10. Бронзы
Бронзами называют сплавы меди с различными элементами, в числе которых, но только наряду с другими, может быть и цинк. Название бронзам дают по основным элементам. Так, их подразделяют на оловянные, свинцовые, алюминиевые, кремнистые, бериллиевые и др.
Бронзы маркируются буквами Бр (бронза), за которыми следуют буквы, а затем цифры, обозначающие название и содержание в процентах легирующих элементов.
Например, Бр.О4Ц2С2,5 содержит 4 % Sn , 2 % Zn, 2,5 % Рb . Сплавы меди с никелем имеют названия: мельхиоры; куниали; нейзильберы.
11. Оловянистые бронзы (гост 5017 – 49 и гост 613 – 65)
При сплавлении меди с оловом образуются твердые растворы и соединения аналогично тому, как это имело место в сплавах Cu – Zn. На рис. 10.7 приведена левая часть диаграммы состояния Cu – Sn. В твердом состояний в бронзах имеются фазы: α-твердый раствор олова в меди; β – твердый раствор на базе соединения CuSn, соединение Сu31Sn8, ε – твердый раствор на базе химического соединения Си3 Sп.
Система Cu – Sn имеет ряд перетектических превращений и два эвтектойдных
превращения. При 350 0С δ – фаза (Сu31Sn8) должна распадаться на α – твердый раствор и ε – фазу(Си3Sп). Сплавы, более богатые оловом, очень хрупки (Рис. 10.8). Бронзы, содержащие до 4 – 5 % Sn, и после деформаций и отжига имеют в структуре в основном б-твердый раствор олова в меда. А после литья даже такие низколегированные бронзы в результате ликвации могут иметь включения эвтектоида α+Сu31Sn8).
Рисунок 10.7 – Диаграмма состояния Си – Sn
При большем содержаний олова в структуре бронз в равновесном состояния наряду с α-твердым раствором присутствует эвтектод α+Cu31Sn8. При этом с увеличением количества олова предел прочности возрастает. Но значительное количество хрупкого соединения Сu31Sn8 приводит к снижению прочности при большом содержания олова.
Оловянистые бронзы обычно легируют Zn, Fe, Р, Рb, Ni и другими элементами. Цинк улучшает технологические свойства и удешевляет бронзу. Фосфор улучшает литейные качества, повышает твердость, прочность, упругие и антифрикционные свойства. Никель повышает механические свойства, коррозионную стойкость и плотность отливок. Железо измельчает зерно, но ухудшает технологические свойства. Свинец снижает механические свойства, но повышает плотность отливок, улучшает обрабатываемость резанием и антифрикционные свойства.
Рисунок 10.8 – Влияние олова на механические свойства меди.
Различают деформируемые (БрО6,5Ф0,15; БрО4Ц3; БрО4Ц4С2,5) и литейные бронзы (БрО3Ц7С5Н1, БрО3Ц12С5, БрО5Ц5С5, БрО10). Из деформируемых бронз изготавливают прутки, трубки, ленту, проволоку. Литейные бронзы применяют, главным образом, для изготовления пароводяной аппаратуры и для отливок антифрикционных деталей типа втулок, венцов, червячных колес, вкладышей подшипников скольжения.
На рис. 10.9 приведена микроструктура оловянистой бронзы Бр О10.
Рисунок 10.9. – Микроструктура бронзы Бр О10
Эта бронза содержит α-твердый раствор и включение твердого эвтектоида (α+Сu31Sn8), обеспечивающего высокую стойкость против истирания. Поэтому такая бронза с 10 % Sn является лучшим антифрикционным материалом и применяется как подшипниковые сплавы.