Які види бронзи

Компанія Stalone продовжує цикл статей, присвячених різновидам сплавів, і сьогодні поговоримо про бронзу, адже вона буває різною.

Залежно від складу розрізняють більше шести різновидів бронзи. Нагадаємо, що бронза – це сплав на основі міді з додаванням інших елементів.

Алюмінієва бронза – це сплав, в якому використовується алюміній, який додають до міді для отримання нових хімічних і фізичних властивостей.

Переваги алюмінієвої бронзи в тому, що вона досить міцна, корозійно стійка і має приємний золотий відтінок. Завдяки цьому алюмінієву бронзу часто використовують в ювелірній справі.

Берилієва бронза – сплав на основі міді із додаванням незначної кількості берилію, від 0,3%. Має високу міцність і часто використовується у виробництві музичних інструментів.

Вісмутова бронза – сплав на основі міді, де головним компонентом, який впливає на фізико-хімічні властивості, є вісмут. Не має широкого застосування в промисловості.

Розрізняють також ще миш’якову бронзу, фосфорну, нікелеву і інші види бронзи. Але найпоширенішим і найдавнішим видом залишається бронза на основі олова.

Більше корисної інформації ви може дізнатися, звернувшись до наших фахівців.

Бронза – це сплав. Характеристики бронзи

Бронза – це сплав, в основі якого лежить мідь. Допоміжними металами можуть бути нікель, цинк, олово, алюміній та інші. У цій статті ми розглянемо види, технологічні ознаки, хім. склад бронзи, а також способи її виготовлення.

• Класифікація
• Олов ‘яні бронзи: ливарні
• Свинцеві бронзи
• Олов ‘яні бронзи: деформовані
• Берилієва бронза
• Сплав міді з марганцем
• Кремнієва бронза
• Ливарні безолов “яні сплави
• Як зробити бронзу?
• Виплавка на основі обігових матеріалів
• Алюмінієва бронза

Класифікація

1. По хімічному складу цей метал прийнято ділити на дві групи. Перша – це олов ‘яні бронзи. У них олово є головним легуючим елементом. Друга – безолов ‘яні. Нижче ми поговоримо про це більш детально.

2. За технологічними ознаками бронзи прийнято ділити на деформовані і ливарні. Перші добре обробляються під тиском. Другі використовуються при фасонних відливках.

Цей метал порівняно з латунню володіє набагато кращими антифрикційними, механічними властивостями, а також корозійною стійкістю. По суті, бронза – сплав міді і олова (як основного допоміжного елемента). Нікель і цинк тут не є головними легуючими елементами, для цього використовують такі компоненти, як алюміній, олово, марганець, кремній, свинець, залізо, берилій, хром, фосфор, магній, цирконій та інші.

Олов ‘яні бронзи: ливарні

Давайте розберемося, що являє собою такий метал. Олов ‘яна бронза (фото, наведене нижче, демонструє литі деталі) – це сплав, у якого жидкотекучесть нижче, ніж у інших видів. Однак вона має несуттєву об ‘ємну садибу, що дозволяє отримувати фасонні бронзові відливки. Зазначені властивості обумовлюють активне застосування бронзи при литті антифрикційних деталей. Також розглянутий сплав застосовують при виготовленні арматури, призначеної для експлуатації у водному середовищі (в тому числі в морській воді) або у водяному парі, в маслах і під високим тиском. Існують і так звані нестандартні ливарні бронзи відповідального призначення. Вони використовуються у виробництві підшипників, шестерень, втулок, частин насосів, малозабезпечувальних кілець. Такі деталі призначені для роботи в умовах високого тиску, при великих швидкостях і малих навантаженнях.

Свинцеві бронзи

Цей підвид ливарних олов ‘яних сплавів застосовується у виготовленні підшипників, сальників і фасонних відливок. Характеризуються такі бронзи невисокими механічними властивостями, внаслідок чого в процесі виготовлення підшипників і втулок їх просто наносять на сталеву основу у вигляді вельми тонкого шару. Сплави ж з підвищеним вмістом олова мають вищі механічні властивості. Тому вони можуть використовуватися без сталевої основи.

