Сплавы на базе меди
Медные
сплавы
Для деталей
машин используют сплавы меди с цинком , оловом, алюми-
нием, кремнием и др. (а не чистую
медь) из-за их большей прочности: 30-40
кгс/мм^2 у сплавов и 25-29 кгс/мм^2 у технически чистой меди
(табл. 35-39).
Медные сплавы
(кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых
бронз) не принимают термической
обработки, и их механические свойства и
износостойкость определяются
химическим составом и его влиянием на струк-
туру. Модуль упругости медных
сплавов (900-12000 кгс/мм^2 ниже , чем у
стали).
Основное
преимущество медных сплавов - низкий коэффициент трения
(что делает особенно рациональным
применением их в парах скольжения), со-
четающийся для многих сплавов с
высокой пластичностью и хорошей стойко-
стью против коррозии в ряде
агрессивных сред и хорошей электропроводно-
стью.
Величина
коэффициента трения практически одинакова у всех медных
сплавов, тогда как механические
свойства и износостойкость, а также поведе-
ние в условиях коррозии зависят от
состава сплавов , a следовательно, от струк-
туры. Прочность выше у двухфазных
сплавов, а пластичность у однофазных.
Марки медных сплавов.
Марки
обозначаются следующим образом.
Первые буквы в
марке означают: Л - латунь и Бр. - бронза.
Буквы, следующие
за буквой Л в латуни или Бр. В бронзе,
означают:
А - алюминий, Б - бериллий, Ж -
железо, К - кремний, Мц - марганец,
Н - никель, О - олово, С - свинец,
Ц - цинк, Ф. - фосфор.
Цифры, помещенные
после буквы, указывают среднее процентное
содержание элементов. Порядок
расположения цифр, принятый для латуней,
отличается от порядка, принятого
для бронз.
В марках латуни
первые две цифры (после буквы) указывают
содержание основного компонента -
меди. Остальные цифры, отделяемые друг
от друга через тире, указывают
среднее содержание легирующих элементов.
Эти цифры расположены в том же
порядке, как и буквы, указывающие
присутствие в сплаве того или иного
элемента. Таким образом содержание
цинка в наименовании марки латуни
не указывается и определяется по
разности. Например, Л86 означает латунь
с 68% Cu (в среднем) и не имеющую
других легирующих элементов, кроме цинка; его содержание составляет (по
разности) 32%. ЛАЖ 60-1-1 означает
латунь с 60% Cu , легированную
алюминием (А) в количестве 1% , с железом (Ж) в количестве 3% и марганцем
(Мц) в количестве 1%. Содержание
цинка (в среднем) определяется вычетом из
100% суммы процентов содержания
меди, алюминия, железа и марганца.
В марках бронзы
(как и в сталях) содержание основного компонента -
меди - не указывается, а
определяется по разности. Цифры после букв,
отделяемые друг от друга через
тире, указывают среднее содержание
легирующих элементов; цифры
расположенные в том же порядке, как и
буквы, указывающие на легирование
бронзы тем или иным компонентом.
Например, Бр.ОЦ10-2 означает бронзу
с содержанием олова (О) ~ 4% и цинка
(Ц) ~ 3%.Содержание меди
определяется по разности (из 100%). Бр.АЖНЮ-4-4
означает бронзу с 10% Al , 4% Fe и
4% Ni (и 82% Cu). Бр. КМц3-1 означает
бронзу с 3% Si , и 1% Mn (и 96%
Cu).
1. Медно-цинковые сплавы. Латуни (табл. 35).
По химическому
составу различают латуни простые и сложные,
а по структуре - однофазные и
двухфазные.
Простые латуни легируются одним
компонентом: цинком.
Однофазные
простые латуни имеют высокую пластичность; она
наибольшая у латуней с 30-32% цинка
(латуни Л70 , Л67). Латуни с более
низким содержанием цинка (томпаки и
полутомпаки) уступают латуням Л68 и
Л70 в пластичности, но превосходят
их в электро- и теплопроводности. Они
поставляются в прокате и поковках.
Двухфазные простые латуни имеют хорошие
ковкость (но главным
образом при нагреве) и повышенные
литейные свойства и используются не
только в виде проката, но и в
отливках. Пластичность их ниже чем у
однофазных латуней, а прочность и износостойкость выше
за счет влияния
более твердых частиц второй фазы.
