Бронзы оловянистые, обрабатываемые давлением.

Алюминиевая бро́нза

— вид бронзы, у которой алюминий является основным легирующим металлом, добавляемым к меди (в отличие от обычной бронзы, где медь легируется оловом, или латуни, где используется цинк). Промышленное применение нашли алюминиевые бронзы разного состава, но при этом большинство сплавов содержит алюминий в количестве от 5 % до 11 % по массе, а остальное составляет медь и другие легирующие элементы, такие как железо, никель, марганец и кремний.

Химический состав сплавов

Ниже в таблице приведены составы нескольких типовых стандартных алюминиевых бронз, которые обрабатываются давлением, и их обозначения по ГОСТ 18175-78[1] и ISO 428[2]. В процентах показан пропорциональный состав сплава по масе. Медь составляет остальную часть и в таблице не приводится:

По химическому составу бронзы могут быть оловянными и безоловянными (специальными). Кроме того, в зависимости от числа легирующих компонентов бронзы могут быть двойными и многокомпонентными. Основными легирующими компонентами бронзы являются алюминий, олово, свинец, марганец, железо и другие элементы, кроме цинка.

По техническому процессу изготовления бронзы подразделяют на деформируемые и литейные.

Бронзы, изготовленные из вторичных цветных металлов, называются вторичными.

Оловянные бронзы содержат, кроме олова, в качестве дополнительного легирующего элемента фосфор, свинец и цинк. Эти добавки улучшают антифрикционные, механические и литейные свойства медно-оловянных сплавов. Оловянные бронзы обладают хорошей коррозионной стойкостью, достаточной прочностью, хорошими литейными и антифрикционными свойствами, а часть из них в деформированном состоянии и высокими упругими свойствами.

Безоловянные (специальные) алюминиевые, кремнемарганцовые, а также ряд других бронз обладающих свойствами, близкими к оловянным, а в ряде случаев по некоторым показателям даже превосходят их. К этой группе относится бериллиевая бронза — наиболее прочный сплав на медной основе. После термической обработки твердость бериллиевой бронзы >= H V 330. а предел упругости О 0,002 >= 6,5 кГ/ мм2. Хромовая и кадмиевая бронза являются жаростойкими медными сплавами с высокой тепло- и электро — проводностью.

Оловянистые бронзы для нужд литейного производства предусмотрены ГОСТ 613-50 «Бронзы оловянные вторичные литейные, дающим номенклатуру четверных и более сложных сплавов, содержащих наряду с оловом цинк и свинец, а также никель. Минимальные механические свойства отливок из вторичных литейных оловянистых бронз: предел прочности при растяжении O вр не ниже 15 кГ/мм2, удлинение o т.е менее 4%, твердость не ниже НБ = 60.

В отдельных случаях возможно применение оловянистых бронз, изготовленных из числа исходных материалов, с более высокими механическими свойствами и более износостойкостью при трении без смазки.

Таблица 1. Химический состав в % вторичных литейных бронз (по ГОСТ 613-50 и 614-50) Таблица 2. Бронзы оловянные, обрабатываемые давлением по (ГОСТ 5017-49) Таблица 3. Основные физико — химические свойства оловянных бронз (среднего состава) Таблица 4. Сортамент и механические свойства полуфабрикатов из деформируемых оловянных бронз Таблица 5. Химический состав и механические свойства литейных безоловянных бронз (по ГОСТ 493-54) Таблица 6. Химический состав и виды полуфабрикатов безоловянных бронз (по ГОСТ 493-54) Таблица 7. Основные свойства безоловянных стандартных (специальных) бронз, обрабатываемых давлением Таблица 8. Сортамент и механические свойства полуфабрикатов из безоловянных бронз

Свойства

Цвет алюминиевой бронзы соломенно-жёлтый, с красноватым оттенком, напоминающим цвет золота. Основные механические свойства в твёрдом состоянии: плотность 7500…8200 кг/м³, температура плавления 1040…1084 °C, твёрдость по Бринеллю 55…220 кгс/мм², предел прочности 20…75 кгс/мм², относительное удлинение 20…75 %[3].

