книги / Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки
.pdf
|
Свойства |
|
БрО10Ф1 |
Бр08Ц4 |
БрОЮЦ2 |
БрОЮСЮ |
Бр05С25 |
БрОбЦбСЗ |
Бр05Ц5С5 Бр04Ц7С5 БрОЗЦ12С5 Бр04Ц4С17 |
БрОЗЦ7С5Н11 |
||||||||||||
Температура плавления, °С |
|
934 |
1070 |
1060 |
930 |
|
940 |
|
|
|
967 |
915 |
|
980 |
|
980 |
960 |
1030 |
||||
Температура литья, °С |
|
1050... |
1 1 0 0 ... |
1 1 2 0 ... |
ИЗО... |
1150... |
|
1140... |
1140... |
1150... |
1 1 0 0 ... |
1140... |
1 1 0 0 ... |
|||||||||
|
|
|
|
1150 |
1 2 0 0 |
1150 |
1160 |
1190 |
|
|
|
1160 |
1160 |
|
1190 |
1170 |
1160 |
1160 |
||||
Жидкотекучесть, мм |
|
|
450 |
540 |
400 |
260 |
|
2 0 0 |
|
|
|
400 |
400 |
|
400 |
|
550 |
250 |
400 |
|||
Линейная усадка, % |
|
|
1,44 |
1,54 |
1,5 |
1,5 |
|
1,5 |
|
|
|
i, 6 |
1 , 6 |
|
1,43 |
|
i, 6 |
1,5 |
1,5 |
|||
Объемная усадка, % |
|
|
6 , 0 |
- |
5,5...7,5 |
- |
|
|
- |
|
5,5...6,5 |
5,5...6 ,5 |
- |
|
- |
- |
2 ,5...4,5 |
|||||
Коэффициент трения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,014 |
|
0,005 |
0,005 |
|||
со смазочным материалом |
0,008 |
0,006 |
0,007 |
0,008 |
0,004 |
|
|
0,009 |
0,009 |
|
0 , 0 1 2 |
|||||||||||
без смазочного материала |
|
0 , 1 0 |
0,3 |
0,18 |
0 , 1 |
|
|
0,14 |
|
|
|
0,16 |
0,15 |
|
0,16 |
|
0,16 |
0,13 |
0,16 |
|||
Обрабатываемость резанием*, |
|
40 |
60 |
55 |
80 |
|
65 |
|
|
|
80 |
90 |
|
80 |
|
80 |
90 |
90 |
||||
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* В % от обрабатываемости латуни ЛС63-3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
4.5. Типичные механические свойства литейных оловянных бронз [47,68,104] |
|
|
|
||||||||||||||||
Свойства |
БрОЮФ1 |
Бр08Ц4 |
БрОЮЦ2 БрОЮСЮ |
Бр05С25 |
БрОбЦбСЗ |
|
Бр05Ц5С5 Бр04Ц7С5 |
БрОЗЦ12С5 |
Бр04Ц4С17 |
БрОЗЦ7С5Н1 |
||||||||||||
ав, МПа |
215.. .300 |
200...250 |
250...350 |
176 |
147 |
150...200 |
|
150 |
|
147 |
|
- |
150 |
180 |
||||||||
|
(250...350) |
- |
|
(300...350) |
- |
(150...180) |
(180...220) |
(180) |
(176) |
(210...230) |
(150) |
(2 1 0 ) |
||||||||||
0 2 |
140 |
1 2 0 |
|
160... 180 |
- |
0о0 |
|
оо |
1 0 0 |
|
|
- |
|
|
- |
|
- |
- |
о |
О0 0 |
||
<*. , |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
- |
- |
|
||
МПа |
(2 0 0 ) |
|
(250) |
- |
- |
|
|
(80... ПО) |
|
(80... 1 0 0 ) |
|
|
- |
|
||||||||
8 , % |
3 |
1 0 . . . 1 |
2 |
10...35 |
7 |
5. . . 6 |
|
6 ...1 2 |
|
6 |
|
|
6 |
|
8 |
5 |
8 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3...I0) |
(10...15) |
|
- |
(7) |
6 |
8 |
) |
(4... |
8 |
) |
|
(4) |
|
|
(4) |
|
(5) |
(1 2 ) |
(5) |
||
|
|
|
( - |
|
|
|
|
|
|
60 |
60 |
|
||||||||||
НВ |
80... 1 0 0 |
75 |
|
75...90 |
65 |
45...55 |
60 |
|
|
|
60 |
|
|
60 |
|
60 |
|
|||||
|
(90... 120) |
(75... 85) |
(90... 105) |
(78) |
(60...70) |
(65...75) |
|
(60) |
(60) |
|
- |
(60) |
(60) |
|||||||||
Е, ГПа |
75,4 |
- |
|
1 0 0 |
— |
70 |
|
90 |
|
|
|
90 |
|
|
- |
|
84 |
- |
- |
|
||
|
(ЮЗ) |
(1 0 0 ) |
(1 0 0 ) |
— |
- |
|
|
- |
|
|
|
- |
|
|
- |
|
- |
- |
(90) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
KCU, |
0,06 |
0,2...0,025 |
0,1...0,15 |
- |
0,08 |
- |
|
ч |
|
- |
|
|
- |
|
- |
- |
|
|
||||
МДж/м2 |
(0,09) |
- |
|
|
- |
- |
(0 ,1 ...0 ,2 ) |
(0,2...0,3) |
|
(0,2...0,3) |
|
- |
|
- |
|
(0,2...0,3) |
СПЛАВОВ МЕДНЫХ ЛИТЕЙНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЩАЯ
П р и м е ч а н и е . Без скобок даны свойства при литье в песчаные формы, в скобках - при литье в кокиль.