Прочность
простых латуней 30-35 кгс/мм^2 при однофазной структуре и
40-45 кгс/мм^2 при двухфазной.
Прочность однофазной латуни может быть
значительно повышена холодной
пластической деформацией. Эти латуни
имеют достаточную стойкость в атмосфере
воды и пара (при условии снятия
напряжений, создаваемых холодной
деформацией).
2. Оловянные бронзы (табл. 36).
Однофазные и
двухфазные бронзы превосходят латуни в прочности и
сопротивлении коррозии (особенно в
морской воде).
Однофазные бронзы в катаном состоянии,
особенно после значительной
холодной пластической деформации,
имеют повышенные прочностные и
упругие свойства (δ>= 40
кгс/мм^2).
Для двухфазных бронз характерна более высокая
износостойкость.
Важное преимущество двухфазных
оловянистых бронз - высокие литейные
свойства; они получают при литье
наиболее низкий коэффициент усадки по
сравнению с другими металлами, в
том числе чугунами. Оловянные бронзы
применяют для литых деталей сложной
формы. Однако для арматуры котлов и
подобных деталей они используются
лишь в случае небольших давлений пара.
Недостаток отливок из оловянных
бронз - их значительная микропористость.
Поэтому для работы при повышенных
давлениях пара они все больше
заменяются алюминиевыми бронзами.
Из-за высокой стоимости олова чаще используют
бронзы, в которых
часть олова заменена цинком (или
свинцом).
3. Алюминиевые бронзы (табл. 37).
Эти бронзы
(однофазные и двухфазные) все более широко заменяют латуни и оловянные бронзы.
Однофазные бронзы в группе медных сплавов
имеют наибольшую
пластичность (δ до 60%). Их
используют для листов (в том числе небольшой
толщины) и штамповки со
значительной деформацией. После сильной холодной
пластической деформации достигаются
повышенные прочность и упругость.
Двухфазные
бронзы подвергают горячей деформации или применяют в
виде отливок. У алюминиевых бронз
литейные свойства (жидкотекучесть)
ниже, чем у оловянных; коэффициент
усадки больше, но они не образуют
пористости, что обеспечивает
получение более плотных отливок.Литейные
свойства улучшаются введением в
указанные бронзы небольших количеств
фосфора. Бронзы в отливках
используют, в частности, для котельной арматуры
сравнительно простой формы, но
работающей при повышенных напряжениях.
Кроме того,
алюминиевые двухфазные бронзы, имеют более высокие
прочностные свойства, чем латуни и
оловянные бронзы. У сложных
алюминиевых бронз, содержащих
никель и железо, прочность составляет
55-60 кгс/мм^2.
Все алюминиевые
бронзы, как и оловянные, хорошо устойчивы против
коррозии в морской воде и во
влажной тропической атмосфере.
Алюминиевые
бронзы используют в судостроении, авиации, и т.д..В
виде лент, листов, проволоки их
применяют для упругих элементов, в
частности для токоведущих пружин.
4. Кремнистые бронзы (табл. 38)
Применение
кремнистых бронз ограниченное. Используются
однофазные бронзы как более
пластичные. Они превосходят алюминиевые
бронзы и латуни в прочности и
стойкости в щелочных (в том числе сточных)
средах.
Эти бронзы
применяют для арматуры и труб, работающих в указанных
средах.
Кремнистые
бронзы, дополнительно легированные марганцем, в результате сильной холодной
деформации приобретают повышенные прочность и
упругость и в виде ленты или
проволоки используются для различных упругих
злементов.
5. Бериллиевые
бронзы.
Бериллиевые
бронзы сочетают очень высокую прочность (σ до
120 кгс/мм ^2) и коррозионную
стойкость с повышенной электропроводностью.
Однако эти бронзы из-за высокой
стоимости бериллия используют лишь для
особо ответственных в изделиях
небольшого сечения в виде лент, проволоки
для пружин, мембран, сильфонов и
контактах в электрических машинах,
аппаратах и приборах.
Указанные
свойства бериллиевые бронзы после закалки и старения,
т.к. растворимость бериллия в меди уменьшается с понижением температуры.
