплав алюминиевой бронзы C63000, сплав C630

  Литой C63000

  Алюминий является основным легирующим металлом, добавляемым к меди в алюминиевые бронзовые сплавы, такие как C63000, также известный как C630. В промышленности нашли применение различные алюминиевые бронзы разного состава, большинство из которых содержат от 5,00% до 11,00% алюминия по весу, а остальная масса приходится на медь. Также часто добавляют другие легирующие элементы, такие как железо, никель, марганец и кремний. Алюминиевые бронзы наиболее ценятся за их высокую прочность и коррозионную стойкость.

  Информация

  ОПИСАНИЕ ПРОДУКТА: Никель-алюминиевая бронза
  ТРЕБОВАНИЯ: HR50, вытянутая и снятая напряжение, или TQ50, отожженная в отпуске
  ШЕСТИГР.: 1/2″ до 2″ Н.Д.
  ПРЯМОУГОЛЬНИКИ: Consult Mill
  СТАНДАРТНЫЕ ДЛИНЫ: 144”

  Типичное использование

  ПРОМЫШЛЕННАЯ: детали самолетов, шарики, подшипники, втулки, кулачки, трубки конденсатора для электростанций и опреснительных установок, коррозионно-стойкие изделия, шестерни, фланцы теплообменников, гидровтулки для землеройной техники, наконечники плунжеров, детали насосов, насос валы, валопроводы, элементы конструкций, резервуары, шаровые краны, направляющие клапанов, седла клапанов, сварные трубопроводные системы
  МОРСКОЕ: болты, гайки, гребные винты, детали насосов, судовые гребные винты
  САНТЕХНИКА: краны

  Аналогичная или эквивалентная спецификация

  696

  CDA	ASTM	SAE	AMS	Федеральный	Военный	Прочий
  C63000	B150 B150M	J461 J463	4640	QQ-C-465B AMD1	79

  Химический состав

  SI%%%%%%%%%%%%%%%9.%% SI% SI%.

  CU% 1	SN%	Zn%	FE%	NI%	AL%	MN%
  Рем.	0.20	0.30	2.00-4.00	4.00-5.50	9.00-11.00	1.70 0	9

  Химический состав согласно AMS 4640

  ¹Значение Cu включает Ag
  Примечание: Cu + сумма названных элементов, 99,5% мин. Отдельные значения представляют максимумы.

  Обрабатываемость

  Медный сплав UNS №	Класс обрабатываемости	Плотность (фунт/дюйм³ при 68 °F)
  C63000	30	0,274

  Механические свойства

  Механические свойства согласно AMS 4640

  Отпущенный сплав HR50 со снятым напряжением или отпуск TQ50 с отжигом

  Диапазон размеров: до 1 дюйма, круглые, шестигранные и восьмиугольные включительно

  Предел прочности при растяжении, мин.		Предел текучести, при 0,5% растяжении под нагрузкой, мин.
  тыс. фунтов на кв. дюйм	МПа	тыс. фунтов на кв. дюйм	МПа	%	мин. до макс. HRB
  110	760	68	470	10	201-248

  Диапазон размеров: от 1 до 2 дюймов, круглые, шестигранные и восьмиугольные включительно

  Предел прочности при растяжении, мин.		Предел текучести, при 0,5% растяжении под нагрузкой, мин.		Удлинение, 4-кратное увеличение диаметра или толщины образца, мин.0061	Примечания
  тыс. фунтов/кв. дюйм	МПа	тыс. фунтов/кв.
  110	760	60	415	10	201-248

  Диапазон размеров: от 2 до 3 дюймов, круглые, шестигранные и восьмиугольные включительно

  Предел прочности при растяжении, не менее		Предел текучести, при 0,5% растяжении под нагрузкой, не менее		Удлинение, в 4D, не менее	Твердость	Примечания
  тыс. фунтов/кв. дюйм	МПа	тыс. фунтов/кв.
  105	725	55	380	10	187-241

  Диапазон размеров: от 3 до 5 дюймов, круглые, шестигранные и восьмиугольные включительно

  Прочность на растяжение, не менее		Предел текучести, при 0,5% растяжении под нагрузкой, не менее		Удлинение, в 4D, не менее	Твердость	Примечания
  тыс. фунтов/кв. дюйм	МПа	тыс. фунтов/кв.
  100	690	50	345	10	187-241

  Физические свойства

  	Стандарт США	Метрическая система
  Точка плавления – ликвидус	1930 °F	1054 °C
  Точка плавления – Солидус	1895 °F	1035 °C
  Плотность	0,274 фунта/дюйм³ при 68 °F	7,58 г/см³ при 20 °C
  Удельный вес	7,58	7,58
  Электропроводность	7% IACS при 68 °F	0,041 мегасименс/см при 20 °C
  Теплопроводность	22,6 БТЕ/кв. фут/фут·ч/°F при 68 °F	39,1 Вт/м при 20 °C
  Коэффициент теплового расширения 68-572	9 · 10 -6 на °F (68-572 °F)	15,5 · 10 -6 на °C (20-300 °C) 9
  Удельная теплоемкость	0,09 БТЕ/фунт/°F при 68 °F	377,1 Дж/кг при 20 °C
  Модуль упругости при растяжении	17500 тысяч фунтов на квадратный дюйм	120650 МПа
  Модуль жесткости	6400 тысяч фунтов на квадратный дюйм	44127 МПа

