Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Алюмінієві бронзи

План лекції

1. Мідь

2. Латунями

3. Бронзами

4. Олов'яні бронзи

5. Алюмінієві бронзи

6. Кремнієві бронзи

7. Берилієві бронзи

8. Свинцеві бронзи

Мідь — метал рожево-червонуватого кольору, має елементарну кристалічну комірку гранецентрований куб.Густина міді 8940 кг/м3,температура топлення 1083 °С.

Порівняно з алюмінієм мідь характеризується вищими електро- та тепло­провідністю, добрим опором корозії на повітрі, у прісній та морській воді, а також у багатьох хімічних середовищах. Вона легко обробляється тиском, добре паяється і зварюється, проте має невисокі ливарні властивості й погану оброб­люваність різанням. За електро- й теплопровідністю мідь стоїть на другому місці після срібла. З огляду на низьку границю текучості й порівняно високу вартість мідь у конструкціях майже не застосовується.

Механічні й технологічні властивості міді помітно знижують шкідливі до­мішки — вісмут, свинець, сірка й кисень. Вісмут і свинець практично не розчи­няються в міді й утворюють з нею легкотопкі евтектики, які, розміщаючись на границях зерен, призводять до руйнування міді під час її гарячої обробки тис­ком. Тому масова частка вісмуту в міді не повинна перевищувати 0,002 %, а свинцю — 0,005 %. У свою чергу сірка й кисень погіршують пластичність міді, утворюючи на границях зерен крихкі евтектики.

До найпоширеніших етапів міді належать латуні та бронзи. Легують мідь цинком, оловом, алюмінієм, кремнієм, марганцем, нікелем, берилієм та ін. Ці елементи підвищують твердість і міцність мідних стопів, практично не знижуючи пластичність. Алюміній, марганець і олово покращують корозійну тривкість, а крім цього олово, кремній \ марганець у певних концентраціях підвищують антифрикційні влас­тивості стопів міді. Залізо сприяє здрібненню зерна, а кремній підвищує ливарні властивості стопів. Пластичність багатьох однофазових мідних стопів дуже висока, а міцність у рівноважному стані (стм = 250...550 МПа) нижча порівняно зі сталями. Винятком щодо міцності може бути берилієва бронза, зміцнена термо­обробкою.

Легувальні елементи в стопах міді позначають літерами: А — алюміній, Б — берилій, Ж — залізо, К — кремній, Мц — марганець, Н — нікель, О — олово, Ф — фосфор, Ц — цинк.

За технологічною ознакою розрізняють деформівні й ливарні стопи міді.

Латунями називають два- або багатокомпонентні стопи міді, в яких основним лсгувальним компонентом є цинк. Двокомпонентні латуні системи Си—Zп за­числяють до простих, а багатокомпонентні, що крім цинку містять ще й інші еле­менти, — до спеціальних. Завдяки поєднанню добрих технологічних і непоганих механічних властивостей латуні найбільш розповсюджені серед стопів міді.

латуні з вмістом цинку понад 45 % як такі, що відзначаються вкрай низькою міцністю й пластичністю, не застосовуються в техніці.

Марки латуней позначають літерою Л (латунь), після якої у випадку простих тппупей ставлять числа, що показують масову частку міді — Л96, Л90, Л85, ЛХО. Наприклад, в латуні марки Л85 середня масова частка міді 85 %, а цинку 15 %. Маркуючи спеціальні латуні, на початку теж ставлять літеру Л, після якої йдуть літери, що позначають легувальні елементи й числа після них поз­начають середні масові частки в % відповідних елементів. Зокрема в латуні марки ЛЦ40МцЗА маємо 40 % цинку (Ц), 3 % марганцю (Мц) і 1 % алюмінію (А), решта — 56 % міді.

До деформівних належать однофазові і двофазові латуні. Маючи дуже високу пластичність, однофазові латуні легко обробляються тиском і в холодному, і в гарячому стані. Слід пам'ятати, що холодна пластична деформація не лише істотно підвищує міцність і твердість, але зменшує пластичність (явище наклепу). В разі потреби наклеп можна зняти рекристалізаційним відпалом при температурі 500...600 °С.

1з однофазових деформівних а-латуней обробкою тиском у холодному стані ниготовляють гільзи патронів (Л68, Л70), трубки теплообмінників (Л70), прутики, дріт, стрічки. Однофазові латуні з вмістом міді понад 90 % мають колір золота й використовуються для ювелірних і декоративних виробів.

Менш пластичні в холодному стані двофазові -латуні — прості й спеціальні — рекомендують обробляти тиском у гарячому стані при температурах понад 700 °С.

