Браж 9 4 применение – Сплав бронзы БрАЖ9-4 его свойства и область применения в статье интернет магазина цветного металлопроката Cu-prum.ru

alexxlab | 27.12.2017 | 0 | Вопросы и ответы

Марка многокомпонентной бронзы БРАЖ 9-4

     

 

Марка бронзы БрАЖ9-4 (CuAl9Fe4) относится к безоловянным алюминиевым бронзам, химический состав которых чётко прописан в ГОСТ 18175-78 (для безоловянных бронз, обрабатываемых давлением).

Марка многокомпонентной бронзы БрАЖ9-4 относится по технологии производства к деформируемым бронзам, на что указывает её обозначение, принятое в России, причём, цифры следуют после перечисления всех букв и указывают на среднее значение легирующих элементов, содержащихся в сплаве.

Основными легирующими элементами в бронзе марки БрАЖ9-4 являются алюминий, содержание которого может доходить до 10%, и железо — до 4%, остальное структурное содержание отводится меди — основе сплава. В сплаве допускается присутствие небольшого количества примесей. Продажа проката из бронзы в ООО Спецметалл.

 

Если цифры в марке бронзы указываются непосредственно после каждой буквы, то по технологии производства бронзу относят к литейным — БрА9Ж3Л. Химический состав безоловянных литейных бронз определяется в соответствии с ГОСТ 493-79.

Раньше, когда действовал ГОСТ 493-54, где обозначение для марки литейной бронзы было следующим: БрАЖ9-4Л, в конце аббревиатуры ставили букву «Л», чтобы указать, что эту же бронзу можно изготавливать как литейным способом, так и способом деформирования.

 

Полуфабрикаты из алюминиевой бронзы:

 

Литейно-технологические свойства алюминиевых бронз

 

 

В системе Cu-Al-Fe, согласно исследованиям сплавов цветных металлов, обнаружены 4 фазы: α — твёрдый раствор Al и Fe в Cu; Fe — твёрдый раствор на основе Fe; β — твёрдый раствор на основе соединения Cu3Al; γ —твёрдый раствор.

 

На изотермических сечениях показано положение фазовых областей в медном углу диаграммы при температурах 1000 и 700 градусов.

 

 

Алюминий вводится в состав меди, чтобы улучшить свойства получаемого сплава, благодаря чему бронза становится коррозийно устойчивой, обладает высокими механическими и антифрикционными свойствами, что позволяет без потерь использовать вместо дефицитных легирующих добавок из олова сплав из алюминиевых бронз.

Алюминиевые бронзы значительно дешевле оловянных бронз, а детали из них получаются заметно легче, причём, эксплуатационные характеристики сплава даже повышаются (смотри таблицу ниже).

 

 

Добавление в алюминиевые бронзы более 2-3% железа повышает прочностные свойства бронз, немного снижая их пластичность.

 





 

Применение марок БрАЖ9-4 и БрА9Ж3Л

 

 

Заготовки и полуфабрикаты из алюминиевых бронз рекомендуется использовать в автомобильной и тракторной, авиационной и приборостроительной, станкостроительной и оборонной, нефтяной и химической промышленности, так как алюминиевые сплавы обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами.

Устойчивость сплава к коррозии позволяет использовать детали из алюминиевой бронзы в солёной морской воде, поэтому они нашли широкое применение в судостроении, а отличные антифрикционные свойства сплава позволяют использовать его вместо оловянных бронз, удешевляя стоимость деталей и, кстати говоря, их вес. Например, алюминиевые бронзы хорошо показывают себя в узлах трения различного технологического оборудования для нефтехимической промышленности.

 

 

Бронза марки БрАЖ9-4 зарекомендовала себя как отличный материал для подшипников скольжения, которым предстоит работать на высоких скоростях и с высокими ударными нагрузками. Для подшипников используются круги и полые заготовки из алюминиевой бронзы.

Из бронзы марки БрАЖ9-4 изготавливают:

  • поковки, прессованные трубы, трубные заготовки и прутки;
  • гайки нажимных винтов, шестерни, втулки и седла клапанов для авиационной промышленности;
  • в машиностроении бронзу алюминиевую используют для изготовления отливок массивных деталей в землю.


Бронза марки БрА9Ж3Л используется для изготовления арматуры и антифрикционных деталей.

Другие статьи >>


nfmetall.ru

БрАЖ9-4, БрА9Ж3Л – Прокат цветных металлов – ПОЛИАСМЕТ

Бронза марки БрАЖ9-4 и бронза БрА9ЖЗЛ изготавливается из медного сплава, содержащего присадки алюминия и до 2-4% примесей железа. Химический состав регулируется двумя ГОСТами:

  • ГОСТ 18175-78 на безоловянные бронзы, обрабатываемые давлением
  • ГОСТ 493-79 на бронзы безоловянные литейные

Сравнение имического состава бронзы БрАЖ9-4 (ГОСТ 18175-78) и БрА9Ж3Л (ГОСТ 493-79)

химсостав БрАЖ9-4
Fe Si Mn P Al Cu Pb Zn Sn Примесей
2 – 4 до 0.1 до 0.5 до 0.01 8 – 10 84.3 – 90 до 0.01 до 1 до 0.1 всего 1.7
химсостав БрАЖ9-3Л
Fe Si Mn Ni P Al Cu As Pb Zn Sb Sn Примесей
2 – 4 до; 0.2 до 0.5 до 1 до 0.1 8 – 10.5 82.8 – 90 до 0.05 до 0.1 до 1 до 0.05 до 0.2 всего 2.7

Как видим из приведённых таблиц процент железа (Fe) в сплаве может быть от 2 до 4. Соответственно составители ГОСТа на литейные бронзы взяли среднее значение процентного содержания железа, а составители ГОСТа на бронзу, обрабатываемую давлением – верхнее значение. Сравните, также с химсоставом очень похожей и взаимозаменяемой с рассматриваемыми бронзы марки БрАЖМЦ (химсостав и св-ва БрАЖМц 10-3-1,5) для удобства приведённом на отдельной страницце.

Отличие БрАЖ9-4 и БрАЖ9-3 (или БрА9Ж3Л, БрА9ЖЗЛ) в долях процента на примесные элементы, а фактически – только в способе производства (прокат или литьё). Определить как маркировался сплав из которого изготовлена деталь по химическому составу практически невозможно. Круглые прутки больших диаметров всегда производятся из слитков, а марка бронзы указывается БрАЖ9-4.

Цифры 9, 4 и 3 в маркировке бронз указывают процент А – алюминия и Ж – железа, соответственно.Остальная часть сплава приходится на долю меди, но по действующим стандартам ГОСТ 493-79 и ГОСТ 18175 в нем допускается незначительное содержание других примесей.

Свойства БрАЖ 9-4 и БрА9ЖЗЛ

Физические свойства БрА9Ж3Л
Температура E 10– 5 – Модуль упругости первого рода a 10 6 – Коэффициент температурного расширения l – Коэффициент теплопроводности r – Плотность C – Удельная теплоемкость R 10 9 – Удельное электрическое сопротивление
Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м
20 1.2 16 58.6 7600   110
Физические свойства БрАЖ9-4
20 1.16   58 7500   120
100   16.2     423  

Из сравнения физических свойств мы видим, что эти марки бронзы – фактически абсолютно взаимозаменяемы.

Механические свойства БрАЖ при Т=20oС

Мех св-ва БрАЖ9-4
Сортамент sв  – Предел кратковременной прочности d– Относительное удлинение при разрыве
МПа %
Пруток прессованый , ГОСТ 1628-78 540 15
Сплав мягкий 400-500 35-45
Сплав твердый 500-700 4-6
Мех. св-ва БрА9Ж3Л
Сортамент sв  – Предел кратковременной прочности d– Относительное удлинение при разрыве
МПа %
литье в кокиль, ГОСТ 493-79 490 12
литье в песчаную форму, ГОСТ 493-79 392 10
Твердость БрАЖ9-4
Твердость БрАЖ9-4 Пруток прессованный ГОСТ 1628-78 HB 10-1= 110 – 180 МПа
Твердость БрАЖ9-4 Сплав мягкий HB 10-1 100 – 120 МПа
БрАЖ9-4 Сплав твердый HB 10-1= 160 – 200 МПа
Твердость БрА9Ж3Л
Твердость БрА9Ж3Л литье в кокиль ГОСТ 493 HB 10-1= 100 МПа
БрА9Ж3Л литье в песчаную форму ГОСТ 493 HB 10-1= 100 МПа
Коэффициент трения БрАЖ9-4
Коэффициент трения со смазкой : 0.004
Коэффициент трения без смазки : 0.18
Коэффициент трения БрА9Ж3Л
Коэффициент трения со смазкой : 0.004
Коэффициент трения без смазки : 0.18

Использование БрАЖ 9-4 и БрА9Ж3Л

Заготовки и полуфабрикаты из алюминиевых бронз используются в автомобильной, тракторной, авиационной, приборостроительной, станкостроительной, оборонной, нефтяной и химической промышленности, так как алюминиевые сплавы обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами.

