Свойства алюминиевых бронз

Марка бронзы	в, МПа	, %	НВ, МПа
Бр А7Ж1,5С1,5	300	18	150
Бр А11Ж6Н6	600	2	250
Бр А9Ж4	400	10	100
Бр А10Мц2	500	12	110
Бр А5	380	65	60
Бр АМц 9-2	420	25	80
Бр АЖ 9-4	550	40	110
Бр АЖМц 10-3-1,5	600	20	130
Бр АЖН 10-4-4	650	35	150

Алюминиевые бронзы подвергаются различной термической обработке. Деформируемые полуфабрикаты проходят дорекристаллизационный или рекристаллизационный отжиг, который повышает их упругие свойства. Однако большинство алюминиевых бронз относится к термически неупрочняемым сплавам.

Бериллиевые бронзы содержат в среднем 2…2,5 % бериллия и отличаются хорошим сочетанием высоких прочностных и упругих характеристик, электро- и теплопроводности, сопротивления усталости и коррозионной стойкости. Бериллий с медью имеет переменную растворимость (от 2,75 % при t = 870 С до 0,2 % при t = 300 С), что дает возможность упрочняющей термической обработки бериллиевых бронз.

На рис. 86 приведена зависимость свойств бериллиевых бронз от содержания в них бериллия после закалки с температуры 780 С и старения при t = 300 С в течение трех часов. Прочность бронз в термически упрочненном состоянии начинает сильно возрастать при содержании бериллия 1,5 %. Наиболее рациональными свойствами обладают сплавы при содержании Be около 2 %. При дальнейшем увеличении бериллия прочность повышается не­существенно, а пластичность рез­ко падает.

Б

Рис. 86. Влияние бериллия на меха­­нические свойства бронз

ериллиевые бронзы являются теплостойкими сплавами, устойчиво ра-ботающими при температурах до 310…340 С. При 500 С они имеют такое же временное сопротивление, как оловянно-фосфористые и алюминие­вые бронзы при комнатной тем­пе­ра­туре. Бериллиевые бронзы имеют высокую теплопроводность, при ударах не образуют искр, хорошо обраба­ты­вают­ся резанием, свариваются электроконтактной сваркой.

Для повышения свойств бериллиевые бронзы дополнительно легируются никелем и титаном. Никель с бериллием образует малорастворимый интерметаллид NiBe и уменьшает растворимость бериллия в меди. Он замедляет фазовые превращения в бронзах и существенно облег­чает их термическую обработку. Никель задерживает рекристаллизационные процессы в сплавах, способствует получению более мелкого зерна, повышает жаропрочность. Титан образует соединение TiBe₂ и Сu₃Ti, чем обеспечивается дополнительное упрочнение бронз.

Бериллиевые бронзы имеют высокую сопротивляемость малым пластическим деформациям из-за сильного торможения дислокаций дисперсными частицами. Это приводит к увеличению релаксационной стойкости сплавов.

Бериллиевые бронзы, дополнительно легированные никелем и титаном обладают высоким временным сопротивлением разрыву, пределами текучести и усталости, пружинящими свойствами, большей твердостью, отличной износостойкостью. Такие сплавы не склонны к хладноломкости и могут работать в интервале температур от -200 до 250 С.

Отмеченные свойства обусловили использование бериллиевых бронз для изготовления изделий ответственного назначения, где требуется необходимое сочетание ряда уникальных свойств. Широкому применению бериллиевых бронз препятствуют дефицитность и высокая стоимость бериллия, а также его токсичность.

К

Рис. 87. Влияние кремния на механические свойства литых кремнистых бронз

ремнистые бронзы. Кремний имеет значительную растворимость в меди: от 5,3 % при температуре 842 С до 3,9 % при t = 356 С. Так как -фаза сильно уменьшает ковкость сплавов, кремния в бронзы вводится не более 3 %. При повышении содержания кремния до 3,5 % существенно повышаются временное сопротивление разрыву и относительное удлинение (рис. 87). Высокая пластичность бронз сохраняется до сравнительно низких температур. Однако простые кремнистые бронзы (двойные) практического исполь­зования не находят. Они дополнительно легируются никелем и мар­ган­цем для повышения меха­ни­чес­ких антикоррозионных свойств. При введении в сплавы, содержащие кремния до 3 %, небольшого количества марганца (менее 1,5 %) упрочнение происходит за счет его растворения. При повышении количества марганца появляется фаза Mn₂Si.

При легировании сплавов никелем образуется соединение Ni₂Si, растворимость которого резко уменьшается с понижением температуры.

Кремнистые бронзы обладают высокими антифрикционными и пружинящими свойствами, значительной коррозионной стойкостью, отлично обрабатываются горячим и холодным давлением, хорошо свариваются с бронзой и сталью, легко паяются мягкими и твердыми при­поями, не дают искр при ударе, имеют высокую жидкотекучесть.

Существенным недостатком кремнистых бронз является большая склонность к поглощению газов.

Марганцевые бронзы. Марганец в твердой меди растворяется в боль­ших количествах, а с -фазой имеет неограниченную растворимость. Бронзы с содержанием марганца до 22 % имеют однофазную структуру во всем интервале температур, поэтому хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состояниях.

Марганец существенно повышает прочность меди при сохранении высокой пластичности, коррозионную стойкость, жаропрочность.

На основе системы медь–марганец разработаны сплавы высокого демпфирования с большим внутренним трением. Такие бронзы обладают способностью гасить колебания, возникающие в процессе эксплуатации машин и механизмов, что способствует уменьшению вибраций, шума, снижению опасности разрушений изделий из-за резонансных явлений.

Сплавы высокого демпфирования содержат марганца от 60 до 85 %. Наилучшие демпфирующие свойства у них проявляются после закалки из -области и старения при температуре 450 С. При этом одновременно повышается прочность и сохраняется достаточно высокая пластичность.

Свинцовые бронзы обладают высокими антифрикционными свойствами, поэтому используются в основном для изготовления подшипников скольжения. О свойствах таких сплавов будет изложено в разделе, посвященном антифрикционным материалам.