  Свойства изготовления

  Техника	Пригодность
  Пайка	Не рекомендуется
  Пайка	Ярмарка
  Сварка в кислородно-ацетиленовой среде	Не рекомендуется
  Дуговая сварка в среде защитного газа	Хорошо
  Дуговая сварка металла с покрытием	Хорошо
  Точечная сварка	Хорошо
  Шов Сварной	Хороший
  Сварка встык	Хорошее
  Способность к холодной обработке	Плохая
  Возможность горячей штамповки	Хорошо
  Рейтинг подделки	75
  Класс обрабатываемости	30

  Тепловые свойства

  Лечение	Минимум *	Максимум *
  Отжиг	1100	1300
  Горячая обработка	1450	1700

  * Температура измеряется в градусах Фаренгейта

  Микроскопическое исследование некоторых бронзовых предметов железного века из Западного Ирана | Heritage Science

  • Исследовательская статья
  • Открытый доступ
  • Опубликовано: 06 апреля 2016 г.
  • Омид Удбаши ¹ и
  • Ата Хасанпур ^2,3  

  Научное наследие том 4 , номер статьи: 8 (2016) Процитировать эту статью

  • 3170 доступов

  • 6 цитирований

  • Сведения о показателях

  Реферат

  История вопроса

  Начато микроскопическое исследование древних металлов для определения химического состава и микроструктуры археологических предметов из оловянной бронзы. Для этой цели были отобраны и изучены методами оптической микроскопии (ОМ) и сканирующей электронной микроскопии-энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (СЭМ-ЭДС) десять небольших бронзовых изделий из стоянки железного века Баба Джилан, западный Иран.

  Результаты

  Результаты показали, что все объекты были изготовлены из бинарного медно-оловянного сплава с переменным содержанием олова. Это может быть связано с применением неконтролируемой технологии получения бронзового сплава. В некоторых пробах в качестве основных элементов обнаружены свинец и мышьяк, но их можно рассматривать скорее как примеси из исходных руд. В бронзовой матрице видны различные особенности микроструктуры, такие как удлиненные включения Cu–S, а также глобулы Pb. На основании металлографического исследования бронзовые детали формируются циклами холодной обработки и отжига.

  Заключение

  Микроструктура бронзовых изделий Баба Джилан похожа на другие бронзовые артефакты железного века из разных регионов Ирана. Фактически, процесс производства бронзы в железном веке Ирана заключался в производстве бронзового сплава с различным количеством олова и без какого-либо третьего легирующего элемента с использованием сульфидной меди или смеси медных сульфидных и окисленных руд для выплавки меди и применения обработки и обработки. термическая обработка для придания формы и изготовления тонколистовых изделий.

  Фон

  Изучение микроструктуры археологических металлических объектов является важным и важным предметом для определения древних производственных технологий в древности. Использование меди и ее сплавов для изготовления различных повседневных, религиозных и декоративных предметов было обычным явлением в доисторический период. Например, на Иранском нагорье медь используется уже 9000 лет, а около 5000 лет продолжается производство сплава бронзы для изготовления различных артефактов [1, 2]. Долгое время и разнообразие производства и использования меди и ее сплавов в древнем мире доказывают, что необходимо исследовать различные аспекты ее металлургии, чтобы выявить ее различные особенности.

  Применение бронзового сплава для изготовления декоративных и культовых предметов было обычным явлением в железном веке Ирана (ок. 1500–550 гг. до н. э.) [1, 3, 4]. Одной из выдающихся археологических находок железного века Луристана (западный Иран) были различные предметы, захороненные на кладбищах и стоянках [5]. Многие из обнаруженных предметов из этих погребений изготовлены из бронзового сплава и датируются первой половиной первого тысячелетия до н.э. [6, 7]. Эти так называемые луристанские бронзы часто находили в раскопанных кладбищах (например, Вар Кабуд и Бард-и Бал) и, в некоторых случаях, в святилищах (например, Сангтарашан и Сурх Дум) [8]. Несколько изделий из бронзы в районе Луристана были найдены при археологических раскопках. Многие бронзовые предметы из Луристана в разных музеях были найдены во время незаконных раскопок, проводившихся местными жителями с конца XIX века.20-х годов по настоящее время [7].

  Технические и археометаллургические исследования луристанских бронз всегда вызывали большой интерес у археологов и ученых. Несмотря на большое количество бронзовых изделий, связанных с Луристаном, существует ограниченное количество исследований о технологии и металлургии бронзовых изделий из этого региона [8–12].