Бронзовые прутки БрАЖ9-4 изготовляются методом прессования и имеют диаметр 16-160 мм согласно ГОСТ 1628-78. Прутки БрАЖ9-4 применяется для изготовления деталей, подвергающихся трению и истиранию: клапаны, винты, кольца, поршневые колеса, клапаны насосов высокого давления. Востребована такая бронза и при изготовлении массивных деталей: ободьев, винтов, арматуры.

Области применения бронзы БРАЖ9-4

Благодаря своей доступности и отличным антифрикционным качествам, алюминиево-железистая бронза БРАЖ9-4 преимущественно применяется при изготовлении деталей, подвергающихся интенсивному трению и истиранию во время эксплуатации. В частности, из нее производят:

  • крышки подшипников
  • клапаны насосов высокого давления
  • винты для торпедных катеров
  • червячные колеса
  • поршневые колеса
  • контактные кольца
  • направляющие и резьбовые втулки
  • сухари муфт
  • арматура

Бронзовые червячные колеса превосходно работают при средних скоростях скольжения – до 8 м/с. Их зубья обладают необходимой стойкостью к истиранию и заеданию, позволяя увеличивать срок службы червячных передач. Небольшие по габаритам червячные колеса изготавливают целиком из бронзы, а большие по диаметру делают сборными – бронзовый венец, насаженный на чугунную или стальную ступицу.
Не менее востребована алюминиево-железистая бронза БрАЖ9-4 при производстве массивных деталей – ободьев, втулок и гаек нажимных винтов. Их отливают в песчано-глинистые формы, что позволяет получать заготовки массой свыше 2 тонн и диаметром более 2 метров. Поскольку бронза БрАЖ9-4 отличается повышенной хрупкостью, отливки, которые в дальнейшем будут испытывать ударные нагрузки, подвергают полному отжигу. В результате этого снимается внутреннее напряжение сплава и увеличивается прочность готовых литых деталей.

Прутки из коррозионностойкой бронзы БрАЖ9-4 обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами. Добавление алюминия в бронзу БрАЖ9-4 позволяет получать высокопрочный и жаропрочный сплав с кавитационной и коррозионной устойчивостью. Прутки из бронзы БрАЖ9-4 изготавливаются прессованием. Буква А в названии БрАЖ9-4 означает, что в состав  входит алюминий, а Ж – железо, цифр 9 и 4 показывают процент содержания этих легирующих компонентов соответственно.

Добавление алюминия дает возможность не использовать оловянные легирующие добавки, являющиеся дефицитными. При этом алюминиевые бронзы значительно легче по весу, дешевле, а эксплуатационные характеристики этого сплава заметно выше. За счет добавления в сплав алюминиевой бронзы железа, она становится менее пластичной, но более прочной.

Единственные недостаток алюминиевой бронзы – трудность пайки мягкими и твердыми припоями. При воздействии перегретым паром на БрАЖ9-4 устойчивость сплава также снижается. Для устранения этой особенности бронзы с алюминием в нее вводят другие добавки, а именно: свинец, никель, марганец и железо.

Бронза БраЖ9-4, обладающая повышенными антикоррозионными свойствами, идет на производство арматуры и различных изделий, которые СаНПиН разрешает использовать в пищевом производстве. В ее составе не содержится вредных примесей, плюс ко всему она великолепно противостоит различным агрессивным средам при нормальных и повышенных температурах.
Кроме этого, бронза БрАЖ9-4 востребована при изготовлении полуфабрикатов: прутков, труб, поковок. Готовые изделия отлично обрабатываются механическим способам – режутся и фрезеруются, позволяя получать износоустойчивые детали сложнейших форм.

Устойчивость сплава к коррозии позволяет использовать детали из алюминиевой бронзы в солёной морской воде, поэтому они нашли широкое применение в судостроении, а отличные антифрикционные свойства сплава позволяют использовать его вместо оловянных бронз, удешевляя стоимость деталей и, кстати говоря, их вес. Например, алюминиевые бронзы хорошо показывают себя в узлах трения различного технологического оборудования для нефтехимической промышленности.

Материал для подшипников скольжения
Бронза марки БрАЖ9-4 зарекомендовала себя как отличный материал для подшипников скольжения, которым предстоит работать на высоких скоростях и с высокими ударными нагрузками. Для подшипников используются круги и полые заготовки из алюминиевой бронзы.

Из бронзы марки БрАЖ9-4 изготавливают:
поковки, прессованные трубы, трубные заготовки и прутки;
гайки нажимных винтов, шестерни, втулки и седла клапанов для авиационной промышленности;
в машиностроении бронзу алюминиевую используют для изготовления отливок массивных деталей в землю.

Бронза марки БрА9Ж3Л используется для изготовления арматуры и антифрикционных деталей.

Поступила на склад бронзовая втулка БрАЖ9-4 200*25*170 мм, длина втулок 250мм, в количестве 250кг,             цена 848 руб/кг с НДС
Поступила на склад бронзовая втулка БрАЖМц 85*7,5*70 мм, длина труб 2,5 метра, в количестве 2тн,          цена 598 руб/кг с НДС, производство Кольчугинский ОЦМ

poliasmet.ru

Применение БрОЦС 555, БрАЖ 9-4, БрАМЦ, БрОФ

Бронза. Наилучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные бронзы, в особенности оловянно-фосфористые: они широко применяются для изготовления вкладышей опор, несущих значительную спокойную нагрузку при высокой скорости, но они относительно дороги и по механической прочности уступают некоторым маркам безоловянных бронз, в особенности алюминиевым и свинцовистым бронзам.

Алюминиевые бронзы, содержащие железо, отличаются высокой прочностью и износостойкостью, но могут вызвать повышенный износ шипа, если твердость его не выше твердости вкладыша. Свинцовистые бронзы в особенности ценны тем, что имеют большую ударную вязкость, вкладыши из этих бронз выдерживают значительные знакопеременные и ударные нагрузки. 

 

Бронза. Наилучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные бронзы, в особенности оловянно-фосфористые: они широко применяются для изготовления вкладышей опор, несущих значительную спокойную нагрузку при высокой скорости, но они относительно дороги и по механической прочности уступают некоторым маркам безоловянных бронз, в особенности алюминиевым и свинцовистым бронзам.
Алюминиевые бронзы, содержащие железо, отличаются высокой прочностью и износостойкостью, но могут вызвать повышенный износ шипа, если твердость его не выше твердости вкладыша. Свинцовистые бронзы в особенности ценны тем, что имеют большую ударную вязкость, вкладыши из этих бронз выдерживают значительные знакопеременные и ударные нагрузки.

 

Бронза для подшипников скольжения

 

Марка и стандарт

Область применения

Допускаемый режим работы

[р] кГ/см²

[v] м/с

[рv]
кГ·м/(см²·с)

БрОФ 10-1 литейная
БрОФ 6,5-0,15
(ГОСТ 5017-49)
Обрабатывается давлением

Подшипники турбин, электродвигателей, генераторов, центробежных насосов, ком прессоров и т. п. машин, работающих с постоянной нагрузкой

150

10

150

БрОЦС 5-5-5
БрОЦС 6-6-3
БрОЦС 4-4-17 литейные
(ГОСТ 613-79)

80
50
100

3
3
4

120
100
100

БрАЖ 9-4 — прутки и поковки БрAЖ9-4Л — литейная

Подшипники редукторов, металлорежущих станков, транспортеров, центробежных насосов, прокатных станов и пр.

150

4

120

БрАЖМц 10-3-1,5 — прутки,поковки, литье

200

5

150

БрАЖС 7-1,5-1,5 — литейная (ГОСТ 493-54)

250

8

200

БрСЗ0 литейная, отливка в металлическую форму

Подшипники двигателей внутреннего сгорания, поршневых компрессоров и насосов и других машин, работающих с переменной и ударной нагрузками

250

12

300

Примечание. Значения [v] и [pv], указанные в таблице, не относятся к режиму жидкостного трения.

 

О химическом составе бронзы можно судить по марке, буквенные обозначения которой указывают на компоненты, входящие в сплав, цифры на примерное содержание компонентов в процентах. Значения букв: А — алюминий, Ж — железо, Мц — марганец, О — олово, С — свинец, Ф — фосфор, Ц — цинк. Примеры обозначения: БрАЖМц 10-3-1,5 — бронза, содержащая 10% алюминия, 3% железа, 1,5% марганца, остальное — медь; БрOЦC 4-4-17 содержит 4% олова, 4% цинка, 17% свинца, остальное — медь. 

nmkural.ru

Марочник стали и сплавов – Бронза БрАЖ9-4 : химический состав и свойства



Марочник стали и сплавов – Бронза БрАЖ9-4 : химический состав и свойства
На шаг назадВернуться в справочникНа главную
Материалы -> Бронза безоловянная, обрабатываемая давлением     ИЛИ     Материалы -> Бронза-все марки
МаркаБрАЖ9-4
КлассификацияБронза безоловянная, обрабатываемая давлением
Применениев авиапрмышленности, в машиностроении; высокие механические свойства, хорошие антифрикционные свойства, коррозионно стойкая

Химический состав в % материала БрАЖ9-4

Fe Si Mn PAl Cu PbZn Sn Примесей
2 – 4до   0.1до   0.5до   0.018 – 1084.3 – 90до   0.01до   1до   0.1 всего 1.7
Примечание: Cu – основа; процентное содержание Cu дано приблизительно

Механические свойства при Т=20oС материала БрАЖ9-4 .