Алюминиевые бронзы в сравнении с другими бронзовыми сплавами имеют бо́льшую прочность и коррозионную стойкость[4]. Эти сплавы демонстрируют низкий уровень поверхностной коррозии в атмосферных условиях, низкий уровень окисления при высоких температурах и слабую способность к реакциям с сернистыми соединениями и продуктами выхлопа двигателей внутреннего сгорания.

Никельсодержащие оловянные бронзы

Добавление в оловянные бронзы никеля, наделяет сплав такими свойствами как значительно высокие прочностные характеристики, отличная пластичность, хорошая деформируемость, а также устойчивость к коррозийным процессам. Благодаря особенностям структуры, оловянные бронзы с никелем, хорошо упрочняются температурным воздействием (закалка и последующее старение).

В качестве отличительной особенности данных оловянных бронз, выступает и усталостная прочность в корродирующих условиях. Возрастание этого показателя происходит при содержании в сплаве олова в пределах 4 процентов. При превышении этого порога, повышение рассматриваемой характеристики замедляется.

Применение

Алюминиевые бронзы чаще всего применяются в оборудовании, где благодаря стойкости к коррозии, они имеют преимущество в сравнении с другими конструкционными материалами. Сюда следует отнести подшипники и детали шасси в самолётах, сборочные единицы в двигателях (особенно для морских судов), погружённые в воду элементы конструкций корпусов судов, гребные винты кораблей.

Алюминиевая бронза, благодаря красивому золотисто-жёлтому цвету и высокой коррозионной стойкости, иногда также используется в качестве замены золота для изготовления бижутерии и монет[5].

Наибольшим спросом алюминиевые бронзы пользуются в следующих сферах:

• при изготовлении оборудования, эксплуатируемого в морских условиях;
• в оборудовании водоснабжения;
• в нефтяной и нефтехимической промышленности (например, для изготовления инструмента, эксплуатируемого во взрывоопасных средах);
• для изготовления оборудования, эксплуатируемого в условиях коррозионной среды;
• для изготовления декоративных элементов строительных конструкций.

Алюминиевая бронза поддаётся сварке в среде инертного газа (аргона).

Температурная обработка оловянных бронз

Для того чтобы оловянные бронзы приобрели наиболее высокую пластичность их подвергают гомогенизационному, промежуточному и окончательному отжигу. В первую очередь выполняется гомогенизационный отжиг, который направлен на улучшение однородности структуры сплава и повышение эксплуатационных свойств. При этом, не выравненные интерметаллидные фазы исчезают в твердом растворе, а также происходит стабилизация сплава по химическому сечению кристаллитов в оловянно-медной заготовке. Данная процедура осуществляется при значительно высоких температурах, доходящих до 750 градусов. После такой операции, выполняется процесс резкого охлаждения.

На следующем этапе, оловянные бронзы подвергаются промежуточному и окончательному отжигу при температуре не превышающей 650 градусов. Данные действия позволяют избавиться от наклепа образовавшегося в результате холодной пластичной деформационной обработки оловянных бронз.

Примечания

1. ГОСТ 18175-78 Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. Марки.
2. ISO 428 Wrought Copper-Aluminium Alloys — Chemical Composition And Forms of Wrought Products.
3. ГОСТ 1628-78 Прутки бронзовые. Технические условия.
4. [www.csunitec.com/technical/MSDS/Cast%20Aluminium-Bronze%202008.pdf Material Safety Data Sheet. Aluminium Bronze material.] (англ.)
5. [www.coins.ru/numizm/glossary/showarticle.phtml?word=bronze_al Нумизматический словарь. Бронза алюминиевая]

Механические свойства оловянной бронзы и ее применяемость

Примечание. Условное обозначение способа литья: к — литье в кокиль; п — литье в песчаную форму

