Химический состав и механические свойства оловянных бронз

Марка бронзы	Состав, %					Свойства
	Sn	Pb	Zn	Прочие	В, МПа		, %	НВ
Литейные бронзы (ГОСТ 613-79)
Бр О3Ц7С5Н1	2,5…4	3…6	6…9,5	0,5…2 Ni	210		5	60
Бр О3Ц12С5	2…3,5	3,6	8…15	–	210		5	60
Бр О4Ц4С17	3,5…5,5	14…20	2…6	–	150		6	60
Бр О5Ц5С5	4…6	4…6	4…6	–	180		4	60
Бр О10Ц2	9…11	–	1…3	–	250		5	80
Бр О10Ф1	9…11	–	–	0,4…1,1 Р	270		3…10	90
Деформируемые бронзы (ГОСТ 5017-74)
Бр ОФ 6,5-0,15	6…7	–	–	0,1…0,25Р	400		65	70
Бр ОФ 6,5-0,4	6…7	–	–	0,26…0,4Р	400		65	80
Бр ОФ 4-0,25	3,5…4	–	–	0,2…0,3Р	340		50	63
Бр ОЦ 4-3	3,5…4	–	2,7…3,3	–	350		40	60
Бр ОЦС 4-4-2,5	3…5	1,5…3,5	3…5	–	350		40	60

В меди растворяется значительное количество алюминия: 7,4 % при t=1035 С и около 9 % при комнатной. В сплавах с содержанием алюминия более 7,4 % при температуре ниже 1035 С из -фазы выделяется -фаза, которая основана на соединении Cu₃Al электронного типа. При t=565 С -фаза претерпевает эвтектоидный распад  + ₂.

С

Рис. 85. Зависимость свойств алюминиевых бронз от содержания в них алюминия

увеличением содержания алюминия прочностные свойства бронз повышаются (рис. 85). Сплавы, имеющие -структуру, хорошо обрабатываются давлением при высоких и низких температурах. Однако прочность -фазы низкая. С другой стороны ₂-фаза обладает очень высокой твердостью, но ничтожной пластичностью. Поэтому при появлении в структуре ₂-фазы прочность резко возрастает, а пластичность начинает уменьшаться. Наиболее раци­о­наль­ными механическими свойства­ми обладают бронзы, содержащие 5…8 % алюминия. Такие сплавы наряду с повышенной прочностью сохраняют высокую пластичность.

Алюминиевые бронзы по сравнению с оловянными обладают целым рядом преимуществ: менее склонны к дендритной ликвации, имеют лучшую жидкотекучесть и большую плотность отливок, более высокопрочны и жаростойки, устойчивы против коррозии и кавитации, меньше склонны к хладноломкости, не дают искр при ударах.

В то же время эти сплавы при кристаллизации дают значительную усадку и формируют крупные столбчатые кристаллы, сильно окисляются в расплавленном состоянии, вспениваются при заливке в формы, затруднена пайка твердыми и мягкими припоями.

Для устранения перечисленных недостатков алюминиевые бронзы дополнительно легируются железом, марганцем, никелем, свинцом.

Железо повышает прочностные свойства при некотором снижении пластичности, замедляет эвтектоидный распад -фазы, тем самым препятствуя развитию хрупкости. Даже в случаях, когда распад и происходит, вредные последствия проявляются в меньшей степени, так как железо сильно измельчает ₂-кристаллы и зерна -фазы.

Сплавы, легированные алюминием и железом, наиболее пластичны после нормализации при t = 600…700 С. После закалки с температуры 950 С сплавы также обладают высокой пластичностью. После старения при t = 250…300 С -фаза распадается с образованием тонкодисперсной смеси, что повышает твердость и прочность, но понижает пластичность.

Марганец растворяется в алюминиевых бронзах в больших количествах (до 10 %). Он повышает прочность, пластичность, коррозионную стойкость, способность к холодной деформации.

Никель улучшает механические свойства алюминиевых бронз, их коррозионную стойкость и жаропрочность. Сплавы, содержащие алюминий и никель хорошо обрабатываются давлением, имеют высокие антифрикционные свойства, хладностойки.

Свинец, не растворяясь в меди и бронзах, выделяется в виде почти чистых включений, которые уменьшают временное сопротивление разрыву, но существенно повышают антифрикционные свойства. Такие сплавы нельзя подвергать горячей обработке давлением.

В табл. 17 приведены механические свойства некоторых алюминиевых бронз. Одни из них используются только как литейные, другие – как деформируемые. Большую группу составляют бронзы, которые используются как в качестве литейных, так и в качестве деформируемых (например, Бр АМц 9-2).

Деформируемые и литейные бронзы одной марки различаются по содержанию примесей – в литейных сплавах их допускается большее количество.

Таблица 17