СортаментРазмерНапр.sв sT d5y KCU Термообр.
мм МПа МПа % % кДж / м2
сплав мягкий  400-500 35-45   
сплав твердый  500-700 4-6   
    Твердость материала   БрАЖ9-4   ,     сплав мягкий HB 10 -1 = 100 – 120   МПа
    Твердость материала   БрАЖ9-4   ,     сплав твердый HB 10 -1 = 160 – 200   МПа

Физические свойства материала БрАЖ9-4 .

TE 10– 5a 10 6lrCR 10 9
Град МПа 1/Град Вт/(м·град)кг/м3Дж/(кг·град) Ом·м
20 1.16   58 7500   120
100   16.2     423  

Коэффициент трения материала БрАЖ9-4 .

 Коэффициент трения со смазкой : 0.004
 Коэффициент трения без смазки : 0.18

Литейно-технологические свойства материала БрАЖ9-4 .

 Температура плавления, °C : 1040

Обозначения:

Механические свойства :
sв – Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT – Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5 – Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y – Относительное сужение , [ % ]
KCU – Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB – Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства :
T – Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E – Модуль упругости первого рода , [МПа]
a – Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o – T ) , [1/Град]
l – Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r – Плотность материала , [кг/м3]
C – Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o – T ), [Дж/(кг·град)]
R – Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Источник: http://www.splav-kharkov.com/

acrossteel.ru

Применение алюминиевых бронз – Мои статьи – Бронза состав, свойства бронзы и плотность бронзы. – Бронза

Заготовки и полуфабрикаты из алюминиевых бронз используются в автомобильной, тракторной, авиационной, приборостроительной, станкостроительной, оборонной, нефтяной и химической промышленности, так как алюминиевые сплавы обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами.
 Бронзовые прутки БрАЖ9-4 изготовляются методом прессования и имеют диаметр 16-160 мм согласно ГОСТ 1628-78. Прутки БрАЖ9-4 применяется для изготовления деталей, подвергающихся трению и истиранию: клапаны, винты, кольца, поршневые колеса, клапаны насосов высокого давления. Востребована такая бронза и при изготовлении массивных деталей: ободьев, винтов, арматуры.

Области применения бронзы БРАЖ9-4
Благодаря своей доступности и отличным антифрикционным качествам, алюминиево-железистая бронза БРАЖ9-4 преимущественно применяется при изготовлении деталей, подвергающихся интенсивному трению и истиранию во время эксплуатации. В частности, из нее производят:

  • крышки подшипников
  • клапаны насосов высокого давления
  • винты для торпедных катеров
  • червячные колеса
  • поршневые колеса
  • контактные кольца
  • направляющие и резьбовые втулки
  • сухари муфт
  • арматура

Бронзовые червячные колеса превосходно работают при средних скоростях скольжения – до 8 м/с. Их зубья обладают необходимой стойкостью к истиранию и заеданию, позволяя увеличивать срок службы червячных передач. Небольшие по габаритам червячные колеса изготавливают целиком из бронзы, а большие по диаметру делают сборными – бронзовый венец, насаженный на чугунную или стальную ступицу.
Не менее востребована алюминиево-железистая бронза БрАЖ9-4 при производстве массивных деталей – ободьев, втулок и гаек нажимных винтов. Их отливают в песчано-глинистые формы, что позволяет получать заготовки массой свыше 2 тонн и диаметром более 2 метров. Поскольку бронза БрАЖ9-4 отличается повышенной хрупкостью, отливки, которые в дальнейшем будут испытывать ударные нагрузки, подвергают полному отжигу. В результате этого снимается внутреннее напряжение сплава и увеличивается прочность готовых литых деталей.

Прутки из коррозионностойкой бронзы БрАЖ9-4 обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами. Добавление алюминия в бронзу БрАЖ9-4 позволяет получать высокопрочный и жаропрочный сплав с кавитационной и коррозионной устойчивостью. Прутки из бронзы БрАЖ9-4 изготавливаются прессованием. Буква А в названии БрАЖ9-4 означает, что в состав  входит алюминий, а Ж – железо, цифр 9 и 4 показывают процент содержания этих легирующих компонентов соответственно.

Добавление алюминия дает возможность не использовать оловянные легирующие добавки, являющиеся дефицитными. При этом алюминиевые бронзы значительно легче по весу, дешевле, а эксплуатационные характеристики этого сплава заметно выше. За счет добавления в сплав алюминиевой бронзы железа, она становится менее пластичной, но более прочной.

Единственные недостаток алюминиевой бронзы – трудность пайки мягкими и твердыми припоями. При воздействии перегретым паром на БрАЖ9-4 устойчивость сплава также снижается. Для устранения этой особенности бронзы с алюминием в нее вводят другие добавки, а именно: свинец, никель, марганец и железо.

Бронза БраЖ9-4, обладающая повышенными антикоррозионными свойствами, идет на производство арматуры и различных изделий, которые СаНПиН разрешает использовать в пищевом производстве. В ее составе не содержится вредных примесей, плюс ко всему она великолепно противостоит различным агрессивным средам при нормальных и повышенных температурах.
Кроме этого, бронза БрАЖ9-4 востребована при изготовлении полуфабрикатов: прутков, труб, поковок. Готовые изделия отлично обрабатываются механическим способам – режутся и фрезеруются, позволяя получать износоустойчивые детали сложнейших форм.

Устойчивость сплава к коррозии позволяет использовать детали из алюминиевой бронзы в солёной морской воде, поэтому они нашли широкое применение в судостроении, а отличные антифрикционные свойства сплава позволяют использовать его вместо оловянных бронз, удешевляя стоимость деталей и, кстати говоря, их вес. Например, алюминиевые бронзы хорошо показывают себя в узлах трения различного технологического оборудования для нефтехимической промышленности.

Материал для подшипников скольжения
Бронза марки БрАЖ9-4 зарекомендовала себя как отличный материал для подшипников скольжения, которым предстоит работать на высоких скоростях и с высокими ударными нагрузками. Для подшипников используются круги и полые заготовки из алюминиевой бронзы.

Из бронзы марки БрАЖ9-4 изготавливают:
поковки, прессованные трубы, трубные заготовки и прутки;
гайки нажимных винтов, шестерни, втулки и седла клапанов для авиационной промышленности;
в машиностроении бронзу алюминиевую используют для изготовления отливок массивных деталей в землю.

Бронза марки БрА9Ж3Л используется для изготовления арматуры и антифрикционных деталей.

Источник: http://poliasmet.ru/svoystva-bronzyi/bronza-brazh-primenenie.html

brb2.ru

СВОЙСТВА БРОНЗ

БРОНЗЫ  и  БРОНЗОВЫЙ  ПРОКАТ 

Классификация бронзовых сплавов 

     Бронзами называются сплавы на основе меди, в которых основными легирующими элемен-тами являются олово, алюминий, железо и другие элементы (кроме цинка, сплавы с которым относятся к латуням). Маркировка бронз состоит из  сочетания «Бр»,  букв, обозначающих основ-ные легирующие элементы и цифр, указывающих на их содержание.

      По химическому составу бронзы классифицируются по названию основного легирующего элемента. При этом бронзы условно делят на два класса: оловянные (с обязательным присут-ствием олова) и безоловянные.

      По применению бронзы делят на деформируемые, технологические свойства которых допускают производство проката и поковок, и литейные, используемые для литья. В то же время многие бронзы,  из которых производится прокат, используются и для литья.

      Химический состав и марки бронзовых сплавов определены в следующих ГОСТах:

Литейные: оловянные в ГОСТ 613-79,  безоловянные в ГОСТ 493-79.

Деформируемые: оловянные в ГОСТ 5017-2006,  безоловянные в ГОСТ 18175-78

       Многообразие бронз отражает приведенная ниже таблица. В ней представлены практически все деформируемые и часть литейных бронз.  Бронзы, используемые исключительно как литейные, помечены «звездочкой». В дальнейшем будут рассматриваться преимущественно деформируемые бронзы. Структура бронзовых сплавов кратко рассмотрена в – Структура и свойства сплавов.
 

