9.2.2.1. Оловянные бронзы

В системе Cu–Sn образуются следующие фазы:

• α-твердый раствор олова в меди;

• химические соединения Cu5Sn (β-фаза), Cu3Sn (ε-фаза), Cu31Sn8 (δ-фаза).

Практическое значение имеют сплавы, содержащие до 10…12%Sn. По содержанию олова бронзы делят на:

• деформируемые, с содержанием Sn до 6%;

• литейные, с содержанием Sn более 6%.

Деформируемые бронзы (БрО5) имеют однофазную структуру α-твердого раствора. Упрочняются холодной пластической деформацией, применяются в виде прутков, лент и проволоки. В отожженном состоянии они обладают высокими упругими свойствами и сопротивлением усталости, поэтому их используют для изготовления пружин, в электротехнике, химическом машиностроении и др.

Литейные бронзы (БрО10), имеют двухфазную структуру α–твердого раствора с включениями Cu31Sn8, что обеспечивает им высокие антифрикционные свойства. Применяются литейные бронзы для подшипников скольжения ответственного назначения.

Оловянные бронзы дополнительно легируют элементами: Zn, Pb, Ni, P.

Для экономии более дорогостоящего олова в бронзы добавляют 2…15%Zn. Цинк улучшает жидкотекучесть, плотность отливок, повышает механические свойства, способность к сварке и пайке (БрОЦ4-3).

Свинец повышает антифрикционные свойства и улучшает обрабатываемость резанием (БрОЦС4-4-2,5).

Фосфор повышает жидкотекучесть, упругие и антифрикционные свойства (БрОФ6,5-0,4).

Никель способствует измельчению структуры и повышению механических и коррозионных свойств (БрОЦСН3-7-5-1).

9.2.2.2 Алюминиевые бронзы

(БрА5, БрАЖ9-4) применяют для изготовления высокоответственных деталей типа шестерен, втулок, фланцев.

9.2.2.3. Кремнистые бронзы

(БрК4, БрКМц3-1) превосходят оловянные бронзы по коррозионной стойкости и механическим свойствам, имеют высокие упругие свойства.

9.2.2.4. Свинцовые бронзы

(БрС30) используют как антифрикционный материал для ответственных высоконагруженных подшипников.

5. Бериллиевую бронзу

(БрБ2) применяют для изготовления упругих элементов точных приборов (пружин, мембран). Эти сплавы упрочняются термообработкой, состоящей из закалки и старения. Упрочнение достигается за счет образования a-раствора с частицами интерметаллидной g-фазы (CuBe).

4. Выбрать марку стали для изготовления рессор. Расшифровать ее. Указать режим термической обработки, получаемую структуру и свойства. Обосновать необходимость сквозной прокаливаемости.

ПРОКАЛИВАЕМОСТЬ СКВОЗНАЯ - прокаливаемость, при которой обеспечивается закалка всего объема изделия, так как действительная скорость охлаждения в сердцевине изделия превышает критическую скорость закалки.

Рессорно-пружинные стали предназначены для изготовления пружин, рессор и упругих элементов различного назначения. Требования к этим сталям:

• высокий предел упругости и предел текучести;

• высокий предел выносливости;

• релаксационная стойкость (релаксация - это самопроизвольно затухающее падение рабочих напряжений в изделии при посто­янной деформации);

• достаточная пластичность и вязкость;

• сквозная прокаливаемость при закалке в масле или на воздухе.

Для получения этих свойств стали должны содержать более 0,5%С (табл. 9) и подвергаться сквозной закалке и среднему отпуску (при 420...520°С), образуется структура троостита отпуска. Для рес-сорно-пружинных сталей после закалки охлаждение должно прово­диться в масле или на воздухе, так охлаждение в воде вызывает большие напряжения, снижающие релаксационную стойкость. В то же время, присутствие в структуре после закалки продуктов перлит­ного или промежуточного превращений также ухудшает пружинные свойства.

В группу рессорно-пружинных входят углеродистые и легиро­ванные стали.

60С2ХА – 0,6% С, 2% Si, 1% Cr