  Археологический памятник Баба Джилан представляет собой кладбище железного века, которое исследовалось и раскапывалось с 2006 по 2008 год. Оно было расположено на западе провинции Лорестан (Луристан), недалеко от города Нурабад. Кладбище находится на склоне горы. Было раскопано одиннадцать гробниц, в том числе пять кувшинных захоронений и шесть гробниц-сундуков, в которых хранился различный погребальный инвентарь, такой как глиняная посуда, бронзовые и железные предметы, каменные наконечники стрел, а также декоративные предметы и украшения из агата, раковины и кости. Радиоуглеродное датирование, проведенное на трех образцах костей из этого места, показало калиброванную дату около 800 г. до н.э. (2707 ± 28, 2784 ± 30 и 269 гг.).3 ± 31 год). Конечно, результаты датирования другого образца показали другую откалиброванную дату 1538 ± 32 года. На основании археологических исследований и аналитического датирования стоянка Баба Джилан представляет собой типичный могильник, относящийся к периоду II железного века (первая половина I тыс.

  Целью данного исследования является предоставление свидетельств использования сплава оловянной бронзы для изготовления некоторых погребальных принадлежностей, недавно обнаруженных на стоянке Баба Цзилань периода II железного века. Для этого были отобраны и исследованы методами микроскопии и микроанализа небольшие металлические изделия для характеристики микроструктурных особенностей древних изделий из бронзы. Важность такого рода исследований заключается в том, что до сих пор проанализировано лишь несколько раскопанных бронзовых предметов из Луристана [10–12], и результаты анализа таких артефактов могут быть использованы в качестве основы для сравнения многих награбленных бронзовых предметов, имеющихся в разных музеях для в целях аутентификации и происхождения.

  Экспериментальный

  Для изучения микроструктуры и химического состава изделий из бронзы Баба Джилань для экспериментов были отобраны десять металлических образцов из археологических раскопок (рис. 1). Образцы различаются по типу/функциям и включают носик сосуда (BJ-01), штифт с защитной головкой (BJ-03), маленькую круглую пластину (BJ-07), маленькую пружину (BJ-09), маленькую бусину (BJ-09). 11), корпус сосуда (BJ-13 и BJ-19), бусинка от ожерелья (BJ-16), маленькая пуговица (BJ-17) и браслет (BJ-18).

  Рис. 1

  Десять металлических артефактов из стоянки железного века Баба Цзилань, которые изучаются и исследуются в этой статье

  Изображение в полный размер

  Выбранные образцы были помещены в эпоксидную смолу при комнатной температуре и отшлифованы абразивной бумагой из карбида кремния. марок 120, 240, 400, 800, 1200, 2000 и 3000 соответственно. Затем образцы полировались алмазной пастой от 3 до 0,5 мкм. Состав сплава и фазы были определены с помощью СЭМ-ЭДС (полуколичественный анализ) на смонтированных образцах, чтобы наблюдать и анализировать детали микроструктуры. Анализ СЭМ-ЭДС проводили в низком вакууме с использованием прибора FE-SEM модели MIRA III производства компании TESCAN с детектором обратно рассеянных электронов (BSE) RONTEC и энергодисперсионным спектрометром (EDS). Кроме того, наблюдали микроструктуры в смонтированных образцах с помощью поляризованного светового микроскопа модели BK-POL/BKPOLR производства Alltion Company до и после травления раствором хлорного железа в этаноле [14].

  Результаты и обсуждение

  Состав сплава

  Для полуколичественного определения состава сплава в изделиях из бронзы Баба Цзилань применяли СЭМ-ЭДС. В таблице 1 представлены результаты определения состава сплава в десяти образцах, полученные методом СЭМ-ЭДС.

  Таблица 1 Результаты анализа СЭМ-ЭДС сплава в десяти образцах бронзы из памятника железного века Баба Цзилань (мас.%) . Также видно, что основными легирующими элементами всех образцов являются Cu и Sn. Процентное содержание меди колеблется от 82,3 до 9%.0,2 и Sn от 3,9 до 14,6. Благодаря этим анализам можно заметить, что содержание Sn показывает разные значения. Свинец в пробах обнаруживается в незначительных концентрациях, только в одном случае он определен в основном количестве, 6,95% масс. Точно так же As, Zn. Fe и S были обнаружены в качестве второстепенных компонентов, несмотря на то, что в образце было измерено содержание мышьяка в количестве 2,87% масс. Наличие содержания As и Pb менее двух мас.% может объяснять их поступление в состав сплава в виде примеси из медных руд [1, 15, 16]. Кроме того, бронзовые предметы железного века из Ирана обычно содержат незначительные или следовые количества свинца и мышьяка, что позволяет предположить, что их присутствие может характеризовать примесь в выплавляемых рудах [17, 18]. В целом видно, что восемь образцов изготовлены из бинарного медно-оловянного сплава, а в двух случаях (БЖ-16 и БЖ-18) для изготовления металлических изделий используются свинцовистая бронза и мышьяковистая бронза.