                                              ОЛОВЯННЫЕ БРОНЗЫ 
      БрО5*   БрОФ4-0.25    БрОЦ4-3       БрОС8-12*
  БрОЦС4-4-2.5 
     БрО10*   БрОФ6.5-0.15    БрОЦ8-4*       БрОС5-25*  БрОЦС4-4-17
     БрО19*     БрОФ7-0.2   БрОЦ10-2*      БрОС10-10*  БрОЦС5-5-5*
      БрОФ10-1*        БрОС6-15*  БрОЦС6-6-3*
                                                     АЛЮМИНИЕВЫЕ БРОНЗЫ
      БрА5    БрАМц9-2    БрАЖ9-4   БрАЖМц10-3-1.5  БрАЖН10-4-4
      БрА7   БрАМц10-2*   БрАЖНМц10-4-4-1  БрАЖН11-6-6*
 КРЕМНИСТЫЕ 
 БЕРИЛЛИЕВЫЕ  КАДМИЕВЫЕ       МАГНИЕВЫЕ   ХРОМОВЫЕ
   БрКМц3-1        БрБ2     БрКд1  БрМг0.3 (0.5 и 0.8)
      БрХ0.8
    БрКН1-3      БрБ2.5 БрКдХ0.5-0.15 
             БрХ1
   БрКН0.5-2    БрБНТ-1.9        БрХ1Цр
 СЕРЕБРЯНЫЕ ЦИРКОНИЕВЫЕ 
   СВИНЦОВЫЕ    МАРГАНЦЕВЫЕ 
    БрСр0.1     БрЦр0.2     БрС30*          БрМц5 

  Физические свойства бронзовых сплавов     

      Модуль упругости Е разных марок меняется в широких пределах: от 10000 (БрОФ, БрОЦ) до 14000 (БрКН1-3, БрЦр). Модуль сдвига G меняется в пределах 3900-4500. Эти величины сильно зависят от состояния бронзы (литье, прокат, до и после облагораживания). Для нагартованных лент наблюдается анизотропия по отношению к направлению прокатки.        

       Обрабатываемость резанием практически всех бронз составляет 20% (по отношению к ЛС63-3). Исключение составляют оловянно-свинцовые бронзы  БрОЦС с очень хорошей обраба-тываемостью ( 90% для БрОЦС5-5-5).

       Ударная вязкость меняется в широких пределах, в основном она меньше, чем для меди (для сопоставимости результатов все значения приведены для литья в кокиль):

 

БрОФ 10-1БрОФ 6.5-0.4БрАЖ 9-4БрА5 Медь БрМц5
БрОЦС 6-6-3БрОЦС 4-4-2.5БрАЖМцБрА7
БрОС 5-25БрОЦ4-3БрАМц 9-2БрКМц3-1
Значение ударной вязкости >> увеличение >>
1 – 34 – 66 – 815 – 1616 – 1820

     Электропроводность большинства бронзовых сплавов существенно ниже, чем у чистой меди и многих латуней (значения удельного сопротивления приведены в мкОм*м):

 БрКд     
МедьБрМгЛ63БрОЦ4-3БрАМцБрКМцБрОФ7-0.2
БрСрБрЦрЛС59-1 БрОЦС5-5-5БрА7 БрАЖМц
 БрХ   БрАЖ9-4  БрАЖН
Значения удельного электросопротивления >> ухудшение электропроводности>>
0.020.02 – 0.040.0650.09-0.10.1-0.130.150.19 

Сопротивление серебряной бронзы (медь легированная серебром до 0.25%) такое же как у чистой меди, но такой сплав имеет большую температуру рекристаллизации и малую ползучесть при высоких температурах.      

      Низкое удельное сопротивление имеют низколегированные бронзовые сплавы БрКд, БрМг, БрЦр, БрХ.. Величина электропроводности имеет существенное значение для бронз, используемых для изготовления коллекторных полос, электродов сварочных машин, для пружинящих электрических контактов. Приведенные значения являются ориентировочными, т.к. на величину сопротивления оказывает влияние состояние материала. Особенно сильно оно может измениться под влиянием облагораживания (в сторону уменьшения, это касается БрХ, БрЦр, БрКН, БрБ2 и др.). Например электросопротивление БрБ2 до и после облагораживания составляют 0.1 и 0.07 мкОм*м.

     Теплопроводность большинства бронз существенно ниже теплопроводности меди и ниже теплопроводности латуней (значения приведены в калhttp://normis.com.ua//cм*с*С):   

МедьБрКдБрКН1-3Л63БрАЖНБрАМцБрОФ10-1БрКМц
БрСрБрМгБрА5ЛС59-1БрБ2БрАЖ БрМц5
 БрХ  БрОЦ4-3БрАЖМц  
Значения теплопроводности >> ухудшение >>
0.90.8-0.60.250.250.25-0.180.17-0.140.13-0.120.1-0.09

     Высокую теплопроводность имеют низколегированные бронзы. Облагораживание улучшает теплопроводность. Высокая теплопроводность особенно важна для обеспечения отвода тепла в узлах трения и в электродах сварочных машин. Низкая теплопроводность облегчает процесс сварки бронзовых деталей.

 Механические свойства бронзового проката

     Если из всего разнообразия латуней массово производится  прокат только двух марок (ЛС59-1 и Л63), то для массового производства полуфабрикатов из бронзы используется значительно большее количество  марок.  Бронзовый прокат включает в себя  круги, трубы, проволоку, ленты, полосы и плиты.  

 Бронзовые круги

     Бронзовые круги выпускаются прессованными, холоднодноформированными и методом непрерывного литья. Способ производства и диапазон производимых диаметров определяется технологическими свойствами конкретной бронзы. В таблице указано соответствие между марками бронз, диаметром прутка и способом производства. 

     

Общее представление об основных механических свойствах бронзовых кругов  дает следующая гистограмма.

 

 

      Непрерывнолитые круги.   

      Методом непрерывного литья массово производятся БрОЦС5-5-5, БрАЖ9-4, реже БрОФ10-1 и БрАЖМц10-3-1.5. В изделиях, полученных этим способом, отсутствуют дефекты, характерные для литья в кокиль или песчаную форму. Поэтому по своим свойствам непрерывнолитые полуфабрикаты существенно превосходят отливки в кокиль и близки к прессованным полуфабрикатам.

       Круги из  БрОЦС5-5-5 и БрОФ10-1 имеют относительно гладкую поверхность, нарушаемую неглубокими вмятинами от тянущего устройства. Круги этих марок производятся только непрерывнолитым способом. 

      Круги из БрАЖ и БрАЖМц, полученные методом непрерывного литья, могут иметь на поверхности опоясывающие трещины глубиной до 1 мм. По твердости, прочности и пластичности непрерывнолитые круги незначительно уступают прессованным, антифрикционные свойства у них практически одинаковы, а стоимость их существенно ниже. При необходимости качественные круги больших диаметров (свыше 100 мм) и короткой длины можно отливать методом центробежного литья.

      Прессованные  и холоднодеформированные круги.

            Они производятся по ГОСТ 1628-78, а также ГОСТ 6511-60 (БрОЦ4-3), ГОСТ10025-78 (БрОФ6.5-0.15 и БрОФ7-0.2) и ГОСТ 15835-70 (БрБ2) и многочисленным ТУ. 

 

          Массово производятся и имеются в свободной продаже прессованные круги   из БрАЖ9-4 диаметром 16-160 мм.

Доступны также круги из БрАЖМц10-3-1.5, БрАЖН10-4-4 и БрАЖНМц9-4-4-1, но они значительно дороже. Прессованные круги других марок выпускаются под заказ.

     Холоднодеформированные (тянутые) круги выпускаются в разном состоянии поставки  диаметром до 40 мм. На гистограмме представлены данные для прутков из БрОЦ4-3. БрКМц3-1, БрОФ7-0.2 (твердое состояние),  БрАМц9-2 (полутвердое состояние) и прутков БрБ2  в состояниях «М» и «Т» Следует отметить, что холоднодеформированные круги производятся под заказ и являются большим дефицитом.

           

Бронзовые трубы и заготовки для втулок

      Прессованные трубы общего назначения производятся из БрАЖМц10-3-1.5, БрАЖН10-4-4 (ГОСТ 1208-90). Трубы специального назначения выпускаются из других марок по различным ТУ. Методом непрерывного литья выпускаются трубные заготовки из БрОЦС5-5-5, БрАЖ9-4, БрАЖМц10-3-1.5. Механические свойства труб практически совпадают с таковыми для соответствующих кругов.

         Заготовки для втулок  отливаются в кокиль или методом центробежного литья. При этом чаще используются марки БрАЖ9-4, БрОЦС5-5-5, БрОФ10-1, БрОЦ10-2.

 

 Особенности свойств различных бронзовых сплавов 

      Выбор бронзы для использования в конкретных целях не определяется только величинами ?в и НВ, которые отражают лишь часть механических свойств. Выбор той или иной марки производится с учетом всего комплекса физических, механических, технологических и антифрикционных свойств, коррозионной стойкости, поведения при высоких или низких температурах и т.д. Ниже в таблице сопоставлены свойства и марки бронзовых сплавов. 