Свойства |
БрО10Ф1 |
|
|
у, кг/м3 |
8580 |
|
(8760) |
а-ЮМС' |
17 |
К Вт/(м*К) |
(19,5) |
50,3 |
|
ст Дж/(кгК) |
400 |
р, мкОм м |
0,17 |
|
- |
Пр и ме ч а н и е
5 |
в |
БрОЮСЮ |
Бр05С25 |
БрОбЦбСЗ |
Бр05Ц5С5 |
Бр04Ц7С5 |
БрОЗЦ12С5 |
Бр04Ц4С17 |
БрОЗЦ7С5Н1 |
0 0 |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
о. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LQ |
ua |
|
|
|
|
|
|
|
|
8780 |
8600 |
9000 |
9400 |
- |
8820 |
8900 |
- |
8930 |
- |
- |
(8800) |
- |
- |
(8820) |
(8840) |
|
(8690) |
(9100) |
(8700) |
16,6 |
18,3 |
18,2 |
17,6 |
17,1 |
- |
17,1 |
17,1 |
17,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
(17,7) |
- |
- |
- |
(17,1) |
68,4 |
55,2 |
44 |
75,3 |
75,6 |
88,5 |
58,6 |
55,4 |
60,7 |
59 |
360 |
370 |
- |
- |
377 |
380 |
380 |
377 |
- |
377 |
0,135 |
0,155 |
0,172 |
- |
- |
- |
0,40 |
0,076 |
0,085 |
0,085 |
- |
- |
- |
- |
(0,09...0,011) |
(0,09...0,11) |
- |
- |
- |
- |
Без скобок даны свойства при литье в песчаные формы, в скобках - при литье в кокиль.
|
4.7. Химический состав (%, остальное Си) и назначение литейных безоловянных бронз (ГОСТ 493-79) |
|||||||
Марка |
|
Основные компоненты |
Примеси, не более |
Области применения |
||||
А1 |
Fe |
Ni |
Mn |
Pb |
||||
|
Zn |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Алюминиевые бронзы |
Антифрикционные детали, работающие на истирание при |
|
БрА9Мц2Л |
8 ,0 ... |
|
|
1,5... |
|
0,05As; 0,05Sb; 0,2Sn; |
||
|
9,5 |
|
|
2,5 |
|
0,2Si; 0,1 Pb; 0,1P; |
давлении до 3,43 МПа и скоростях до 1,9 м/с (зубчатые |
|
|
|
|
|
|
|
l,0Fe; l,5Zn; l,0Ni |
колеса, шестерни, венцы зубчатых колес, ходовые гайки, |
|
|
|
|
|
|
|
1 2 , 8 |
втулки и др.); корпуса насосов, тарелки клапанов, коробки |
|
БрА10Мц2Л |
9,6... |
|
|
1,5... |
|
0,05As; 0,05Sb; 0,2Sn; |
сальников; а также различные детали, работающие в пре |
|
|
1 1 , 0 |
|
|
2 , 0 |
|
0,2Si; 0,1 Pb; 0,1P; |
сной воде, жидком топливе и паре при температуре до |
|
|
|
|
|
250 °С; могут заменять оловянные бронзы марок БрОЮЦ2 и |
||||
|
|
|
|
|
|
l,0Fe; l,5Zn; l,0Ni |
||
|
|
|
|
|
|
Бр08Ц4 |
||
|
|
|
|
|
|
1 2 , 8 |
||
БрА9ЖЗЛ |
|
2 ,0 ... |
|
|
|
Арматура для работы в различных средах при температу |
||
8 ,0 ... |
|
|
|
0,05As; 0,05Sb; 0,2Sn; |
||||
|
10,5 |
4,0 |
|
|
|
0,2Si; 0,1Pb; 0,1P; |
рах до 250 °С; антифрикционные детали, работающие на |
|
|
|
|
|
|
|
0,5Mn; 1,0Zn; l,0Ni |
истирание (зубчатые колеса, втулки, поршневые кольца и |
|
|
|
|
|
|
|
12,7 |
др.); массивные детали, получаемые литьем в песчаные |
|
|
|
|
|
|
|
|
формы (гайки нажимных винтов, ободья и т.д.); могут |
использоваться для замены бронз БрОЮЦ2 и БрОбЦбСЗ
СПЛАВЫ МЕДНЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ
БрА10ЖЗМц2 |
9,0... |
2 ,0 ... |
|
1 ,0 ... |
|
0,01 As; 0,05Sb; 0,1 Sn; |
Антифрикционные детали(цилиндрические и конические |
|
1 1 , 0 |
4,0 |
|
3,0 |
|