  Разнообразие содержания олова доказывает, что предметы не были изготовлены с использованием определенной пропорции сплава для достижения однородного состава бронзы, например, путем добавления определенного количества олова к меди и их плавления, а для производства оловянной бронзы используется неконтролируемый процесс. сплавов, таких как совместная плавка, цементация, переработка или плавка медно-оловосодержащих руд [3, 12, 19, 20]. Изменчивость содержания олова является обычным явлением при изучении бронзовых предметов железного века в Иране, особенно в луристанских бронзах. Результаты анализа различных бронзовых изделий из Луристана показывают, что в то время не существовало определенной процедуры контроля состава сплава в изготавливаемых бронзах [8, 10, 12]. Тем не менее, каждый из процессов мог использоваться для производства бронзы в этих бронзовых артефактах железного века.

  С другой стороны, наличие значительного количества свинца и мышьяка в одном образце, каждый из которых свидетельствует о том, что либо эти образцы изготовлены преднамеренно для получения тройных сплавов, либо они могут быть не добавлены преднамеренно в качестве легирующих элементов, а могут быть введены в сплав во время плавки руды . Что касается состава ранее проанализированных бронзовых предметов железного века Ирана (особенно Луристана), бинарный сплав Cu-Sn был обычным явлением в производстве медных сплавов, а не преднамеренно тройные сплавы Cu-Sn-As или Cu-Sn-Pb. использовались для изготовления металлических предметов [8, 10–12]. Тем не менее, эти тройные бронзы значительны по своему составу.

  Микроструктура

  Смонтированные образцы всех объектов были исследованы под оптическим и РЭМ-микроскопом. На микрофотографиях СЭМ-БСЭ и ОМ образцов бронзы до травления видна металлическая матрица с многочисленными рассеянными включениями в ней (рис. 2, 3). Многие из этих включений в наблюдениях ОВ имеют серо-зеленый цвет (рис. 3). Они вытянуты по широте поперечного сечения. С другой стороны, на микрофотографиях SEM-BSE в матрице видны очень мелкие шаровидные яркие включения (рис. 2).

  Рис. 2

  FE-SEM-BSE микрофотография двух образцов из Бабы Джилан: a образец BJ-13, b образец BJ-16, в микроструктуре видны продолговатые включения Cu–S и рассеянные включения свинца . Количество ярких глобул свинца в образце БЖ-16 значительно а обр. БЖ-03, б обр. БЖ-11, в обр. БЖ-19

  Изображение в натуральную величину . 4). Результаты показали, что серо-зеленые продолговатые включения состоят из меди и серы с низким содержанием железа. В одних включениях олово и цинк обнаруживаются в качестве основных компонентов, а в других – в качестве второстепенных элементов вместе с мышьяком. По результатам ЭДС видно, что темные продолговатые включения представляют собой сульфидные соединения меди (табл. 2). Плавка сульфидных или сульфидно-оксидных руд давно проводилась в древности для получения металлической меди [21, 22]. Следует отметить, что многие месторождения медных руд, использовавшиеся в древнем Иране, представляли собой выветрелые медные сульфидные руды, состоящие из сульфидных и оксидных соединений меди [4]. В результате выплавки таких руд включения Cu–S часто наблюдаются в бронзовых предметах железного века из Ирана. На самом деле некоторое количество сульфида меди не превратилось в металлическую медь во время плавки и будет проявляться в виде серо-зеленых включений в микроструктуре бронзы. Следует отметить, что такие включения Cu–S наблюдаются во многих изделиях из меди и бронзы от эпохи бронзы до железного века западного и северного Ирана [8, 12, 20, 23]. Присутствие небольшого количества железа, скорее всего, связано с присутствием железа в плавленой медной руде в форме сульфидов железа или использованием сульфида железа и меди, такого как халькопирит [22].

  Рис. 4

  Микрофотография SEM-BSE и анализ SEM-EDS различных включений, рассеянных в бронзовой матрице образцов Бабы Джилан; A и C анализы удлиненные темные включения Cu–S, тогда как B яркие глобулы Pb

  Полноразмерное изображение

  Образцы бронзы Баба Джилан (мас.%)

  Полноразмерная таблица

  Кроме того, на микрофотографиях SEM-BSE также были видны любые легкие включения небольших размеров, рассеянные в бронзовой матрице. Анализы EDS, проведенные на пяти белых глобулах, показали, что они представляют собой металлические соединения с высоким содержанием свинца, содержащие около 60–90% масс. свинца (таблица 2). Теоретически химический состав этих глобул должен составлять почти 100% Pb, но присутствие некоторого количества меди (и олова) в составе этих включений может быть связано с влиянием окружающей бронзовой матрицы в микроанализе EDS. Судя по бинарной системе Cu–Pb [14], свинец не смешивается с медью и проявляется в виде мелких или крупных обособленных богатых свинцом фаз, рассеянных в микроструктуре медных сплавов. Количество и размер этих свинцовых глобул тесно связаны с количеством свинца. Например, в образце BJ-16 свинца обнаружено более 6% масс. (таблица 1), а количество белых фаз намного больше, чем в других образцах на его микрофотографии SEM-BSE (рис. 2b). Также был взят металлографический образец каждого бронзового предмета и изучен под оптическим микроскопом. Как отмечалось выше, оптическая микроскопия (ОМ) микрофотографий образцов бронзы до травления показывает альфа-матрицу твердого раствора с многочисленными рассеянными темно-серо-зелеными включениями в матрице, вытянутыми по широте поперечного сечения (рис. 3). 9№ 0005