Свойства

Марка бронзы

Наибольшая электро- и теплопроводность

БрСр, БрКд, БрМг, БрЦр, БрХЦр, БрХ

Жаропрочность

БрМц, БрАЖ, БрАЖМц, БрАЖН, БрАЖНМц

Жаропрочность в сочетании

с высокой электропроводностью

БрХЦр, БрХ, БрКН

Износостойкость

БрОФ6.5-0.4, БрА5, БрА7, БрБ2

Износостойкость в сочетании

 с высокой электропроводностью

БрКд, БрМг

Хорошая свариваемость

БрКМц3-1, оловянные бронзы

Эрозионная и кавитационная устойчивость

БрАЖМц, БрАЖН, БрАЖНМц

Высокий предел ползучести

БрА7,  БрАЖН

Сопротивление коррозионной усталости

БрБ2

 ПРИМЕНЕНИЕ БРОНЗОВЫХ СПЛАВОВ В УЗЛАХ ТРЕНИЯ

(Антифрикционные бронзы)

        Бронзы очень широко используются в качестве антифрикционных материалов. К числу бронз, которые импользуются в качестве антифрикционных материалов относится большинство оловянных (кроме БрОЦ4-3) бронз,  а из безоловянных – БрАМц, БрАЖ, БрАЖМц, БрАЖН. Эти бронзы применяются главным образом для изготовления 1) опор подшипников скольжения, 2) колес (венцов) червячных передач и 3) гаек в передачах “винт-гайка”.

 

      Анти-фрикционные свойства составляют отдельную группу свойств и не связаны напрямую с их механическими свойствами. Антифрикционные свойства определяются  свойствами поверхностного слоя, тогда как механические свойства определяются объемными свойствами материала.

        Это неочевидное утверждение можно проиллюстрировать на примере двух бронз – БрС30 и БрАЖ9-4 при их использовании в подшипниках скольжения. БрС30 существенно уступает бронзе БрАЖ9-4 по всем механическим показателям (прочность, твердость, относительное удлиение). Однако, именно она применяется в особо ответственных подшипниках, допускающих высокие скорости и высокие нагрузки ( в т.ч. ударные).

      

              Поэтому при выборе  бронзы для использования в узлах трения  учитывают прежде всего антифрикционные, а затем – механические свойства. Для этих целей массово используются круги и полые заготовки БрАЖ9-4 и БрАЖМц10-3-1.5  БрОЦС5-5-5, БрОФ10-1. Для направляющих используются катаные полосы из БрАМц9-2 и плиты (литые и отфрезерованные) из БрАЖ9-4 и БрОЦС5-5-5.

      Критерии выбора той или иной марки бронзы зависят от вида узла трения и условий его работы. Для наиболее распространенных случаев общие рекомендации могут быть следующими.

 

       Подшипники скольжения.

При скоростях скольжения > 5-6 мhttp://normis.com.ua//с предпочтительно применять БрОФ10-1. При скоростях < 5-6 мhttp://normis.com.ua//с можно применять  БрАЖ9-4 или БрОЦС5-5-5. Если опорная поверхность вала закалена, то можно применять любую из этих бронз, но БрАЖ допускает вдвое большие радиальные нагрузки. Если опорная поверхность вала незакалена, можно применять только БрОЦС.

     Колеса (венцы) червячных передач.

При скоростях скольжения  > 8-12 мhttp://normis.com.ua//с применяется БрОФ10-1. При скоростях 4-10 мhttp://normis.com.ua//с применяется БрОЦС5-5-5. При скоростях <4-6 мhttp://normis.com.ua//с применяется БрАЖ9-4.

        Более подробно  вопросы применения бронз в узлах трения рассматривается на странице Антифрикционные материалы. Соответствующие рекомендации могут быть полезны при проведении ремонтных работ в отсутствии технической документации на изделие.

        Круги и заготовки из основных марок бронз имеются на складе – см. стр. сайта “БРОНЗОВЫЕ КРУГИ и ТРУБЫ”

 
                                        Термоупрочняемые (облагораживаемые) бронзы

      В некоторых бронзах при понижении температуры растворимость легирующей компоненты резко падает и её выделение из твердого раствора  приводит к эффекту дисперсионного твердения. Этот процесс сопровождается резким изменением физических и механических свойств. 

      Бронзы, способные к дисперсионному твердению, позволяют осуществлять упрочнение изделий из них за счет специальной термообработки (старение, облагораживание). В результате возрастают твердость, пределы текучести и прочности,  улучшается коррозионная стойкость, повышается тепло- и электропроводность.

      К бронзам с эффектом дисперсионного твердения относятся бериллиевые, хромистые, циркониевые, кремнисто-никелевые и некоторые сложные сплавы (см. таблицу марок бронз). Полуфабрикаты из таких бронз (прутки, ленты, плиты, проволока) имеют следующие состояния поставки:

Без термообработки.

Это горячекатаные плиты или прессованные прутки, остывшие со скоростью естественного охлаждения.

С термообработкой (закалка).

В этом случае полуфабрикат нагревается до  некоторой «высокой» температуры после чего производится его закалка в воду для получения пересыщенного твердого раствора. Это закаленные полуфабрикаты, состояние которых обычно маркируется буквой «М». Такая термообработка повышает пластичность и позволяет в дальнейшем производить операции гибки, вытяжку, прокатку и другие виды холодной деформации. Твердость, пределы текучести и прочности, пластичность закаленных бронз несколько выше, чем  у прессованных.

–  С термообработкой (закалка) и последующей холодной деформацией.

Холодная деформация повышает пределы текучести и прочности и увеличивает твердость закаленных полуфабрикатов. Холоднодеформированный полуфабрикат после закалки обычно маркируется буквой «Т». 

     Второй этап термообработки – отпуск, обычно производится уже над изделием. Отпуск производится при «низкой температуре» в течение определенного времени. В процессе отпуска происходит выделение  избыточной фазы с упорядоченным распределением легирующего элемента. Эти выделения связаны со значительными напряжениями кристаллической решетки, которые вызывают повышение прочности и твердости.  

    Таким образом, облагораживание такого класса бронз состоит из двух операций. Вначале производится быстрая закалка, затем длительный отпуск. Между закалкой и отпуском может производиться упрочнение холодной деформацией или изготовление детали. Режимы облагораживания сильно зависят от химического состава бронзы. Для БрБ2 температура закалки 750-790 С, температура отпуска 300 – 350 С  в течение 2 – 4 часов. Для БрХ0.5 температура закалки 950 С, температура отпуска 400 С в течение 4 часов. 

      Эффект термообработки для прутка из БрБ2 показан на гистограмме, а для лент – в таблице. Там же, в таблице,  приведен эффект облагораживания для хромистой бронзы БрХ0.5. 

 

БрБ2

БрХ0.5

После закалки (М)

После закалки и отпуска

После закалки (М)

После закалки и отпуска

Модуль упругости Е, МПа

9500

10500

11200

 

Предел текучести, МПа

200 – 350

950 – 1350

500

270

Предел  прочности, МПа

400 – 600

1100-1500

240

410

Относительное  удлинение

20

2

50

22

Твердость HV

<130

330

65

130

Электрическое сопротивление

0.1

0.04 – 0.07

0.04

0.02 

    Дисперсионное твердение изделий, изготовленных из термоупрочняемых бронз (БрБ2, БрХ, БрХЦр, БрКН) и сплавов (МНМц20-30) существенно повышают показатели прочности и твердости в сравнении с исходным материалом поставки. Наибольший эффект от облагораживания  имеют изделия из бериллиевых бронз.

 

                                                   ПРИМЕНЕНИЕ БРОНЗОВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУЖИН

 (Упругие свойства бронзовых сплавов)

      Для изготовления пружин используются материалы с высоким пределом упругости и минимальным уровнем неупругих явлений (упругий гистерезис, низкий уровень релаксации и др.). 

     Для изготовления пружин и пружинящих деталей используются ленты, прутки и проволока из БрКМц3-1, БрОФ6.5-0.15, БрОФ7-0.2, БрОЦ4-3, бериллиевых бронз. Высокая пластичность этих бронз даже в твердом состоянии позволяет использовать для навивки пружин не только проволоку, но и прутки диаметром до 10-15 мм.

       В зависимости от вида пружины на её материал действуют нормальные (сжатие-растяжение) или касательные напряжения. Жесткость пружины определяется модулем упругости  E или модулем сдвига G соответственно. Область допустимых нагрузок тем больше, чем больше соответствующий предел упругости (текучести), но при расчетах допустимые нагрузки и деформации рассчитывают по пределу прочности при растяжении  с учетом расчетных коэффициентов.

     В таблице представлены свойства лент из БрОФ, БрОЦ, БрКМц (в твердом состоянии) и БрБ2 (после дисперсионного твердения из состояния «Т»). 

               ГОСТ  4748-92                 1761-79   1789-70

Марка бронзы

БрКМц3-1БрОФ6,5-0,15БрОЦ4-3 БрБ2
        Модуль упругости Е, МПа
   12000         9500   9500   12000
   Предел упругости ?0.005, МПа       260 – 530       320- 480  300-450 
      Предел текучести ?0.2 , МПа      510 – 750       550 – 720  520-680  1150-1600
     Предел  прочности ?В , МПа      600 – 770       580 – 760  550-700  1150-1600
      Относ.  удлинение ?
        2           3       2        –
     Твердость HV 180 – 250     170 -220 170-210     360

             Для изготовления плоских пружин используется также лента из БрА7. Её параметры  (ГОСТ 1048-79) практически совпадают с таковыми для бронзы БрКМц, но БрА7 отличается очень высоким пределом ползучести.

       После изготовления пружин из облагораживаемых материалов (бериллиевые бронзы и сплав МНМц20—20)  производится их дисперсионное твердение.