Як ливарні використовують переважно спеціальні латуні. Вони відзначаються значною рідкоплинністю, малою схильністю до ліквації й доб­рими антифрикційними властивостями. З ливарних латуней виготовляють ар­матуру (ЛЦ40С), лопатки гребних гвинтів (ЛЦ40МЗЖ), гайки, вінці черв'ячних коліс (ЛЦ23А6ЖЗМц2), шестерні (ЛЦ16К4) і втулки підшипників (ЛЦ38Мц2С2),

Бронзами називають два- або багатокомпонентні стопи міді з оловом, алю­мінієм, свинцем, берилієм, кремнієм, хромом або іншими елементами, серед яких цинк не с основним.

Серед бронз найпоширеніші багатокомпонентні й набагато рідше зустрі­чаються двокомпонентні бронзи. Залежно від назви основного легувального компонента бронзи поділяють на олов'яні, алюмінієві, кремнієві, свинцеві, бе­рилієві та ін.

Олов'яні бронзи

Олов'яні бронзи є найстарішими серед металевих етапів. Двокомпонентні олов'яні бронзи мають підвищену схильність до ліквації, низьку рідкоплинність й розсіяну пористість, проте вони відзначаються дуже низькою лінійною усадкою (0,8 %) й добрими протикорозійними властивостя­ми. Ці бронзи дорогі. Щоб здешевити олов'яні бронзи й покращити технологічні та механічні властивості, їх додатково легують цинком, свинцем, нікелем і фосфором.

Нікель сприяє здрібненню зерна, збільшує міцність та пластичність й під­щипує корозійну тривкість бронз.

Свинець знижує механічні властивості, проте підвищує щільність відливок, покращує антифрикційні властивості й оброблюваність різанням.

Фосфор підвищує міцність і рідкоплинність бронз.

Бронзи маркують літерами Бр (бронза), за якими проставляють літери, що показують, які компоненти, крім міді, входять до складу бронзи. Числа показують середню масову частку відповідних легувальних елементів. Наприклад, бронза
марки БрОФ10-1 містить 10% олова (О), 1 % фосфору (Ф), а решта 89% — мідь.

Розрізняють деформівні й ливарні олов'яні бронзи.

Деформівні бронзи мають до 8 % олова, до 5 % цинку, до 4,5 % свинцю та до 0,35 % фосфору. Щоб забезпечити добру пластичність, масова частка олова в деформівних бронзах не повинна перевищувати 6 %. Вироби з таких бронз (стрічки, прутики, дріт) постачають у нагартованому (твердому) й підпаленому (м'якому) стані. Відпалюють при температурі 700...750 °С, щоб наблизити структуру до рівноважної.

Ливарні бронзи відзначаються низькою пластичністю. З підвищенням вмісту олова до 9... 11 % в нерівноважній структурі появляється крихка фаза, яка Істотно знижує пластичність. Додавання до ливарних бронз цинку й свинцю підвищує їх рідкоплинність.

Отже, олов'яні бронзи з двофазовою (а + ^-структу­рою є типовим антифрикційним матеріалом. З литих бронз виготовляють переважно арматуру, а також деталі, що працюють в умовах тертя (втулки, вкладки підшипників, вінці черв'ячних коліс).

Алюмінієві бронзи

Алюмінієві бронзи відзначаються високою рідкоплинністю, добрими механіч­ними властивостями й корозійною тривкістю, проте вони мають дещо більшу усадку порівняно з олов 'якими бронзами. При нормальній температурі в міді розчиняється до 9,4 % алюмінію, утворюючи пластичний і маломіцний а-твердий розчин.

Двокомпонентні однофазові бронзи (БрА5, БрА7) найкраще поєднують міцність і пластичність. Вони належать до деформівних бронз. З бронзи БрА5 штампуванням виготовляють медалі, розмінні монети й деталі хімічного машинобудування. До недоліків двокомпонентних алюмінієвих бронз зараховують підвищену усадку, схильність до насичення газами й до утворення оксидів під час розтоплювання, а також низьку здатність до паяння. Перелічені недоліки можна у значній мірі усунути, легуючи бронзу залізом, марганцем і нікелем.

Залізо відіграє роль модифікатора, підвищуючи міцність й антифрикційні властивості алюмінієвих бронз при деякому зниженні їх механічних показників.

Марганець підвищує міцність, пластичність, антифрикційні властивості й корозійну тривкість. Він добре розчиняється (до 10 %).

Нікель покращує технологічні й механічні властивості алюмінієво-залізних бронз, до того ж при підвищених температурах.

Бронза марки БрАЖН10-4-4 під час гартування й подальшого старіння отримує твердість 4000 НВ. Із алюмінієво-залізних бронз рекомендують виго­товляти деталі, що працюють в умовах тертя при температурі до 500 °С (сідла клапанів, деталі насосів, зубчасті колеса).

Окремі марки бронз (БрМц9-2, БрАЖН 10-4-4 та ін.) використовують і як деформівні, і як ливарні, з тією лише різницею, що в ливарних—більша частка домішок. Щоб відрізнити ливарні бронзи від деформівних, в кінці марки ливарної бронзи дописують літеру Л (ливарна).