  Для выявления микроструктуры зерен и технологического процесса образцы травили в спиртовом растворе FeCl ₃ . После травления микроструктура образцов имела типичную зернистую структуру, состоящую из деформированных и рекристаллизованных зерен медно-оловянного твердого раствора с двойниковыми и деформационными линиями внутри некоторых зерен. Образцы с прямыми линиями двойников также не имеют линий деформации (рис. 5). Этот тип микроструктуры распространен в археологических бронзовых предметах. Фактически металлографические особенности этих бронз говорят о том, что все изделия изготавливаются и формируются в ходе цикла холодной обработки и термической обработки. Это видно по равноосным и рекристаллизованным зернам [14, 24].

  Рис. 5

  Микроструктура четырех образцов бронзы после травления в спирте FeCl ₃ , а БЖ-01, б БЖ-09, в БЖ-13 и 1 г 9419. Микроструктуры состоят из обработанных и рекристаллизованных зерен бронзы с двойными линиями. Удлиненные сульфидные включения видны непротравленными, а двойные линии обычно прямые

  Увеличенное изображение

  Холодная обработка медных сплавов приводит к деформационному упрочнению: зерна деформируются и становятся все более сплющенными, пока не становятся слишком хрупкими, чтобы деформироваться дальше. К этому моменту зерна полностью наклепаны [14, 25, 26]. Для дальнейшей обработки ковкой требуется отжиг металла для восстановления ковкости. Если используется дополнительная обработка молотком, то может потребоваться повторный отжиг. Таким образом, многие бронзовые предметы изготавливаются путем нескольких циклов холодной обработки и отжига для достижения окончательной формы. Разные размеры зерен подразумевают (i) различную степень деформации; (ii) Разные условия отжига и/или разное количество термомеханических циклов [14].

  На основании результатов основных процессов металлообработки для производства бронзы железного века из Баба Цзиланя производятся бинарные сплавы Cu-Sn. Некоторые элементы обнаруживаются в качестве основного содержания в составе сплава, такие как Pb и As, но они могут быть примесями в большом количестве, которые поступают в сплав из отработанных руд и не могут рассматриваться как преднамеренные добавки в сплавы Cu-Sn. Микроструктура образцов включает матрицу альфа-твердого раствора с включениями сульфида меди и глобулами свинца. Они появляются в виде сегрегированных фаз в твердом растворе из-за их низкой смешиваемости с расплавленной медью. В некоторых образцах включения Cu–S имеют удлиненную форму из-за механических операций, используемых для придания формы этим тонким объектам.

  Металлографическое исследование этих бронз показало, что циклы механической обработки и последующей термической обработки применялись для придания формы и превращения исходных бронзовых слитков в готовые изделия. Об этом свидетельствует наличие обработанных и перекристаллизованных зерен альфа-твердого раствора в протравленной микроструктуре, а также рассеянных в матрице продолговатых сульфидных включений.

  Кроме того, размер зерна в образцах бронзы отличается; это предполагает различную степень деформации бронзовых изделий в разное время рабочего цикла нагрева.

  Таким образом, исходя из микроструктуры и состава исследованных бронз, можно предположить, что для этих бронзовых изделий можно предложить следующий простой процесс:

  • Производство бронзы с неконтролируемым процессом плавки/легирования, продукт может представлять собой гранулы бронзы с высоким содержанием других элементов, таких как Pb или As.

  • Использование бронзовых гранул для изготовления очень маленьких предметов или расплавление нескольких гранул для производства бронзовых слитков.

  • Использование слитков для литья больших листов/деталей из бронзы (по желанию) или холодная обработка листов или деталей для придания формы предметам.

  • Отжиг нагартованных деталей для восстановления обрабатываемости.

  • Непрерывный термомеханический процесс для достижения конечной формы объектов.

  Заключение

  Микроструктурное исследование некоторых бронзовых предметов, обнаруженных на стоянке железного века Баба Джилан в западном Иране, было проведено методами микроскопии и микроанализа для определения их производственных процессов. Результаты анализа десяти предметов показали, что все они были изготовлены из сплава оловянной бронзы переменного состава с некоторыми случайно введенными в состав элементами, такими как свинец и мышьяк. Было доказано, что производство бронзы могло осуществляться неконтролируемым производственным методом, таким как совместная плавка или цементация. Он наблюдался во многих бронзовых предметах железного века Ирана, особенно Луристана. В составе присутствуют другие элементы, такие как Pb и As, которые могут быть случайно получены из исходных руд. Кроме того, микроструктура бронзовых изделий показывает применение термомеханической обработки, включая холодную обработку и последующий отжиг как циклическую процедуру для преобразования бронзового слитка/гранулы в некоторые мелкие изделия. На основании металлографических наблюдений бронзовые предметы показали сходную микроструктуру зерен, включая обработанные и отожженные зерна с двойными линиями. Фактически, основываясь на результатах, применение методов микроскопии и микроанализа может помочь понять методы изготовления и характеристики археологических артефактов из бронзы.