      Технологический процесс изготовления винтовых цилиндрических пружин из материалов этой группы включает следующие основные операции: закалка, навивка заготовок, разрезка длинных заготовок на отдельные пружины, обработка торцов  пружин, дисперсионное твердение. Процесс изготовления плоских пружин включает: резку материала на ленты требуемой ширины,   закалку, штамповку пружин, дисперсионное твердение.
       В результате такой термообработки повышается твердость, упругость, износостойкость и значительно повышается усталостная прочность материала пружин. 

ПРИМЕНЕНИЕ БРОНЗОВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ И ПРОВОДНИКОВ ТОКА

(Электродные и проводящие сплавы)   

     Среди многочисленных марок бронз выделяется группа сплавов с малым (0.3 – 1%) содержанием легирующих элементов. Они отличаются тем, что обладают практически такой же электро- и теплопроводностью, как и чистая медь, но при этом они имеют большую твердость, предел текучести, износостойкость, предел усталости, и сохраняют работоспособность до более высоких температур за счет повышенной (по сравнению с чистой медью)  температуры начала рекристаллизации.

     К таким сплавам относятся:

Кадмиевые бронзы (Cd: 0.9-1.2%) – прутки, ленты и коллекторные полосы.

Хромокадмиевые бронзы (Cd: 0.2-0.5%,  Cr: 0.35-0.65%) – прутки

Магниевые бронзы (Мg: 0.3-0.8%)  – коллекторные полосы и проволока.

Серебряные бронзы (Ag до 0.25%) – прутки, проволока, полосы.

Хромистые бронзы (Cr: 0.5 – 1.0) – прутки, плиты, полосы для коллекторных пластин, проволока.

Циркониевые (Zr: 0.2 – 0.7%) – коллекторные полосы, трубы, полосы

Хромисто-циркониевые бронзы – прутки, плиты 

     Эти бронзы имеют два основных применения.

1. Использование в производстве силовых подвижных контактов (контактные кольца,  коллекторные пластины). Здесь в первую очередь важна высокая износостойкость, а также работоспособность при повышенных температурах.

2.  Для изготовления электродов сварочных машин. Электродные сплавы должны иметь      высокую температуру размягчения, высокую твердость и предел текучести в области рабочих температур (500 – 700 С).

 

        На рисунке (Б) показано изменение твердости меди, кадмиевой и хромистой бронз с повышением температуры. Видно несомненное преимущество БрХ при высоких температурах. Ещё лучшие результаты имеют БрХЦр, БрБНТ и другие сплавы, но их применение ограничивается высокой ценой и доступностью.

       На соседнем рисунке (А) видна принципиальная разница между облагораживаемой хромистой бронзой с одной стороны и обычной бронзой (БрКд) или медью с другой. 

 

       Отжиг холоднодеформированных прутков из  меди или БрКд уменьшает твердость. При температурах выше температуры рекристаллизации разрушается текстура и металл разупрочняется. В то же время в БрХ при 400оС  происходит дисперсионное твердение и его твердость после отжига, наоборот, возрастает. Если бы дисперсионное твердение не происходило, то твердость уменьшалась бы по пунктирной кривой (происходило бы разупрочнение). Это означает, что после изготовления электродов из сплавов типа БрХ, БрХЦр, они должны быть соответствующим образом термообработаны для улучшения их физико-механических свойств.

 

                                            НАЗАД на ГЛАВНУЮ

 

normis.com.ua

СВОЙСТВА БРОНЗ

БРОНЗЫ  и  БРОНЗОВЫЙ  ПРОКАТ 

Классификация бронзовых сплавов 

     Бронзами называются сплавы на основе меди, в которых основными легирующими элемен-тами являются олово, алюминий, железо и другие элементы (кроме цинка, сплавы с которым относятся к латуням). Маркировка бронз состоит из  сочетания «Бр»,  букв, обозначающих основ-ные легирующие элементы и цифр, указывающих на их содержание.

      По химическому составу бронзы классифицируются по названию основного легирующего элемента. При этом бронзы условно делят на два класса: оловянные (с обязательным присут-ствием олова) и безоловянные.

      По применению бронзы делят на деформируемые, технологические свойства которых допускают производство проката и поковок, и литейные, используемые для литья. В то же время многие бронзы,  из которых производится прокат, используются и для литья.

      Химический состав и марки бронзовых сплавов определены в следующих ГОСТах:

Литейные: оловянные в ГОСТ 613-79,  безоловянные в ГОСТ 493-79.

Деформируемые: оловянные в ГОСТ 5017-2006,  безоловянные в ГОСТ 18175-78

       Многообразие бронз отражает приведенная ниже таблица. В ней представлены практически все деформируемые и часть литейных бронз.  Бронзы, используемые исключительно как литейные, помечены «звездочкой». В дальнейшем будут рассматриваться преимущественно деформируемые бронзы. Структура бронзовых сплавов кратко рассмотрена в – Структура и свойства сплавов.
 

                                              ОЛОВЯННЫЕ БРОНЗЫ 
      БрО5*   БрОФ4-0.25    БрОЦ4-3       БрОС8-12*
  БрОЦС4-4-2.5 
     БрО10*   БрОФ6.5-0.15    БрОЦ8-4*       БрОС5-25*  БрОЦС4-4-17
     БрО19*     БрОФ7-0.2   БрОЦ10-2*      БрОС10-10*  БрОЦС5-5-5*
      БрОФ10-1*        БрОС6-15*  БрОЦС6-6-3*
                                                     АЛЮМИНИЕВЫЕ БРОНЗЫ
      БрА5    БрАМц9-2    БрАЖ9-4   БрАЖМц10-3-1.5  БрАЖН10-4-4
      БрА7   БрАМц10-2*   БрАЖНМц10-4-4-1  БрАЖН11-6-6*
 КРЕМНИСТЫЕ 
 БЕРИЛЛИЕВЫЕ  КАДМИЕВЫЕ       МАГНИЕВЫЕ   ХРОМОВЫЕ
   БрКМц3-1        БрБ2     БрКд1  БрМг0.3 (0.5 и 0.8)
      БрХ0.8
    БрКН1-3      БрБ2.5 БрКдХ0.5-0.15 
             БрХ1
   БрКН0.5-2    БрБНТ-1.9        БрХ1Цр
 СЕРЕБРЯНЫЕ ЦИРКОНИЕВЫЕ 
   СВИНЦОВЫЕ    МАРГАНЦЕВЫЕ 
    БрСр0.1     БрЦр0.2     БрС30*          БрМц5 

  Физические свойства бронзовых сплавов     

      Модуль упругости Е разных марок меняется в широких пределах: от 10000 (БрОФ, БрОЦ) до 14000 (БрКН1-3, БрЦр). Модуль сдвига G меняется в пределах 3900-4500. Эти величины сильно зависят от состояния бронзы (литье, прокат, до и после облагораживания). Для нагартованных лент наблюдается анизотропия по отношению к направлению прокатки.        

       Обрабатываемость резанием практически всех бронз составляет 20% (по отношению к ЛС63-3). Исключение составляют оловянно-свинцовые бронзы  БрОЦС с очень хорошей обраба-тываемостью ( 90% для БрОЦС5-5-5).

       Ударная вязкость меняется в широких пределах, в основном она меньше, чем для меди (для сопоставимости результатов все значения приведены для литья в кокиль):

 

БрОФ 10-1БрОФ 6.5-0.4БрАЖ 9-4БрА5 Медь БрМц5
БрОЦС 6-6-3БрОЦС 4-4-2.5БрАЖМцБрА7
БрОС 5-25БрОЦ4-3БрАМц 9-2БрКМц3-1
Значение ударной вязкости >> увеличение >>
1 – 34 – 66 – 815 – 1616 – 1820

     Электропроводность большинства бронзовых сплавов существенно ниже, чем у чистой меди и многих латуней (значения удельного сопротивления приведены в мкОм*м):

 БрКд     
МедьБрМгЛ63БрОЦ4-3БрАМцБрКМцБрОФ7-0.2
БрСрБрЦрЛС59-1 БрОЦС5-5-5БрА7 БрАЖМц
 БрХ   БрАЖ9-4  БрАЖН
Значения удельного электросопротивления >> ухудшение электропроводности>>
0.020.02 – 0.040.0650.09-0.10.1-0.130.150.19 

Сопротивление серебряной бронзы (медь легированная серебром до 0.25%) такое же как у чистой меди, но такой сплав имеет большую температуру рекристаллизации и малую ползучесть при высоких температурах.      

      Низкое удельное сопротивление имеют низколегированные бронзовые сплавы БрКд, БрМг, БрЦр, БрХ.. Величина электропроводности имеет существенное значение для бронз, используемых для изготовления коллекторных полос, электродов сварочных машин, для пружинящих электрических контактов. Приведенные значения являются ориентировочными, т.к. на величину сопротивления оказывает влияние состояние материала. Особенно сильно оно может измениться под влиянием облагораживания (в сторону уменьшения, это касается БрХ, БрЦр, БрКН, БрБ2 и др.). Например электросопротивление БрБ2 до и после облагораживания составляют 0.1 и 0.07 мкОм*м.