Отрывок, характеризующий Алюминиевая бронза

– Ты, Дронушка, слушай! – сказал он. – Ты мне пустого не говори. Его сиятельство князь Андрей Николаич сами мне приказали, чтобы весь народ отправить и с неприятелем не оставаться, и царский на то приказ есть. А кто останется, тот царю изменник. Слышишь? – Слушаю, – отвечал Дрон, не поднимая глаз. Алпатыч не удовлетворился этим ответом. – Эй, Дрон, худо будет! – сказал Алпатыч, покачав головой. – Власть ваша! – сказал Дрон печально. – Эй, Дрон, оставь! – повторил Алпатыч, вынимая руку из за пазухи и торжественным жестом указывая ею на пол под ноги Дрона. – Я не то, что тебя насквозь, я под тобой на три аршина все насквозь вижу, – сказал он, вглядываясь в пол под ноги Дрона. Дрон смутился, бегло взглянул на Алпатыча и опять опустил глаза. – Ты вздор то оставь и народу скажи, чтобы собирались из домов идти в Москву и готовили подводы завтра к утру под княжнин обоз, да сам на сходку не ходи. Слышишь? Дрон вдруг упал в ноги. – Яков Алпатыч, уволь! Возьми от меня ключи, уволь ради Христа. – Оставь! – сказал Алпатыч строго. – Под тобой насквозь на три аршина вижу, – повторил он, зная, что его мастерство ходить за пчелами, знание того, когда сеять овес, и то, что он двадцать лет умел угодить старому князю, давно приобрели ему славу колдуна и что способность видеть на три аршина под человеком приписывается колдунам. Дрон встал и хотел что то сказать, но Алпатыч перебил его: – Что вы это вздумали? А?.. Что ж вы думаете? А? – Что мне с народом делать? – сказал Дрон. – Взбуровило совсем. Я и то им говорю… – То то говорю, – сказал Алпатыч. – Пьют? – коротко спросил он. – Весь взбуровился, Яков Алпатыч: другую бочку привезли. – Так ты слушай. Я к исправнику поеду, а ты народу повести, и чтоб они это бросили, и чтоб подводы были. – Слушаю, – отвечал Дрон. Больше Яков Алпатыч не настаивал. Он долго управлял народом и знал, что главное средство для того, чтобы люди повиновались, состоит в том, чтобы не показывать им сомнения в том, что они могут не повиноваться. Добившись от Дрона покорного «слушаю с», Яков Алпатыч удовлетворился этим, хотя он не только сомневался, но почти был уверен в том, что подводы без помощи воинской команды не будут доставлены. И действительно, к вечеру подводы не были собраны. На деревне у кабака была опять сходка, и на сходке положено было угнать лошадей в лес и не выдавать подвод. Ничего не говоря об этом княжне, Алпатыч велел сложить с пришедших из Лысых Гор свою собственную кладь и приготовить этих лошадей под кареты княжны, а сам поехал к начальству. Х После похорон отца княжна Марья заперлась в своей комнате и никого не впускала к себе. К двери подошла девушка сказать, что Алпатыч пришел спросить приказания об отъезде. (Это было еще до разговора Алпатыча с Дроном.) Княжна Марья приподнялась с дивана, на котором она лежала, и сквозь затворенную дверь проговорила, что она никуда и никогда не поедет и просит, чтобы ее оставили в покое. Окна комнаты, в которой лежала княжна Марья, были на запад. Она лежала на диване лицом к стене и, перебирая пальцами пуговицы на кожаной подушке, видела только эту подушку, и неясные мысли ее были сосредоточены на одном: она думала о невозвратимости смерти и о той своей душевной мерзости, которой она не знала до сих пор и которая выказалась во время болезни ее отца. Она хотела, но не смела молиться, не смела в том душевном состоянии, в котором она находилась, обращаться к богу. Она долго лежала в этом положении. Солнце зашло на другую сторону дома и косыми вечерними лучами в открытые окна осветило комнату и часть сафьянной подушки, на которую смотрела княжна Марья. Ход мыслей ее вдруг приостановился. Она бессознательно приподнялась, оправила волоса, встала и подошла к окну, невольно вдыхая в себя прохладу ясного, но ветреного вечера. «Да, теперь тебе удобно любоваться вечером! Его уж нет, и никто тебе не помешает», – сказала она себе, и, опустившись на стул, она упала головой на подоконник.

Технологические свойства и температуры обработки оловянных бронз