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

 

Медные сплавы.

Оловянные бронзы

.

химический состав

марка

Sn

P

Zn

Ni

Pb

назначение

обрабатываемые давлением (однофазные) по ГОСТ 5017–49

Бр

.

ОФ6

,

5–

0

,15

6–7

0,1–0,25

―

―

―

Бр

.

ОЦ4–3

3,5

―

2,7–3,3

―

―

Ленты

,

сетки в

аппарато

строении

,

бумажной

пром

..

Мембраны

,

пружины

,

детали

работающие на трение

.

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)

химический состав

марка

Al

Fe

Ni

назначение

высокой пластичности (однофазовые)

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 б

ронзы (по ГОСТ 18175–72)

химический состав

марка

Si

Mn

Ni

назначение

Бр

.

КМц 3–1

2,75–3,5

1–1,5

―

Пружины, трубы,

втулки в судостроении

,

авиации, химической

промышлен

ности

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 сточной

водах

Бериллиевые бронзы (по ГОСТ 18175–72)

химический состав

марка

Be

Ni

Ti

Mg

назначение