0,1 Si; 0,3Pb; 0,5Zn; |
зубчатые колеса, шестерни, червячные колеса, гайки |
|
|
|
|
|
|
0,0IP; 0,5Ni |
ходовых винтов, подшипники дизелей средней нагружен- |
|
|
|
|
|
|
I 1 , 0 |
ности и т.д.); детали в условиях высоких статистических |
|
|
|
|
|
|
|
нагрузок (коромысла, втулки, маховики и др.); детали, |
|
|
|
|
|
|
|
работающие в среде соляной кислоты и сероводорода при |
|
|
|
|
|
|
|
30... 90 °С; арматура для работы в пресной воде, жидком |
|
|
|
|
|
|
|
топливе, в паре и температурах до 260 °С, кроме морской |
|
|
|
|
|
|
|
воды |
БрА10Ж4Н4Л |
9,5... |
3,5... |
3,5... |
|
|
0,05As; 0,05Sb; 0,2Sn; |
Детали для нефтяной, химической и пищевой аппаратуры, |
|
П , 0 |
5,5 |
5,5 |
|
|
0,2Si; 0,05Pb; 0,1P; |
детали, работающие при температурах до 500 °С; анти |
|
|
|
|
|
|
0,5Mn; 0,5Ni |
фрикционные детали, работающие на истирание при |
|
|
|
|
|
|
I 1,5 |
высоких давлениях и больших скоростях (шестерни, |
БрАИЖбНб |
10,5... |
5,0... |
5,0... |
|
|
втулки, седла клапанов и др) арматура, работающая в |
|
|
|
0,05As; 0,05Sb; 0,2Sn; |
|||||
|
11,5 |
6,5 |
6,5 |
|
|
0,2Si; 0,05Pb; 0,1P; |
морской воде; бронза, наиболее стойкая в морской воде по |
|
|
|
сравнению с другими безоловянными бронзами |
||||
|
|
|
|
|
|
0,6Zn; 0,5Mn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
БрА9Ж4Н4Мц1 |
8 ,8 ... |
4,0... |
4,0... |
|
|
I 1,5 |
Арматура, работающая в морской воде, фасонное литье не |
0,5... |
|
0,05As; 0,05Sb; 0,2Sn; |
|||||
|
1 0 , 0 |
5,0 |
5,0 |
1 , 2 |
|
0,2Si; 0,05Pb; 0,03P; |
ответственного назначения |
|
|
|
|
|
|
l,0Zn |
|
БрА7Мц15ЖЗН2Ц2 6 ,6 ... |
2,5... |
|
|
|
I 1,2 |
Антифрикционные детали |
|
1,5... |
14... |
1,5... |
0,05As; 0,05Sb; 0,1Sn; |
||||
|
7,5 |
3,5 |
2,5 |
15,5 |
2,5 |
0,1 Si; 0,05Pb; 0,02P; |
|
|
|
|
|
|
|
0,05C |
|
|
|
|
|
|
|
10,5 |
|
БрСЗО |
|
|
|
|
Свинцовые бронзы |
Антифрикционные детали (подшипники), работающие при |
|
|
|
|
27,0... |
|
0,1As; 0,3Sb; 0,1 Sn; |
||
|
|
|
|
31,0 |
|
0,02Si; 0,1 P; 0,25Fe; |
высоких скоростях скольжения (v= 4...5 м/с) и повышен |
|
|
|
|
|
|
0,1Zn; 0,5Ni |
ных давлениях (р=9,8... 14,7 МПа), знакопеременных |
|
|
|
|
|
|
10,9 |
нагрузках и температурах, когда обычные баббиты непри |
|
|
|
|
|
|
|
годны (втулки и вкладыши нижних головок главного |
|
|
|
|
|
|
|
шатуна мощных дизелей, подшипники авиационных |
|
|
|
|
|
|
|
двигателей и др.) |
БрСуЗНЗЦЗС20Ф |
3,0... |
|
3,0... 0,15... 18,0... |
3,0... |
0,1As; 0,02A1; 0,5Sn; |
Антифрикционные детали, работающие на истирание |
|
|
4,0 |
|
4,0 |
0,30 2 2 , 0 |
4,0 |
0,3Fe; 0,02Si; 0,025Bi |
(фрикционные и зубчатые колеса, шестерни, венцы чер |
|
(Sb) |
|
|
(Р) |
|
E 0,9 |
вячных колес, втулки-подшипники) при значительных |
|
|
|
|
|
|
|
скоростях скольжения и давлениях |
Пр и м е ч а н и я 1. Примеси, которые не регламентируются настоящим стандартом, входят в общую сумму примесей.