  Ссылки

  1. Удбаши О., Эмами С.М., Давами П. Бронза в археологии: обзор археометаллургии бронзы в древнем Иране. В: Коллини Л., редактор. Медные сплавы – ранние применения и текущие процессы – улучшение процессов. 2012. с. 147–74.

  2. Торнтон С.П. Возникновение сложной металлургии на Иранском плато: выход из левантийской парадигмы. J Предыстория мира. 2009; 22: 301–27.

     Артикул Google ученый

  3. Пиготт В.К. О значении Ирана в изучении доисторической медной металлургии. В: Stöllner T, Slotta R, Vatandoust A, редакторы. Древнее великолепие Персии, горное дело, ремесла и археология, Deutsches Bergbau — музей, Бохум. 2004. с. 28–43.

  4. Пиготт В.К. Развитие производства металлов на Иранском нагорье: археометаллургическая перспектива. В: Pigott VC, редактор. Археометаллургия Старого Света Азии, Университетский музей, монография 89.. Филадельфия: Музей Пенсильванского университета; 1999. с. 73–106.

  5. Оверлат Б. Хронология железного века в Пушт-и Кух, Луристан. Иран Антик. 2005; XL: 1–33.

     Google ученый

  6. “>

     Overlaet B. Металлоконструкции Луристана в железном веке. В: Stöllner T, Slotta R, Vatandoust A, редакторы. Древнее великолепие Персии, горное дело, ремесла и археология, Deutsches Bergbau — музей, Бохум. 2004. с. 328–38.

  7. Overlaet B. Луристанские бронзы: I. Полевые исследования. В: Яршатер Э, редактор. Encyclopaedia Iranica online, Первоначально опубликовано: 15 ноября 2006 г. Доступно на http://www.iranica.com/articles/luristan-bronzes-i-the-field-research.

  8. Удбаши О., Эмами С.М., Малекзаде М., Хасанпур А., Давами П. Археометаллургические исследования бронзовых сосудов из «Сангтарашана», Луристан, Западный Иран. Иран Антик. 2013;XLVIII:147–74.

     Google ученый

  9. Мури PRS. Промежуточный отчет о некоторых анализах «луристанских бронз». Археометрия. 1964; 7: 72–79.

     Артикул Google ученый

  10. “>

      Fleming SJ, Pigott VC, Swann CP, Nash SK, Haerinck E, Overlaet B. Археометаллургия военного кабуда, Западный Иран. Иран Антик. 2006; XLI: 31–57.

      Артикул Google ученый

  11. Флеминг С.Дж., Пиготт В.К., Суонн С.П., Нэш С.К. Бронза в луристане: предварительные аналитические данные из медно-бронзовых артефактов, раскопанных бельгийской миссией в Иране. Иран Антик. 2005; XL: 35–64.

      Артикул Google ученый

  12. Удбаши О., Давами П. Металлография и интерпретация микроструктуры некоторых археологических сосудов из оловянной бронзы из Ирана. Материнский персонаж. 2014; 97:74–82.

      Артикул Google ученый

  13. Хасанпур А., Хашеми З., Оверлат Б. Кладбище Баба Джилан недалеко от Нурабада, Пиш-и Кух Луристан — предварительный отчет. Иран Антик. 2015; Л: 171–212.

      Google ученый

  14. Скотт Д.А. Металлография и микроструктура древних и исторических металлов. Лос-Анджелес: Институт сохранения Гетти; 1991.

      Google ученый

  15. Фигейреду Э., Араужо М.Ф., Сильва Р.Х., Сенна-Мартинес Х.К. Коррозия бронзового сплава с некоторым содержанием свинца: значение в археометаллургическом исследовании металлических артефактов позднего бронзового века из «Фрага-душ-Корвос» (Северная Португалия). METAL 07, Труды ICOM-CC, Амстердам; 2008. с. 61–6.

  16. Фигейредо Э., Валерио П., Араужо М.Ф., Сенна-Мартинес Х.К. Микро-ЭДРФА анализ поверхности бронзового наконечника копья: содержание свинца в металле и коррозионный слой. Nucl Instrum Methods Phys Res Sect A. 2007;580:725–7.

      Артикул Google ученый

  17. Мури PRS. Археология и доахеменидская металлообработка в Иране: 15-летняя ретроспектива. Иран. 1982; 20:81–101.

      Артикул Google ученый

  18. Торнтон СР. Из латуни и бронзы в доисторической Юго-Западной Азии. В: La Niece S, Hook D, Craddock P, редакторы. Металлы и рудники: исследования в области археометаллургии. Лондон: Публикации архетипов; 2007. с. 123–35.