     Теплопроводность большинства бронз существенно ниже теплопроводности меди и ниже теплопроводности латуней (значения приведены в калhttp://normis.com.ua//cм*с*С):   

МедьБрКдБрКН1-3Л63БрАЖНБрАМцБрОФ10-1БрКМц
БрСрБрМгБрА5ЛС59-1БрБ2БрАЖ БрМц5
 БрХ  БрОЦ4-3БрАЖМц  
Значения теплопроводности >> ухудшение >>
0.90.8-0.60.250.250.25-0.180.17-0.140.13-0.120.1-0.09

     Высокую теплопроводность имеют низколегированные бронзы. Облагораживание улучшает теплопроводность. Высокая теплопроводность особенно важна для обеспечения отвода тепла в узлах трения и в электродах сварочных машин. Низкая теплопроводность облегчает процесс сварки бронзовых деталей.

 Механические свойства бронзового проката

     Если из всего разнообразия латуней массово производится  прокат только двух марок (ЛС59-1 и Л63), то для массового производства полуфабрикатов из бронзы используется значительно большее количество  марок.  Бронзовый прокат включает в себя  круги, трубы, проволоку, ленты, полосы и плиты.  

 Бронзовые круги

     Бронзовые круги выпускаются прессованными, холоднодноформированными и методом непрерывного литья. Способ производства и диапазон производимых диаметров определяется технологическими свойствами конкретной бронзы. В таблице указано соответствие между марками бронз, диаметром прутка и способом производства. 

     

Общее представление об основных механических свойствах бронзовых кругов  дает следующая гистограмма.

 

 

      Непрерывнолитые круги.   

      Методом непрерывного литья массово производятся БрОЦС5-5-5, БрАЖ9-4, реже БрОФ10-1 и БрАЖМц10-3-1.5. В изделиях, полученных этим способом, отсутствуют дефекты, характерные для литья в кокиль или песчаную форму. Поэтому по своим свойствам непрерывнолитые полуфабрикаты существенно превосходят отливки в кокиль и близки к прессованным полуфабрикатам.

       Круги из  БрОЦС5-5-5 и БрОФ10-1 имеют относительно гладкую поверхность, нарушаемую неглубокими вмятинами от тянущего устройства. Круги этих марок производятся только непрерывнолитым способом. 

      Круги из БрАЖ и БрАЖМц, полученные методом непрерывного литья, могут иметь на поверхности опоясывающие трещины глубиной до 1 мм. По твердости, прочности и пластичности непрерывнолитые круги незначительно уступают прессованным, антифрикционные свойства у них практически одинаковы, а стоимость их существенно ниже. При необходимости качественные круги больших диаметров (свыше 100 мм) и короткой длины можно отливать методом центробежного литья.

      Прессованные  и холоднодеформированные круги.

            Они производятся по ГОСТ 1628-78, а также ГОСТ 6511-60 (БрОЦ4-3), ГОСТ10025-78 (БрОФ6.5-0.15 и БрОФ7-0.2) и ГОСТ 15835-70 (БрБ2) и многочисленным ТУ. 

 

          Массово производятся и имеются в свободной продаже прессованные круги   из БрАЖ9-4 диаметром 16-160 мм.

Доступны также круги из БрАЖМц10-3-1.5, БрАЖН10-4-4 и БрАЖНМц9-4-4-1, но они значительно дороже. Прессованные круги других марок выпускаются под заказ.

     Холоднодеформированные (тянутые) круги выпускаются в разном состоянии поставки  диаметром до 40 мм. На гистограмме представлены данные для прутков из БрОЦ4-3. БрКМц3-1, БрОФ7-0.2 (твердое состояние),  БрАМц9-2 (полутвердое состояние) и прутков БрБ2  в состояниях «М» и «Т» Следует отметить, что холоднодеформированные круги производятся под заказ и являются большим дефицитом.

           

Бронзовые трубы и заготовки для втулок

      Прессованные трубы общего назначения производятся из БрАЖМц10-3-1.5, БрАЖН10-4-4 (ГОСТ 1208-90). Трубы специального назначения выпускаются из других марок по различным ТУ. Методом непрерывного литья выпускаются трубные заготовки из БрОЦС5-5-5, БрАЖ9-4, БрАЖМц10-3-1.5. Механические свойства труб практически совпадают с таковыми для соответствующих кругов.

         Заготовки для втулок  отливаются в кокиль или методом центробежного литья. При этом чаще используются марки БрАЖ9-4, БрОЦС5-5-5, БрОФ10-1, БрОЦ10-2.

 

 Особенности свойств различных бронзовых сплавов 

      Выбор бронзы для использования в конкретных целях не определяется только величинами ?в и НВ, которые отражают лишь часть механических свойств. Выбор той или иной марки производится с учетом всего комплекса физических, механических, технологических и антифрикционных свойств, коррозионной стойкости, поведения при высоких или низких температурах и т.д. Ниже в таблице сопоставлены свойства и марки бронзовых сплавов. 

Свойства

Марка бронзы

Наибольшая электро- и теплопроводность

БрСр, БрКд, БрМг, БрЦр, БрХЦр, БрХ

Жаропрочность

БрМц, БрАЖ, БрАЖМц, БрАЖН, БрАЖНМц

Жаропрочность в сочетании

с высокой электропроводностью

БрХЦр, БрХ, БрКН

Износостойкость

БрОФ6.5-0.4, БрА5, БрА7, БрБ2

Износостойкость в сочетании

 с высокой электропроводностью

БрКд, БрМг

Хорошая свариваемость

БрКМц3-1, оловянные бронзы

Эрозионная и кавитационная устойчивость

БрАЖМц, БрАЖН, БрАЖНМц

Высокий предел ползучести

БрА7,  БрАЖН

Сопротивление коррозионной усталости

БрБ2

 ПРИМЕНЕНИЕ БРОНЗОВЫХ СПЛАВОВ В УЗЛАХ ТРЕНИЯ

(Антифрикционные бронзы)

        Бронзы очень широко используются в качестве антифрикционных материалов. К числу бронз, которые импользуются в качестве антифрикционных материалов относится большинство оловянных (кроме БрОЦ4-3) бронз,  а из безоловянных – БрАМц, БрАЖ, БрАЖМц, БрАЖН. Эти бронзы применяются главным образом для изготовления 1) опор подшипников скольжения, 2) колес (венцов) червячных передач и 3) гаек в передачах “винт-гайка”.

 

      Анти-фрикционные свойства составляют отдельную группу свойств и не связаны напрямую с их механическими свойствами. Антифрикционные свойства определяются  свойствами поверхностного слоя, тогда как механические свойства определяются объемными свойствами материала.

        Это неочевидное утверждение можно проиллюстрировать на примере двух бронз – БрС30 и БрАЖ9-4 при их использовании в подшипниках скольжения. БрС30 существенно уступает бронзе БрАЖ9-4 по всем механическим показателям (прочность, твердость, относительное удлиение). Однако, именно она применяется в особо ответственных подшипниках, допускающих высокие скорости и высокие нагрузки ( в т.ч. ударные).

      

              Поэтому при выборе  бронзы для использования в узлах трения  учитывают прежде всего антифрикционные, а затем – механические свойства. Для этих целей массово используются круги и полые заготовки БрАЖ9-4 и БрАЖМц10-3-1.5  БрОЦС5-5-5, БрОФ10-1. Для направляющих используются катаные полосы из БрАМц9-2 и плиты (литые и отфрезерованные) из БрАЖ9-4 и БрОЦС5-5-5.

      Критерии выбора той или иной марки бронзы зависят от вида узла трения и условий его работы. Для наиболее распространенных случаев общие рекомендации могут быть следующими.

 

       Подшипники скольжения.

При скоростях скольжения > 5-6 мhttp://normis.com.ua//с предпочтительно применять БрОФ10-1. При скоростях < 5-6 мhttp://normis.com.ua//с можно применять  БрАЖ9-4 или БрОЦС5-5-5. Если опорная поверхность вала закалена, то можно применять любую из этих бронз, но БрАЖ допускает вдвое большие радиальные нагрузки. Если опорная поверхность вала незакалена, можно применять только БрОЦС.

     Колеса (венцы) червячных передач.

При скоростях скольжения  > 8-12 мhttp://normis.com.ua//с применяется БрОФ10-1. При скоростях 4-10 мhttp://normis.com.ua//с применяется БрОЦС5-5-5. При скоростях <4-6 мhttp://normis.com.ua//с применяется БрАЖ9-4.

        Более подробно  вопросы применения бронз в узлах трения рассматривается на странице Антифрикционные материалы. Соответствующие рекомендации могут быть полезны при проведении ремонтных работ в отсутствии технической документации на изделие.

        Круги и заготовки из основных марок бронз имеются на складе – см. стр. сайта “БРОНЗОВЫЕ КРУГИ и ТРУБЫ”

 
                                        Термоупрочняемые (облагораживаемые) бронзы

      В некоторых бронзах при понижении температуры растворимость легирующей компоненты резко падает и её выделение из твердого раствора  приводит к эффекту дисперсионного твердения. Этот процесс сопровождается резким изменением физических и механических свойств. 