2.По требованию потребителя в бронзе марки БрСуЗНЗЦЗС20Ф допускается массовая доля 3,4.. .4,5 % Sb, 4,5.. .6,0 %Ni и 0,25.. .0,4 % Р.
СПЛАВОВМЕДНЫХ ЛИТЕЙНЫХХАРАКТЕРИСТИКА ОБЩАЯ
4.8. Марки литейных безоловянных бронз по национальным стандартам
Россия |
США |
Германия |
Япония |
ГОСТ |
ASTM |
DIN |
JIS |
493-79 |
В369; В505; В584; |
17656 |
Н5114 |
|
В763; В770; В806 |
|
|
|
Алюминиевые бронзы |
|
|
- |
- |
AlBz9 (2.0929) |
- |
БрА9Мц2Л |
- |
- |
- |
Бр10Мц2Л |
- |
- |
- |
|
С95300 |
- |
- |
БрА9ЖЗЛ |
С95200 |
FeAlBz (2.0941) |
Н5114/classl |
- |
С95400 |
- |
- |
- |
С95900 |
- |
- |
БрА10ЖЗМц2 |
- |
- |
- |
- |
С95410 |
- |
H5114/class2,2C |
БрА10Ж4Н4Л |
- |
NiAlBz (2.0971) |
H5114/class3 |
БрАПЖбНб |
- |
- |
- |
БрА9Ж4Н4Мц1 |
С95800 |
- |
- |
- |
С95500 |
- |
- |
БрА7Мц15ЖЗН2Ц2 |
- |
- |
- |
- |
С95700 |
- |
H5114/class4 |
|
Свинцовые бронзы |
|
|
БрСЗО |
- |
- |
- |
БрСуЗНЗЦЗС20Ф |
- |
- |
- |
|
Бериллиевые бронзы |
|
|
- |
С81400 |
- |
- |
- |
С82000 |
- |
- |
- |
С82200 |
- |
- |
- |
С82400 |
- |
- |
- |
С82500 |
- |
- |
- |
С82510 |
- |
- |
- |
С82510 |
- |
- |
- |
С82600 |
- |
- |
- |
С82900 |
- |
- |
- |
С96700 |
- |
- |
|
Кремнистые бронзы |
|
|
- |
С87200 |
- |
- |
- |
С87300 |
- |
- |
- |
С87600 |
- |
- |
- |
С87610 |
|
- |
Литейные алюминиевые бронзы имеют ряд преимуществ перед оловянными. Из-за малого интервала кристаллизации (всего 46 °С (см. рис. 3.9)) сплавы системы Си-Al имеют меньшую склонность к дендритной ликвации, большую плотность отливок, лучшую жидкотекучесть. Кроме того, они имеют более высо кую прочность и жаропрочность, меньшую склонность к хладноломкости.
Однако алюминиевые бронзы имеют ряд недостатков по сравнению с оловянными, за трудняющих получение из них герметичных отливок сложной конфигурации. Это прежде всего значительная усадка при кристаллизации, сильное окисление в расплавленном состоянии и склонность к поглощению газов. Из-за по вышенной по сравнению с оловянными брон зами усадки при затвердевании алюминиевые бронзы более склонны к трещинообразованию, что требует особых предосторожностей при получении качественного литья [10, 78]. Эти бронзы применяют главным образом для полу чения литых деталей относительно простых форм.
Для улучшения механических, техноло гических свойств и коррозионной стойкости литейные алюминиевые бронзы дополнительно легируют железом, марганцем, никелем (см. табл. 4.6, 4.7).
Железо вводят во многие марки литейных алюминиевых бронз для измельчения зерна отливки и упрочнения твердого раствора, за медления эвтектоидного распада Р-фазы.
Двойные сплавы системы Си-Al кристал лизуются в узком интервале температур (см. рис. 3.9), что приводит к направленному и по следовательному затвердеванию с образовани ем в отливках столбчатой структуры, ухуд шающей пластичность. Поэтому для измельче ния зерна в литейные алюминиевые бронзы вводят до 4.. . 6 % Fe. При таких концентраци ях в тройных сплавах системы Cu-Al-Fe желе зо образует самостоятельную уРе-фазу - твер дый раствор на основе железа. В условиях не равновесной кристаллизации затвердевание бронз начинается с выделений первичных кри сталлов уРе-фазы. Эти кристаллы измельчают зерно литой структуры, что и способствует повышению пластичности отливок. Кроме то го, железо частично растворяется в медном твердом растворе и оказывает упрочняющее действие.