      Google ученый

  19. Валерио П., Монж Соареш А.М., Силва Р.Х.К., Араужо М.Ф., Ребело П., Нето Н., Сантос Р., Фонтес Т. Производство бронзы на юго-западе Пиренейского полуострова: металлургическая мастерская позднего бронзового века из Энтре-Агуаш 5 (Португалия). J Archaeol Sci. 2013;40:439–51.

      Артикул Google ученый

  20. Удбаши О., Насери Р., Малекзаде М. Технические исследования металлических артефактов бронзового века из кладбища Дех Думен, Юго-Западный Иран (третье тысячелетие до н. э.). Археометрия. 2015. doi: 10.1111/arcm.12208.

      Google ученый

  21. Ростокер В., Пиготт В.С., Дворак М.Р. Прямое восстановление до металлической меди взаимодействием оксида и сульфида металла. Археоматериалы. 1989;3:69–87.

      Google ученый

  22. Бахманн Х.Г. Идентификация шлаков из археологических памятников. Периодические публикации 6. Лондон: Институт археологии, UCL; 1982.

  23. Удбаши О., Хессари М. Металлургия оловянной бронзы железного века в Марлике, Северный Иран: аналитическое исследование. Археол Антропополь Науки. 2015. doi: 10.1007/s12520-015-0280-1.

      Google ученый

  24. Карон Р.Н., Барт Р.Г., Тайлер Д.Е. Металлография и микроструктура меди и ее сплавов. В: Справочник по ASM, металлография и микроструктуры 9. Парк материалов: ASM International; 2004. с. 775–88.

  25. Неранцис Н. Формование бронзы с помощью нагревания и молота: экспериментальное воспроизведение минойских методов формования медных сплавов. Средиземноморский Археол Археом. 2012;12:237–47.

      Google ученый

  26. Неранцис Н. Экспериментальное симуляционное исследование доисторической обработки бронзы: проверка влияния упрочнения на повторяющиеся сплавы. В: Гауптман А., Модарресси-Техрани Д., редакторы. Археометаллургия в Европе III, Der Anschnitt, Beiheft 26. 2015. p. 329–35.

  Скачать ссылки

  Вклад авторов

  О.О. выполнил аналитическую работу и наблюдения ОМ и подготовил рукопись. AH — археолог, который задокументировал раскопанные объекты, помог составить рукопись и участвовал в разработке плана исследования. Оба автора прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

  Благодарности

  Авторы выражают благодарность Бехнаму Рахмани и Назанин Никроо, лаборатория SEM RASF, Тегеран, за их помощь в проведении анализа SEM-EDS, а также Сиамак Махзани, IAU, Hamedan Branch, за редактирование окончательного текста. Экспериментально-техническая работа, представленная в этой статье, была выполнена в рамках исследовательского проекта №. 939/10, финансируется Исследовательским отделом Университета искусств Исфахана, Иран в 2015 г.

  Конкурирующие интересы

  Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.

  Информация о авторе

  Авторы и принадлежности

  1. Факультет сохранения, Художественный университет Исфахана, Исфахан, Иран

     Омид Удбаши

  2. Департамент археологии, Археология, Археология

     ,

     ,
     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     ,

     .

  3. Департамент археологии, отделение науки и исследований Исламского университета Азад, Тегеран, Иран

     Ата Хасанпур

  Авторы

  1. Омид Удбаши

     Просмотр публикаций автора

     Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  2. Ata Hasanpour

     Просмотр публикаций автора

     Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  Автор, ответственный за корреспонденцию

  Омид Удбаши.

  Права и разрешения

  Открытый доступ Эта статья распространяется в соответствии с условиями международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии вы должным образом указываете автора (авторов) и источник, предоставляете ссылку на лицензию Creative Commons и указываете, были ли внесены изменения. Отказ от права Creative Commons на общественное достояние (http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) применяется к данным, представленным в этой статье, если не указано иное.

  Перепечатки и разрешения

  Об этой статье

  Бронза – Broncesval – Бронза представляет собой сплав меди

  Бронза

  Бронза представляет собой сплав, состоящий в основном из меди с добавлением других ингредиентов. В большинстве случаев добавленным ингредиентом обычно является олово, но мышьяк, фосфор, алюминий, марганец и кремний также могут использоваться для придания материалу различных свойств.
  
   

  Все эти ингредиенты дают более твердый сплав, чем одна только медь. Бронза характеризуется своим матовым золотистым цветом. Вы также можете определить разницу между бронзой и латунью, потому что бронза будет иметь слабые кольца на своей поверхности.
   

  Кроме того, бронза является хорошим сплавом общего назначения и устойчива к коррозии морской воды и пара при высоких температурах до 270°С. Бронза Медный сплав Олово Цинк

  Медь B5 — это сплав на основе CuSn, известный своими превосходными свойствами ударной вязкости, ударной вязкости, износостойкости, коррозионной стойкости и эластичности. Они должны иметь хорошую смазку, что позволяет работать с высокими удельными нагрузками. Оловянно-медный сплав, также известный как красная бронза или свинцовая бронза.

