7.3.3. Бронзы

Бронзами называются сплавы с оловом, алюминием, кремнием, свинцом, другими компонентами и в соответствии с основным легирующим элементом относятся к группе оловянных, алюминиевых, бериллиевых и др.

Оловянные бронзы. Структура оловянных литых бронз, содержащих менее 8 % олова представляет собой -раствор переменной концентрации. Из-за существенной дендритной ликвации зерна в центре обеднены, а на стыке дендритных ветвей обогащены оловом. При содержании олова в бронзах более 8 % структура состоит из первичных кристаллитов -раствора переменной концентрации и эвтектоида +, где  – промежуточная фаза, относящаяся к соединениям электронного типа (Cu₃₁Sn₈).

На рис. 84 показано влияние олова на механические свойства литых бронз. При содержании олова более 8 % начинает резко снижаться пластичность по причине появления в структуре -фазы. Временное сопротивление разрыву _в повышается с увеличением содержания олова до 24 %, а затем резко снижается. Из-за появления слишком большого количества -фазы сплав становится хрупким.

О

Рис. 84. Зависимость механических свойств литых оловянных бронз от содержания в них олова

ловянные бронзы отличают­ся невысокой жидкотекучестью, в них не образуются концент­ри­ро­ванные усадочные раковины, об­ла­дают незначительной линейной усадкой. Отмеченные свойства дают возможность получения отливок сложной конфигурации с резкими переходами от толстых сечений к тонким. Включения твердого эвтектоида обеспечивают высокую износостойкость, что выводит их в группу отличных антифрикционных материалов. Для повышения пластичности бронзы необходимо гомогенизировать при температуре 700…750 С с последующим быстрым охлаждением.

По коррозионной стойкости в морской воде оловянные бронзы превосходят медь и медноцинковые сплавы.

В оловянные бронзы часто вводится в небольших количествах фосфор с целью раскисления меди, повышения временного сопротивления разрыву и упругости, улучшения жидкотекучести, увеличения сопротивления износу.

Часто оловянные бронзы легируют цинком в значительных количествах, но не превышая его предела растворимости в -фазе. В таких количествах цинк повышает жидкотекучесть сплавов, способствует получению более плотного литья, улучшает прочностные свойства. Кроме того, он является неплохим раскислителем.

Никель, вводимый в состав бронз, повышает их коррозионную стойкость, улучшает пластичность и деформируемость, увеличивает плотность, уменьшает ликвации, способствует возрастанию прочности при комнатной и повышенной температурах.

Деформируемые бронзы по сравнению с литейными обладают более высокой прочностью, вязкостью, пластичностью, сопротивлением к усталости (табл. 16). Из цветных сплавов оловянные деформируемые бронзы уступают по усталостным характеристикам лишь бериллиевым бронзам. Основными легирующими элементами в деформируемых бронзах являются олово, фосфор, цинк и свинец, причем олова в них меньше, чем в литейных бронзах.

Алюминиевые бронзы получили широкое применение лишь в начале прошлого века. В настоящее время они постепенно вытесняют оловянные бронзы, так как не уступают последним по многим параметрам, а по ряду свойств даже превосходят их. По распространенности в промышленности (в том числе и на железнодорожном транспорте) алюминиевые бронзы занимают одно из первых мест среди медных сплавов.

Таблица 16