Железо также замедляет эвтектоидный распад p-фазы с образованием у2 -фазы. Это
особенно важно для крупногабаритных фасон ных отливок, полученных литьем в песчаные формы. В сплавах системы Си-Al вследствие замедленного охлаждения крупных отливок происходит эвектоидный распад p-фазы (р —► -> а + у2) с выделением в эвтектоиде крупных пластин у2-фазы («самопроизвольный отжиг»), что приводит к охрупчиванию сплава. Железо, замедляя эвтектоидный распад, устраняет этот недостаток двойных сплавов системы Си-А1 [92].
Марганец растворяется в основных фазах алюминиевых бронз, вызывая твердораствор ное упрочнение. Его вводят для повышения прочности, пластичности и коррозионной стойкости алюминиевых бронз.
Важным легирующим элементом в спла вах системы Си-Al является никель, который образует фазы 0(Ni3 Al) и NiAl, имеющие пере менную растворимость в твердом растворе. В результате алюминиевая бронза с добавкой никеля становиться способной к дисперсион ному твердению. Обычно в алюминиевые бронзы никель вводят совместно с железом в соотношении 1:1 (см. табл. 4.7). Например, в бронзе БрА10Ж4Н4Л после закалки с 980 °С и старения при 400 °С в течение 2 ч твердость повышается с 170 до 400 НВ, а предел прочно сти достигает 700 МПа. Эта бронза сохраняет работоспособность при нагреве до 400...500 °С [92].
Многокомпонентные алюминиевые брон зы дают плотные отливки с концентрирован ной усадочной раковиной, линейная усадка их по сравнению с оловянными бронзами выше и достигает 2 ,0 ...2 ,5 %, склонность к дендритной ликвации значительно меньше, а жиДкотекучесть выше (табл. 4.9). Алюминиевые бронзы имеют хорошую коррозионную и противокавитационную стойкость.
К недостаткам этих сплавов следует от нести склонность к образованию крупнокри сталлической столбчатой структуры. Для из мельчения зерна, кроме железа, используют также небольшие добавки модификаторов I рода: бора (0 , 0 2 %), ниобия и ванадия.
Кроме алюминиевых, в промышленности применяются свинцовые, сурьмянистые и не которые другие безоловянные бронзы.
Свинцовая бронза БрСЗО характеризует ся хорошими антифрикционными свойствами и высоким сопротивлением заеданию, поэтому применяется для высоконагруженных подшип ников (опорные и шатунные подшипники
4.9. Технологические свойства и коррозионная стойкость литейных безоловянных бронз [68,104,114]
Свойства
Температура литья, °С
Жидкотекучесть, мм
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
из |
БрА10Ми2Л |
БрА9ЖЗЛ |
БрА10ЖЗМц2 |
БрА10Ж4Н4Л |
БрАПЖбНб |
БрА9Ж4НМц1 |
БрСЗО |
о |
и |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(N |
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
в |
о< |
|
|
|
|
|
|
|
со |
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о. |
|
|
|
|
|
|
|
|
из |
1 1 1 0 ... |
1080... |
1 1 2 0 ... |
1 1 1 0 ... |
1 1 2 0 ... |
1150... |
1150... |
1 1 2 0 ... |
1 0 0 0 ... |
1150 |
1 1 2 0 |
1 2 0 0 |
1150 |
1240 |
1230 |
1180 |
1160 |
1040 |
500 |
450 |
850 |
700 |
660... |
700 |
700 |
350 |
300 |
|
|
|
|
850 |
|
|
|
|
Линейная усадка, % |
2 . 0 |
1 , 6 |
2,49 |
2,5 |
2,4 |
1 , 8 |
1 , 8 |
1,5 |
1 ,2 ... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,3 |
Коэффициент трения: |
|
|
|
0,063 |
|
|
- |
|
|
со смазочным материалом |
0,082 |
|
0,054 |
0 , 1 2 |
0 , 1 2 |
0 , 0 1 |
|
||
без смазочного материала |
0,18 |
- |
0,18 |
0,19 |
0,23 |
0,23 |
- |
0,17 |
- |
Обрабатываемость резанием, |
25 |
2 0 |
2 0 |
25 |
2 0 |
2 0 |
2 0 |
50 |
- |
% (от обрабатываемости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
резанием латуни ЛС63-3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коррозионная стойкость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(потеря массы), г/(м2 • сут.): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в морской воде |
0,25 |
- |
0,25 |
0 , 2 |
0,18 |
0,18 |
- |
- |
- |
в 1 0% растворе H2 S04 |
0,42 |
- |
0,40 |
0,7 |
0,58 |
0,5 |
- |
- |
|
мощных турбин, авиационных моторов, дизе лей и других быстроходных машин).
Свинцовая бронза БрСЗО - это двухком понентный сплав системы Cu-Pb (рис. 4.4). Бронза с 30 % РЬ (положение ее на диаграмме состояния Cu-Pb указано заштрихованной об ластью) кристаллизуется в несколько стадий. Характерной особенностью затвердевания сплавов системы Cu-Pb является наличие монотектической реакции: процесс кристаллиза ции сопровождается расслоением жидкости на
два слоя - жидкость |
богатая медью (37,4 % |
|
РЬ, ост. Си), и жидкость Ь2, богатая |
свинцом |
|
( 8 6 % РЬ, ост Си). |
|
|
После затвердевания структура |
бронзы |
представляет собой зерна меди и эвтектику, состоящую из практически чистого свинца (99,98 % РЬ). Для получения высоких анти фрикционных свойств необходимо иметь мел кое зерно меди и равномерное распределение частиц свинца. Однако получение такой струк туры не просто, так как из-за расслоения жид кости во время монотектической реакции (L| <->Си + L2) свинцовые бронзы подвержены
сильной ликвации. В процессе кристаллизации, обогащенная свинцом жидкость L2 ( 8 6 % РЬ), оттесняется растущими зернами меди и кон центрируется обособленными участками, а затем закристаллизовывается в виде крупных скоплений свинца. Такие скопления приводят к неравномерному его распределению по объему отливки и отрицательно сказываются на свой ствах бронзы. Кроме того, свинцовые бронзы чрезвычайно склонны к гравитационной лик вации в процессе кристаллизации: из-за боль шой разницы в плотности свинца и меди жид кость L2, обогащенная свинцом, опускается вниз, и поэтому более тяжелый свинец распо лагается в донной части отливки.
Для обеспечения равномерного распреде ления свинца в структуре применяют в процес се литья специальные меры, уменьшающие ликвацию: диспергирование, быстрая кристал лизация и т.п. Например, для увеличения ско рости кристаллизации стальные ленты или заготовки, на которые заливают свинцовую бронзу, охлаждают водой. Таким способом удается получить мелкое зерно меди с дис персными частицами свинца.
На рис. 4.5 показано влияние содержания свинца на механические свойства двойных сплавов системы Cu-Pb. Видно, что с увеличе нием содержания свинца прочностные свойст ва сплавов достаточно резко понижаются. Прочность и твердость свинцовой бронзы БрСЗО невысоки (табл. 4.10), поэтому она при меняется в виде биметалла, получаемого за ливкой слоя бронзы на стальной корпус под шипника. Благодаря биметаллической конст рукции подшипники могут работать при высо ких скоростях скольжения и при больших удельных и циклических нагрузках ударного характера. Такие биметаллические подшипни ки имеют небольшую массу, просты в изготов лении и при износе легко заменяются.
Свинцовые бронзы значительно превос ходят по теплопроводности оловянные бронзы (почти в три раза) и другие подшипниковые сплавы (табл. 4.11), что позволяет их использо вать при более высоких рабочих температурах.
Сурьмянистая бронза БрСуЗНЗЦЗС20Ф
применяется как заменитель оловянных и дру гих антифрикционных бронз. Бронза обладает отличными антифрикционными свойствами, легко прирабатывается и хорошо противостоит износу. Применяется для изготовления деталей трения топливной аппаратуры, а также для изготовления подшипников.
Основой фазового состава бронзы являет ся твердый раствор сурьмы в меди, в котором
равномерно распределены частицы твердой е-фазы. Частицы е-фазы играют роль твердой составляющей при трении в подшипниках. Для упрочнения основы сплава и повышения кор розионной стойкости в состав сурьмянистой бронзы введены никель, цинк и фосфор, а для повышения антифрикционных свойств - сви нец.
Рис. 4.5. Влияние содержания свинца на механические свойства свинцовых бронз
4.10. Гарантируемые механические свойства литейных безоловянных бронз (ГОСТ 493-79)
Марка |
Способ |
о„ МПа |
8 , % |
НВ |
|
литья* 1 |
|
|
не менее |
|
|
|
|
|
|
||
БрА9Мц2Л |
П |
392 |
|
2 0 |
80 |
|
К |
392 |
|
2 0 |
80 |
БрА10Мц2Л |
П |
490 |
|
1 2 |
ПО |
|
К |
490 |
|
1 2 |
ПО |
БрА9ЖЗЛ*2 |
П |
392 |
- |
1 0 |
1 0 0 |
|
К |
490 |
|
1 2 |
1 0 0 |
БрА10ЖЗМц2 |
П |
392 |
|
1 0 |
1 0 0 |
|
К |
490 |
|
1 2 |
1 2 0 |
БрА10Ж4Н4Л |
П |
587 |
|
5 |
160 |
|
К |
587 |
|
6 |
170 |
БрАПЖбНб |
П |
587 |
|
2 |
250 |
|
К |
587 |
|
2 |
250 |
БрА9Ж4Н4Мц1 |
П |
587 |
|
1 2 |
160 |
|
К |
587 |
|
1 2 |
160 |
БрА7Мц15ЖЗН2Ц2 |
П |
607 |
|
18 |
- |
БрСЗО |
К |
58,7 |
|
4 |
25 |
БрСуЗНЗЦЗС20Ф |
К |
157 |
|
2 |
65 |
#| П - литье в песчаную форму; К - литье в кокиль.