  См. техпаспорт

  B6 | Бронза Медный сплав Олово Фосфор

  B6 или CuSn6 обеспечивает превосходное сочетание прочности, способности к холодной штамповке и твердости. Он износостойкий, обладает хорошей коррозионной стойкостью и сварочными свойствами. Благодаря своей высокой прочности и эластичности в сочетании с хорошими механическими свойствами он используется для всех типов пружин и гибких металлических труб.

  См. техпаспорт

  B7 | Бронзовый медный сплав оловянно-свинцовый

  B7 представляет собой оловянно-свинцовую бронзу, также известную как красная бронза или свинцовая бронза. Эти сплавы имеют свободный разрез и сохраняют благоприятную теплопроводность и хорошую смазку благодаря содержанию свинца. Он имеет хорошую взаимосвязь между сопротивлением и удлинением. Это полужесткий материал, устойчивый к износу, коррозии и морской воде. Общее использование.

  См. техпаспорт

  B8 | Бронза Медный сплав Олово Фосфор

  Бронзовые сплавы, такие как фосфористый B8, такой как C52100, также известный как C521, состоят из меди с содержанием меди 0,50? 11,00% олова и 0,01? 0,35% фосфора. Олово повышает коррозионную стойкость и прочность сплава. Фосфор повышает износостойкость и жесткость сплава. Эти сплавы отличаются ударной вязкостью, прочностью, низким коэффициентом трения и мелкозернистостью.

  См. техпаспорт

  B10 | Бронза Медный сплав Олово

  Сплав B10 на основе CuSn отличается превосходной твердостью, ударной вязкостью, износостойкостью, коррозионной стойкостью и эластичностью. Они должны иметь хорошую смазку, что позволяет работать с высокими удельными нагрузками. Поскольку сварка ведется на очень коротком расстоянии и при высокой температуре, следует избегать напряжения при сварке и охлаждении.

  См. техпаспорт

  В12 | Бронза Медный сплав Олово

  Материал с хорошей износостойкостью, устойчивый к коррозии и соленой воде. Материалы CuSn12Ni2-C? ГС и CuSn11Pb2? Из этого сплава были разработаны GS. Они отличаются большей стабильностью и износостойкостью, а также улучшенными антифрикционными свойствами. Сплав В12 с обозначением С

  соответствует Федеральному закону о снижении содержания свинца в питьевой воде.

  См. техпаспорт

  Б14 | Бронза Медный сплав Олово

  Сплав B14 представляет собой очень твердую, прочную бронзу с хорошими свойствами скольжения и отличной коррозионной стойкостью. Выдерживает большие усилия, удары, износ, истирание, усталость и высокую температуру; устойчивость к высоким гидравлическим давлениям, хорошие антифрикционные свойства. Относительно с хорошей стойкостью к кавитации и коррозии морской водой.

  См. техпаспорт

  BA18 | Бронза Медный сплав Алюминий Железо

  Алюминиевые бронзы, такие как ВА18, обеспечивают превосходную твердость и коррозионную стойкость по сравнению с другими бронзовыми сплавами. Он используется в приложениях, где важна коррозионная стойкость, а также в морской воде. Алюминий вместе с железом и никелем в BA18 C95500 выступает в качестве усилителя в этих сплавах.

  См. техпаспорт

  BA20 | Бронза Медный сплав Алюминий Никель Железо

  Бронза Никель-алюминиевые бронзы, такие как BA20, обеспечивают превосходную твердость и коррозионную стойкость по сравнению с другими бронзовыми сплавами. Он используется в приложениях, где важна коррозионная стойкость, а также в морской воде. Алюминиевая бронза BA20 — это стандартный медный сплав с самой высокой прочностью.

  См. техпаспорт

  BP10 | Бронза Медный сплав Олово Свинец

  Оловянные бронзы с высоким содержанием свинца обрабатываются свободной огранкой и сохраняют хорошую теплопроводность и хорошую смазку благодаря содержанию свинца. Оловянно-свинцовые бронзы, такие как BP10, идеально подходят для подшипников, где возможна потеря предела смазки.

  См. техпаспорт

  BP15 | Бронза Медный сплав Олово Свинец

  Содержание свинца в сплаве BP15 составляет от 7 до 30 процентов. Оловянные бронзы с высоким содержанием свинца поддаются свободной обработке и сохраняют благоприятную теплопроводность и хорошую смазку благодаря содержанию свинца. Они идеально подходят для подшипников, где может быть потеря предела смазки.

  См. техпаспорт

  BP20 | Бронза Медный сплав Олово Свинец

  Сплавы с высоким содержанием свинца могут обволакивать инородные тела из-за своей ковкой природы и, таким образом, защищать изнашиваемую поверхность детали муфты, такой как вал. Эти сплавы имеют отличные характеристики в суровых условиях, где могут быть посторонние вещества, такие как грязь и другие посторонние материалы.

  См. техпаспорт

  Бронза используется в производстве скульптур, музыкальных инструментов и медалей, а также в промышленных применениях, таких как втулки и подшипники, где преимуществом является низкое трение металла о металл.