62 Классификация бронз. Маркировка и область применения

Алюминиевые бронзы. Наиболее часто применяют алюминиевые брон­зы двойные и добавочно легированные N1, Мп, Ре и др. Железо измельчает зерно и повышает меха­нические и антифрикционные свой­ства алюминиевых бронз. Никель улучшает механические свойства и износостойкость как при низких, так и при высоких температурах (500— 600 °С).

Алюминиевые бронзы хорошо со­противляются коррозии в морской во­де и тропической атмосфере, имеют высокие механические и технологиче­ские свойства. Однофазные бронзы, обладающие высокой пластичностью, применяют для глубокой штамповки. Двухфазные бронзы подвергают горячей деформации или применяют в виде фасонного литья.

Литейные свойства алюминиевых бронз ниже, чем литейные свойства оловянных бронз, но они обеспечивают высокую плот­ность отливок.

Кремнистые бронзы - При легировании меди кремнием (до 3,5 %) повышается прочность, а также пластич­ность. Никель и марганец улучшают механические и коррозион­ные свойства кремнистых бронз. Эти бронзы легко обрабатываются давлением, резанием и свариваются. Благодаря высоким меха­ническим свойствам, упругости и коррозионной стойкости их применяют для изготовления пружин и пружинящих дета­лей приборов и радиооборудования, работающих при темпе­ратуре до 250 °С, а также в агрессивных средах (пресная, мор­ская вода).

Легирование свинцом снижает механические свойства бронзы, но повышает плотность отливок, а главное — облегчает обра­ботку резанием и улучшает антифрикционные свойства.

Различают деформируемые и литейные оловянные бронзы . Деформируемые бронзы изготовляют в виде прутков, лент и проволоки в нагартованном (твердом) и отожженном (мяг­ком) состояниях. Эти бронзы чаще предназначаются для изготов­ления пружин и пружинных деталей, применяемых в различных отраслях промышленности.

Оловянные бронзы обладают хорошими литейными свойствами и применяются для литья деталей сложной формы. Недостатком отливок из оловянных бронз является большая микропористость. Бронзы, особенно двухфазные, обладают высокими антифрик­ционными свойствами. В связи с этим их часто применяют для изготовления антифрикционных деталей.

Бериллиевые бронзы Эти бронзы относятся к сплавам, упрочняемым термической обработкой. Предельная растворимость бериллия в меди при температуре 866 °С состав­ляет 2,7 %, при температуре ~600 ^сС 1,5 %, а при 300 °С всего 0,2 %. Это указывает на возможность упрочнения бериллиевой бронзы методом дисперсного твердения.

После закалки бронза обладает малой -прочностью (а_в = = 450 МПа), высокой пластичностью (6 = 40 %) и способностью упрочняться при старении как непосредственно после закалки, так и после пластической деформации в закаленном состоянии. Бронзу нередко легируют также титаном (0,1—0,25 %): БрБНТ1,9 а БрБНТ1,7. Обладая высокими значениями временного сопро­тивления, пределов текучести и упругости, бериллиевые бронзы хорошо сопротивляются коррозии, свариваются и обрабатываются резанием. Бериллиевые бронзы применяют для мембран, пружин, пружинящих контактов, деталей, работающих на износ (кулачки полуавтоматов), в электронной технике и т. д.

Свинцовые бронзы. Свинец практически не растворяется в жид­кой меди. Поэтому сплавы после затвердевания состоят из кри­сталлов меди и включений свинца.

Такая структура бронзы обеспечивает высокие антифрикцион­ные свойства. Это предопределяет широкое применение бронзы БрСЗО для изготовления вкладышей подшипников скольжения, работающих с большими скоростями и при повышенных давле­ниях. По сравнению с оловянными подшипниковыми бронзами теплопроводность бронзы БрСЗО в 4 раза больше, поэтому она хорошо отводит теплоту, возникающую при трении.

Из-за невысоких механических свойств (а_в — 60 МПа, 6 = 4 %) бронзу БрСЗО наплавляют тонким слоем на стальные ленты (трубы). Такие биметаллические подшипники просты в из­готовлении и легко заменяются при изнашивании. Вследствие большой разности значений плотности меди (8,94 г/см³) и свинца (11,34 г/см³) и широкого интервала кристаллизации бронза БрСЗО склонна к ликвации по плотности. Нередко свинцовые бронзы легируют никелем и оловом, которые, растворяясь в меди, повышают механические и коррозионные свойств

65 Латуняминазывают двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк.

. Предельная растворимость цинка в меди составляет 39 %. — упорядоченный твердый раствор на базе электронного соединения CuZn с решеткой о. ц. к.