При литье в кокиль допускается относительное удлинение не менее 6 %, если твердость превышает
4.11. Физические свойства литейных безоловянных бронз при литье в кокиль [68,104,114]
Марка |
|
|
|
Свойства |
|
|
|
ТпЛ, °С |
у, кг/м3 |
a 1 0 6 ,K-' |
X, Вт/(м К) |
С р , Дж/(кгК) |
р, мкОм-м |
||
|
|||||||
БрА9Мц2Л |
1060 |
7600 |
18,5 |
72 |
437* |
0 ,1 1 * |
|
БрА 10Мц2Л |
990 |
9400 |
- |
- |
|
- |
|
БрА9ЖЗЛ |
1040 |
7500 |
18,0 |
78,0 |
418 |
0,123 |
|
БрА10ЖЗМц2 |
1045 |
7550 |
16,0 |
58,6 |
437* |
0,190 |
|
БрА10Ж4Н4Л |
1082 |
7700 |
- |
75,4 |
418 |
0,193 |
|
БрАПЖбНб |
1035 |
8100 |
14,9* |
58,6 |
418 |
- |
|
БрА9Ж4НМц1 |
1054 |
7700 |
16 |
46 |
418 |
0,215 |
|
БрСЗО |
975 |
9500 |
18,4 |
142,4 |
418 |
0,065 |
|
БрСуЗНЗЦЗС20Ф |
- |
9150 |
17,4 |
54,0 |
482 |
- |
*Литье в песчаные формы.
4.12. Типичные механические свойства литейных безоловянных бронз
Марка |
о., МПа |
с0,2, МПа |
|
5, % |
|
НВ |
£, ГПа |
КСи , МДж/м2 |
||||
БрА9Мц2Л |
395... |
450 |
2 0 0 |
2 |
0 . . . |
2 |
2 |
80... |
90 |
92 |
0,7 |
|
БрА10Мц2Л |
490 |
- |
|
1 2 |
|
|
1 1 0 |
- |
- |
|
||
БрА9ЖЗЛ |
490 |
2 0 0 |
|
1 2 |
|
|
1 0 0 . . . |
1 1 0 |
1 1 2 |
0 , 6 |
|
|
БрА10ЖЗМц2 |
490... |
550 |
2 2 0 |
12... |
14 |
12... |
135 |
105 |
0,7 |
|||
БрА10Ж4Н4Л |
590... |
650 |
280 |
|
6 . . . |
8 |
|
170... |
180 |
115 |
0 ,2 ... |
0,4 |
БрА11Ж6Н6 |
590... |
650 |
- |
|
2... |
3 |
250... |
260 |
- |
- |
|
|
БрА9Ж4НМц1 |
587 |
- |
|
1 2 |
|
|
160 |
- |
- |
|
||
БрСЗО |
60... |
80 |
30...60 |
|
4. . . |
6 |
|
25... |
40 |
- |
0,05... |
0,1 |
БрСуЗНЗЦЗС20Ф |
160... |
170 |
п о |
|
2... |
4 |
65... |
70 |
75 |
0,03 |
Типичные механические свойства безоло вянных литейных бронз приведены в табл. 4.12.
4.1.3. Литейные латуни
Литейные латуни широко применяются в технике для изготовления фасонных отливок. В табл. 4.13, 4.14 приведены марки литейных латуней, выпускаемых промышленностью Рос сии, а также их аналоги по национальным стандартам США, Германии и Японии. Латуни дешевле большинства литейных бронз и обла дают хорошими литейными свойствами.