      Бронзы, способные к дисперсионному твердению, позволяют осуществлять упрочнение изделий из них за счет специальной термообработки (старение, облагораживание). В результате возрастают твердость, пределы текучести и прочности,  улучшается коррозионная стойкость, повышается тепло- и электропроводность.

      К бронзам с эффектом дисперсионного твердения относятся бериллиевые, хромистые, циркониевые, кремнисто-никелевые и некоторые сложные сплавы (см. таблицу марок бронз). Полуфабрикаты из таких бронз (прутки, ленты, плиты, проволока) имеют следующие состояния поставки:

Без термообработки.

Это горячекатаные плиты или прессованные прутки, остывшие со скоростью естественного охлаждения.

С термообработкой (закалка).

В этом случае полуфабрикат нагревается до  некоторой «высокой» температуры после чего производится его закалка в воду для получения пересыщенного твердого раствора. Это закаленные полуфабрикаты, состояние которых обычно маркируется буквой «М». Такая термообработка повышает пластичность и позволяет в дальнейшем производить операции гибки, вытяжку, прокатку и другие виды холодной деформации. Твердость, пределы текучести и прочности, пластичность закаленных бронз несколько выше, чем  у прессованных.

–  С термообработкой (закалка) и последующей холодной деформацией.

Холодная деформация повышает пределы текучести и прочности и увеличивает твердость закаленных полуфабрикатов. Холоднодеформированный полуфабрикат после закалки обычно маркируется буквой «Т». 

     Второй этап термообработки – отпуск, обычно производится уже над изделием. Отпуск производится при «низкой температуре» в течение определенного времени. В процессе отпуска происходит выделение  избыточной фазы с упорядоченным распределением легирующего элемента. Эти выделения связаны со значительными напряжениями кристаллической решетки, которые вызывают повышение прочности и твердости.  

    Таким образом, облагораживание такого класса бронз состоит из двух операций. Вначале производится быстрая закалка, затем длительный отпуск. Между закалкой и отпуском может производиться упрочнение холодной деформацией или изготовление детали. Режимы облагораживания сильно зависят от химического состава бронзы. Для БрБ2 температура закалки 750-790 С, температура отпуска 300 – 350 С  в течение 2 – 4 часов. Для БрХ0.5 температура закалки 950 С, температура отпуска 400 С в течение 4 часов. 

      Эффект термообработки для прутка из БрБ2 показан на гистограмме, а для лент – в таблице. Там же, в таблице,  приведен эффект облагораживания для хромистой бронзы БрХ0.5. 

 

БрБ2

БрХ0.5

После закалки (М)

После закалки и отпуска

После закалки (М)

После закалки и отпуска

Модуль упругости Е, МПа

9500

10500

11200

 

Предел текучести, МПа

200 – 350

950 – 1350

500

270

Предел  прочности, МПа

400 – 600

1100-1500

240

410

Относительное  удлинение

20

2

50

22

Твердость HV

<130

330

65

130

Электрическое сопротивление

0.1

0.04 – 0.07

0.04

0.02 

    Дисперсионное твердение изделий, изготовленных из термоупрочняемых бронз (БрБ2, БрХ, БрХЦр, БрКН) и сплавов (МНМц20-30) существенно повышают показатели прочности и твердости в сравнении с исходным материалом поставки. Наибольший эффект от облагораживания  имеют изделия из бериллиевых бронз.

 

                                                   ПРИМЕНЕНИЕ БРОНЗОВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУЖИН

 (Упругие свойства бронзовых сплавов)

      Для изготовления пружин используются материалы с высоким пределом упругости и минимальным уровнем неупругих явлений (упругий гистерезис, низкий уровень релаксации и др.). 

     Для изготовления пружин и пружинящих деталей используются ленты, прутки и проволока из БрКМц3-1, БрОФ6.5-0.15, БрОФ7-0.2, БрОЦ4-3, бериллиевых бронз. Высокая пластичность этих бронз даже в твердом состоянии позволяет использовать для навивки пружин не только проволоку, но и прутки диаметром до 10-15 мм.

       В зависимости от вида пружины на её материал действуют нормальные (сжатие-растяжение) или касательные напряжения. Жесткость пружины определяется модулем упругости  E или модулем сдвига G соответственно. Область допустимых нагрузок тем больше, чем больше соответствующий предел упругости (текучести), но при расчетах допустимые нагрузки и деформации рассчитывают по пределу прочности при растяжении  с учетом расчетных коэффициентов.

     В таблице представлены свойства лент из БрОФ, БрОЦ, БрКМц (в твердом состоянии) и БрБ2 (после дисперсионного твердения из состояния «Т»). 

               ГОСТ  4748-92                 1761-79   1789-70

Марка бронзы

БрКМц3-1БрОФ6,5-0,15БрОЦ4-3 БрБ2
        Модуль упругости Е, МПа
   12000         9500   9500   12000
   Предел упругости ?0.005, МПа       260 – 530       320- 480  300-450 
      Предел текучести ?0.2 , МПа      510 – 750       550 – 720  520-680  1150-1600
     Предел  прочности ?В , МПа      600 – 770       580 – 760  550-700  1150-1600
      Относ.  удлинение ?
        2           3       2        –
     Твердость HV 180 – 250     170 -220 170-210     360

             Для изготовления плоских пружин используется также лента из БрА7. Её параметры  (ГОСТ 1048-79) практически совпадают с таковыми для бронзы БрКМц, но БрА7 отличается очень высоким пределом ползучести.

       После изготовления пружин из облагораживаемых материалов (бериллиевые бронзы и сплав МНМц20—20)  производится их дисперсионное твердение.

      Технологический процесс изготовления винтовых цилиндрических пружин из материалов этой группы включает следующие основные операции: закалка, навивка заготовок, разрезка длинных заготовок на отдельные пружины, обработка торцов  пружин, дисперсионное твердение. Процесс изготовления плоских пружин включает: резку материала на ленты требуемой ширины,   закалку, штамповку пружин, дисперсионное твердение.
       В результате такой термообработки повышается твердость, упругость, износостойкость и значительно повышается усталостная прочность материала пружин. 

ПРИМЕНЕНИЕ БРОНЗОВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ И ПРОВОДНИКОВ ТОКА

(Электродные и проводящие сплавы)   

     Среди многочисленных марок бронз выделяется группа сплавов с малым (0.3 – 1%) содержанием легирующих элементов. Они отличаются тем, что обладают практически такой же электро- и теплопроводностью, как и чистая медь, но при этом они имеют большую твердость, предел текучести, износостойкость, предел усталости, и сохраняют работоспособность до более высоких температур за счет повышенной (по сравнению с чистой медью)  температуры начала рекристаллизации.

     К таким сплавам относятся:

Кадмиевые бронзы (Cd: 0.9-1.2%) – прутки, ленты и коллекторные полосы.

Хромокадмиевые бронзы (Cd: 0.2-0.5%,  Cr: 0.35-0.65%) – прутки

Магниевые бронзы (Мg: 0.3-0.8%)  – коллекторные полосы и проволока.

Серебряные бронзы (Ag до 0.25%) – прутки, проволока, полосы.

Хромистые бронзы (Cr: 0.5 – 1.0) – прутки, плиты, полосы для коллекторных пластин, проволока.

Циркониевые (Zr: 0.2 – 0.7%) – коллекторные полосы, трубы, полосы

Хромисто-циркониевые бронзы – прутки, плиты 

     Эти бронзы имеют два основных применения.

1. Использование в производстве силовых подвижных контактов (контактные кольца,  коллекторные пластины). Здесь в первую очередь важна высокая износостойкость, а также работоспособность при повышенных температурах.

2.  Для изготовления электродов сварочных машин. Электродные сплавы должны иметь      высокую температуру размягчения, высокую твердость и предел текучести в области рабочих температур (500 – 700 С).

 

        На рисунке (Б) показано изменение твердости меди, кадмиевой и хромистой бронз с повышением температуры. Видно несомненное преимущество БрХ при высоких температурах. Ещё лучшие результаты имеют БрХЦр, БрБНТ и другие сплавы, но их применение ограничивается высокой ценой и доступностью.

       На соседнем рисунке (А) видна принципиальная разница между облагораживаемой хромистой бронзой с одной стороны и обычной бронзой (БрКд) или медью с другой. 

 

       Отжиг холоднодеформированных прутков из  меди или БрКд уменьшает твердость. При температурах выше температуры рекристаллизации разрушается текстура и металл разупрочняется. В то же время в БрХ при 400оС  происходит дисперсионное твердение и его твердость после отжига, наоборот, возрастает. Если бы дисперсионное твердение не происходило, то твердость уменьшалась бы по пунктирной кривой (происходило бы разупрочнение). Это означает, что после изготовления электродов из сплавов типа БрХ, БрХЦр, они должны быть соответствующим образом термообработаны для улучшения их физико-механических свойств.

 

                                            НАЗАД на ГЛАВНУЮ

 

normis.com.ua

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *