3.Виды бронз.

         3.1.Оловянные бронзы. Из диаграммы состояния Cu – Sn следует, что предельная растворимость олова в меди соответствует 15,8 % (рис.10.11а). Сплавы этой системы характеризует склонность к неравновесной кристаллизации, в результате чего в реальных условиях охлаждения значительно сужается область α-твердого раствора, его концентрация практически не меняется с понижением температуры, не происходит эвтектоидного превращения δ -фазы. (см.штриховые линии диграммы) и при содержании олова более 6 – 8 %  в структуре сплавов присутствует эвтектоид (α + δ), где δ-фаза – электронное соединение Cu Sn со сложной кубической решеткой. Оно обладает высокой твердостью и хрупкостью. Появление δ-фазы в структуре бронз вызывает резкое снижение их вязкости и пластичности(рис.10.11б). Поэтому практическое значение имеют бронзы, содержащие только до 10 % Sn.

         В оловянные бронзы часто вводят фосфор. Фосфор, во-первых, раскисляет медь и уменьшает содержание водорода в расплаве; во-вторых, повышает прочностные свойства; в-третьих, улучшает жидкотекучесть и позволяет получать отливки сложной формы с тонкими стенками, в частности, качественное художественное литье. Фосфор в бронзах с небольшим количеством олова повышает сопротивление износу из-за появления в структуре твердых частичек фосфида меди Си3Р. Однако фосфор ухудшает технологическую пластичность , поэтому в деформируемые сплавы вводят не более 0,5% Р.

Оловянные бронзы легируют цинком в больших количествах, но в пределах растворимости. При таких содержаниях цинк благоприятно влияет на свойства оловянных бронз:

• снижает склонность  к ликвации и повышает жидкотекучесть, поскольку он уменьшает температурный интервал кристаллизации сплавов;

• способствует получению более плотного литья;

• раскисляет расплав и уменьшает содержание в нем водорода;

• улучшает прочностные свойства .

Никель повышает прочностные свойства и улучшает пластичность и деформируемость , повышает их коррозионную стойкость, плотность, уменьшает ликвацию. Бронзы с никелем термически упрочняются закалкой и старением. Свинец повышает жидкотекучесть и плотность , их антифрикционные свойства.

Естественно, желательно применять дешевые недефицитные легирующие элементы. По этой причине в литейных бронзах стремятся уменьшать содержание олова за счет дополнительного легирования другими элементами.

1. По назначению оловянные бронзы можно разделить на несколько групп : Литейные стандартные БрОЗЦ12С5 Бр05Ц5С5 Бр04Ц4С17 Бр04Ц7С5 БрОЗЦ7С5Н1

2. Литейные ответственного назначения БрОФ Бр010Ц2 Бр08Ц4 БрОбЦбСЗ БрОЮСЮ Бр05С25

3. Деформируемые БрОФ8-0,3 БрОФ6,5-0,4 БрОФ6,5-0,15 БрОФ4-0,25 БрОЦ4-3 БрОЦС4-4-2,5

Первая группа — литейные стандартные , предназначенные для получения разных деталей машин методами фасонного литья. К этим бронзам, помимо высоких литейных свойств, предъявляются следующие требования: 

• хорошая обрабатываемость резанием; 

• высокая плотность отливок; 

• достаточная коррозионная стойкость; 

• высокие механические свойства.

Вторая группа — литейные нестандартные ответственного назначения, обладающие высокими антифрикционными свойствами и хорошим сопротивлением истиранию. Эти сплавы применяют для изготовления подшипников скольжения и других деталей, работающих в условиях трения. Наибольшей прочностью в сочетании с высокими антифрикционными свойствами обладает бронза Бр010Ф1, что обусловлено высоким содержанием олова и легированием фосфором.

Третья группа — деформируемые , они отличаются от литейных более высокой прочностью, вязкостью, пластичностью, сопротивлением усталости. Основные легирующие элементы в деформируемых бронзах - олово, фосфор, цинк и свинец, причем олова в них меньше, чем в литейных бронзах. Деформируемые бронзы можно разделить на сплавы, легированные оловом и фосфором (БрОФ6,5-0,4; БрОФ6,5-0,15; БрОФ4-0,25), и сплавы, не содержащие фосфора (БрОЦ4-3 и БрОЦС4-4-2,5). Из этих бронз наилучшая обрабатываемость давлением у бронзы БрОЦ4-3. Бронза БрОЦС4-4-2,5, содержащая свинец, совсем не обрабатывается давлением в горячем состоянии из-за присутствия в ней легкоплавкой эвтектики. Эта бронза предназначена для изготовления деталей, работающих в условиях трения, и поэтому легирована свинцом.

Четвертая группа — сплавы художественного литья (БХ1, БХ2, БХЗ). Для изготовления художественных изделий бронза — наиболее подходящий материал. Она достаточно жидкотекуча, хорошо заполняет самые сложные формы, обладает очень небольшой усадкой при затвердевании и поэтому хорошо передает форму изделия. Эти бронзы отличаются красивым цветом, сохраняющимся благодаря их высокой коррозионной стойкости достаточно долгое время. На поверхности бронз под воздействием естественной среды образуется патина — тончайшая оксидная пленка различных цветовых оттенков, от зеленого до темно-коричневого. Патина придает бронзовым скульптурам и декоративным изделиям красивую ровную окраску.

Основные виды термической обработки бронз — гомогенизация и промежуточный отжиг. Основная цель этих операций — облегчение обработки давлением. Гомогенизацию проводят при 700...750 °С с последующим быстрым охлаждением. Для снятия остаточных напряжений в отливках достаточно 1-ч отжига при 250 °С. Промежуточный отжиг при холодной обработке давлением проводят при температурах 550... 700 °С.