Базовой диаграммой состояния для лату ней является система Cu-Zn (см. рис. 2.1). В этой системе имеется необычная зависимость растворимости цинка в меди от температуры: при температуре 902 °С она составляет 32,5 % и в отличие от многих других систем, с пони жением температуры растворимость увеличи вается, достигая максимальных значений 39 % при 454 °С. При дальнейшем понижении тем пературы растворимость цинка в меди мало изменяется, поэтому для оценки фазового со става латуней используют значение предель
ной растворимости |
цинка в твердой меди |
(39 %). |
|
В соответствии с фазовым составом раз |
|
личают однофазную |
а-латунь, двухфазную |
а + р-латунь и Р-латунь (см. рис. 2.1). Механи ческие свойства латуней определяются свойст
вами фаз. Фаза а - |
мягкая, малопрочная, |
но высокопластичная. |
Высокотемпературная |
P-фаза также достаточно пластична. При тем
пературах ниже 454...468 °С p-фаза переходит в упорядоченное состояние: р —»Р' Фаза Р' в отличие от p-фазы является более твердой и хрупкой; у-фаза представляет собой твердый раствор на основе электронного соединения Cu5Zn8; она отличается очень высокой хрупко стью, и ее присутствие в промышленных кон струкционных сплавах исключено. В этом главная причина того, что медно-цинковые сплавы, содержащие более 50 % Zn, не нашли применения в промышленности.
В соответствии со свойствами фаз в сис теме Cu-Zn а-латуни - мягкие и высокопла стичные сплавы; но прочностные свойства их
невелики; р-латуни - |
прочные и твердые спла |
||
вы, |
но отличаются |
высокой |
хрупкостью. |
В |
двухфазных а + р-латунях с |
увеличением |
|
содержания P-фазы в структуре |
прочностные |
свойства повышаются, а пластичность понижа ется. По мере увеличения содержания цинка ав возрастает от 200 до 300 МПа в однофазной области а и до 450 МПа в двухфазной - а + р. Пластичность увеличивается от 30 до 50% и проходит через максимум в сплавах, содержа щих - 30 % Zn, а затем (в двухфазной области) резко понижается из-за появления в структуре сплавов хрупкой Р'-фазы.
Сплавы системы Cu-Zn кристаллизуются в узком температурном интервале (50...60 °С). Этот факт в значительной мере определяет их литейные свойства. Из-за малого интервала кристаллизации латуни обладают хорошей жидкотекучестью и дают плотные отливки с небольшой пористостью (главным образом в
5 - 10289
4.13. Марки литейных латуней по национальным стандартам
Россия |
|
США |
|
Германия |
|
Япония |
ГОСТ |
|
ASTM |
|
DIN |
|
JIS |
17711-93 |
|
В30, В176, |
|
17656 |
|
Н5101, Н5102, Н5112 |
|
|
В584, В806 |
|
|
|
|
ЛЦ40МцЗЖ |
|
- |
|
- |
|
- |
ЛЦ40МцЗА |
|
- |
|
- |
|
- |
Л38Мц2С2 |
|
- |
|
- _ |
|
- |
|
|
Свинцовая латунь |
|
|
||
ЛЦ40С |
|
- |
|
Ms60A (2.0341) |
|
- |
ЛЦ40Сд |
|
- |
|
- |
|
- |
|
|
Марганцовистая латунь |
|
|
||
ЛЦ40Мц1,5 |
1_________ |
- _________ |_________- |
|
|
||
|
|
Алюминиевая латунь |
|
|
||
ЛЦЗОАЗ |
I |
- |
I |
- |
|
|
|
|
Кремнистая латунь |
|
|
||
- |
|
- |
|
- |
|
Н5112/classl |
|
|
С87900 |
|
- |
|
- |
ЛЦ16К4 |
|
С87400, С87500, |
|
- |
|
Н5112/class2, |
|
|
С87800 |
|
|
|
Н5112/class3 |
|
|
Оловянно-свинцовая латунь |
|
|
||
- |
|
- |
|
Ms65A (2.0291) |
|
- |
- |
|
- |
|
Ms65C (2.0295) |
|
H5101/class3 |
- |
|
C85700 |
|
- |
|
- |
- |
|
C85800 |
|
- |
|
- |
- |
|
85710 |
|
Ms60A (2.0341) |
|
- |
- |
|
C85400 |
|
- |
|
H5101/class2 |
ЛЦ25С2 |
|
C85200 |
|
- |
|
- |
|
|
Алюминиево-железо-марганцовая латунь |
|
|||
- |
|
C86400 |
|
- |
|
- |
- |
|
C86500 |
|
- |
|
H5102/classl,lC |
- |
|
C86700 |
|
- |
|
H5102/class2 |
ЛЦ23А6ЖЗМц2 |
|
C86200, C86300 |
|
- |
|
H5102/class3, |
|
|
|
|
|
|
H5104/class4 |
|
|
Кремнисто-свинцовая латунь |
|
|
||
ЛЦ14КЗСЗ |
|
| |
1 |
- |
1 |
|
|
|
Марганцово-свинцово-кремнистая латунь |
|
|||
ЛЦ37Мц2С2К |
|
| |
l |
|
1 |
- |
|
|
Алюминиево-марганцево-никелевая латунь |
||||
- |
|
С99700 |
|
- |
|
- |
- |
|
С99750 |
|
- |
|
- |