Выделение при старении частиц
химического соединения CuBe повышает
прочность и уменьшает концентрацию бериллия в растворе меди.
Медные сплавы. Оловянные
бронзы. марка химический состав назначение Sn P Zn Ni Pb обрабатываемые давлением (однофазные) по ГОСТ 5017–49 Бр.ОФ6,5–0,15 6–7 0,1–0,25 ― ― ― Ленты, сетки в аппаратостроении, бумажной пром..Мембраны, пружины, детали работающие на трение. Бр.ОЦ4–3 3,5 ― 2,7–3,3 ― ― литейные (двухфазные) по ТУ Бр.ОЦ10–2 9–11 ― 2–4 ― ― шестерни, втулки, подшипники. Бр.ОФ10–1 9–11 0,8–0,12 ― ― ― То же, пластичность выше. Бр.ОНС11–4–3 ― ― ― 4 3 То же, при нагреве. Втулки клапанов. Алюминиевые бронзы (по ГОСТ 18175–72) марка химический состав назначение Al Fe Ni высокой пластичности (однофазные) Бр.А5 4–6 ― ― Ленты, полосы, для пружин. высокой прочности (двухфазные) Бр.АЖ 9–4 8–10 2–4 ― Шестерни, втулки, арматура, в.т.ч для морской воды. Бр.АЖН10–4–4 9,5–11 3,5–5,5 3,5–5,5 То же, при больших давлениях и трении.
Кремнистые бронзы (по ГОСТ 18175–72) марка химический состав назначение Si Mn Ni Бр.КМц 3–1 2,75–3,5 1–1,5 ― Пружины, трубы, втулки в судостроении, авиации, химической промышленности. Бр.КН 1–3 0,6–1,1 0,1–0,4 2,4–3,4 Втулки, клапаны, болты, и др. детали для работы в морской и сточных водах.
Бериллиевые бронзы (по ГОСТ 18175–72) марка химический состав назначение Be Ni Ti Mg Бр.Б2 1,8–2,1 0,2–0,5 ― ― Высокопрочные и токоведущие пружины, мембраны, сильфоны. Бр.БНТ1,7 1,6–1,85 0,2–0,4 0,1–0,25 ― Бр.БНТ1,9 1,85–2,1 0,2–0,4 0,1–0,25 ― Бр.БНТ1,9Mr 1,85–2,1 0,2–0,4 0,1–0,25 0,07–0,13
Латуни марка химический состав назначение Cu Al Pb Sn другие Простые латуни Пластичные (однофазные), деформируемые в холодном и горячем состоянии Л96 (томпак) 95,0–97,0 ― ― ― ― Трубки радиаторные, листы, ленты. Л80 (полутомпак) 79,0–81,0 ― ― ― ― Трубки, лента, проволока. Л68 67,0–70,0 ― ― ― ― Листы, ленты для глубокой вытяжки. Меньшей пластичности (двухфазные), деформируемые в горячем состоянии и литейные. ЛС59–1 57,0–60,0 ― 0,8–1,9 ― ― Листы, трубы, литье; хорошая обрабатываемость резанием. Сложные латуни Обрабатываемые давлением (однофазные) ЛА 77–2 76,0–79,0 1,7–2,5 ― ― ― Трубы в морском и общем машиностроении ЛО70–1 69,9–71,0 ― ― 1–1,5 ― Трубы подгревателей Литейные (двухфазные) по ГОСТ 17711–72 ЛА 67–2,5 66–68 2–3 <=1,0 ― ― Отливки в морском и общем машиностроении Сложные латуни повышенной прочности и стойкости против коррозии ЛАН 59–3–2 57,0–60,0 2,5–3,5 ― ― 2–3 Ni Трубы, тяжело нагруженные детали в моторо- и судостроении ЛАЖ 60–1–1 58,0–61,0 0,75–1,5 <=0,4 ― 0,8–1,5 Fe Литейные (двухфазные) по ГОСТ 17711–72 ЛМцЖ 55–3–1 53–58 ― <=0,5 1,3–4,5 0,5–1,5 Fe 4–3 Mn Массивное литье в судосроении. ЛмцОС 58–2–2–2 57–60 ― 0,5–2,5 1,5–2,5 1,5–2,5 Mn Шестерни, зубчатые колеса
|