Технические латуни содержат до 48—50% Zn. Однофазные а-латуни хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях. Двухфазные латуни малопластичны в холодном состоянии , подвергают горячей обра­ботке давлением при температурах Двойные латуни нередко легируют Al,_;Fe, Ni, Sn, Mn, Pb и дру­гими элементами Такие латуни называют специальными или много­компонентнымиего

Сопротивление коррозии повышает Al,Zn,Si и Ni. Латуни в наклепанном состоянии или с высокими остаточными напря­жениями и содержание >>20 % Zn склонны к коррозионному («сезон­ному») растрескиванию в присут­ствии влаги, кислорода, аммиака. Для предотвращения растрескива­ния латуни указанных составов от­жигают при 250—300 °С . Все латуни по техническому при­знаку делят на деформированные, из которых изготовляют листы, ленты, трубы, проволоку и другие полу­фабрикаты, и литейные — для фа­сонного литья.

Литейные латуни обладают хоро­шей жидкотекучестью и антифрик­ционными свойствами, мало склонны к ликвации.

66-67 Все сплавы алюминияможно разделить на две группы: 1) дефор­мируемые, предназначенные для получения полуфабрикатов (листов, плит, прутков, профилей, труб и т. д.), а также поковок и штамповок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки . Деформируемые сплавы, по способности упрочняться термической обработкой, делят на сплавы, неупрочняемые термической обработ­кой, и сплавы, упрочняемые термической обработкой; 2) литейные сплавы , предназначенные для фасонного литья.

Сплавы для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к обра­зованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими меха­ническими свойствами, сопротивлением коррозии и др.

Высокие литейные свойства имеют сплавы, содержащие в струк­туре эвтектику. Эвтектика образуется в сплавах, в которых содержа­ние легирующих элементов больше предельной растворимости в алю­минии. Поэтому содержание легирующих элементов в литейных сплавах выше, чем в деформируемых. Чаще применяют сплавы А! —Si, А1—Си, Al—Mg. Для измельчения зерна, а следовательно, улучшения механических свойств в сплавы вводят модифицирующие добавки (Ti, Zr, В, V и др.). Наибольшее распространение получили сплавы А1—Си, Al—Si_f Al—Mg, Al—Си—Mg, Al—Си—Mg—Si, Al—Mg—Si, а также Al—Zn—Mg—Си. В равновесном состоянии эти сплавы представляют собой низколегированный твердый раствор и терметаллидные фазы СиА1₂ (6-фаза), Mg₂Si, Al₂CuMg (S-фаза), Al_eCuMge и Al₂Mg₃Zn₃ (T-фаза)², Al₃Mg₂ и др. (рис. 183).

Все сплавы алюминия можно разделить на деформируемые, предназначенные для получения полуфабрикатов (листов, плит,прутков, профилей, труб и т. д.), а также поковок и штамповых заготовок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки, и литейные, предназначенные для фасонного литья.

Деформируемые сплавы по способности упрочняться терми­ческой обработкой подразделяют на сплавы, неупрочняемые тер­мической обработкой, и сплавы, упрочняемые термической об­работкой.

Сплавы алюминия, обладая хорошей технологичностью во всех стадиях передела, малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью, при достаточной прочности, пластичности и вяз­кости нашли широкое применение в авиации, судостроении, авто­строении, строительстве и других отраслях народного хозяйства

68Коррозией называется процесс разрушения металлов в результате физико-химического воздействия окружаю­щей среды. Различают химическую и электрохимическую коррозию.

- Химическая коррозия — это взаимодействие поверх­ностного слоя металла с химическими реагентами, при котором не возникает электрохимических процессов. На­пример, взаимодействие металлов с химически активными газами (Оз, №8, SCb и т. д.) в отсутствие влаги или при высокой температуре.Электрохимическая коррозия—это взаимодействие металлов с растворами электролитов. Например, разру­шение металлов в растворах солей, кислот и щелочей, в атмосфере химически активных газов в присутствии влаги. Процессы электрохимической коррозии про­текают по законам электрохимии.

Сильнее всего коррозии подвергается железо. Ежегод­но от коррозии теряется'Около четверти мировой добычи его. Ржавление железа — сложный процесс, в резуль­тате которого на поверхности металла образуется гидроксид железа Fе(ОН)з, представляющий собой рыхлую массу красно-коричневого цвета. Он не предохраняет железо от дальнейшего воздействия на него окружающей среды, а поэтому железо разрушается до конца. Не­которые металлы, например алюминий, цинк, хром, при соприкосновения с кислородом воздуха покрываются плот­ной пленкой оксида, которая защищает их от дальнейшего разрушения.