Олов ‘яні бронзи: деформовані

Сплави, що обробляються тиском, прийнято ділити на наступні групи: олов ‘яно-фосфористі, олов’ яно-цинкові і олов ‘яно-цинково-свинцеві. Вони знайшли своє застосування в целюлозно-паперовій промисловості (з них роблять сітки) і машинобудуванні (виробництво пружин, підшипників і деталей машин). Крім того, ці матеріали застосовуються при виготовленні біметалевих виробів, прутків, стрічок, смуг, зубчастих коліс, шестерень, втулок і прокладок високонавантажених машин, трубок контрольно-вимірювальних приладів, манометричних пружин. В електротехніці широке застосування бронзи (деформованої) пояснюється відмінними механічними властивостями (поряд з високими електричними характеристиками). Вона використовується при виготовленні струмоведучих пружин, штепсельних роз ‘ємів, контактів. У хімічній промисловості з олов ‘яних бронз виробляють пружинний дріт, в точній механіці – арматуру, в паперовій промисловості – шабери, в автомобільній і автотракторній – втулки і підшипники.

Ці сплави можуть поставлятися в особливо твердому, твердому, напівтвердому і м ‘якому (відображеному) стані. Олов ‘яні бронзи зазвичай обробляються холодними (методом прокатки або волочінням). Гарячий метал піддається тільки пресуванню. Під тиском бронза чудово обробляється як в холодному, так і в гарячому вигляді.

Берилієва бронза

Це сплав, що відноситься до групи дисперсійно-твердіючих металів. Він володіє високими механічними, фізичними і пружними властивостями. Берилієва бронза відрізняється високим рівнем жаропрочності, корозійної стійкості і циклічної міцності. Вона стійка до низької температури, не магнітиться і не дає іскрінь при ударах. Закалка берилієвих бронз здійснюється при температурах 750-790 градусів за Цельсієм. Додавання кобальту, заліза і нікелю сприяє при термічній обробці уповільнення швидкості фазових перетворень, це істотно полегшує технологію старіння і загартування. Крім того, додавання нікелю сприяє підвищенню температури рекристалізації, а марганець може замінити, нехай і не повною мірою, дорогий берилій. Зазначені вище характеристики бронзи дозволяють використовувати цей сплав при виготовленні пружин, пружинних деталей, а також мембран у годинниковій промисловості.

Сплав міді з марганцем

Така бронза відрізняється особливими високими механічними якостями. Вона обробляється тиском, як у холодному, таки в гарячому стані. Даний метал характеризується підвищеною жаропрочністю, а також корозійною стійкістю. Сплав міді з додаванням марганцю знайшов широке застосування в топковій арматурі.

Кремнієва бронза

Це сплав, до складу якого входить нікель, рідше – марганець. Такий метал відрізняється надвисокими механічними, антифрикційними і пружними властивостями. При цьому кремнієва бронза не втрачає своєї пластичності в умовах низької температури. Сплав добре паяється, обробляється тиском і при високих, і при низьких температурах. Розглянутий метал не магнітиться, не іскрить при ударах. Цим пояснюється широке застосування бронзи (кремнієвої) в морському суднобудуванні при виготовленні антифрикційних деталей, підшипників, пружин, решіток, випарників, сіток і направляючих втулок.

Ливарні безолов “яні сплави

Цей вид бронз характеризується хорошими корозійними, антифрикційними властивостями, а також високою міцністю. Вони використовуються для виготовлення деталей, які експлуатуються в особливо важких умовах. Це, наприклад, зубчасті колеса, клапани, втулки, шестерні для потужних турбін і кранів, черв ‘яки, які працюють у спарці з зміцненими сталевими деталями, підшипники, що працюють в умовах високого тиску і при ударних навантаженнях.

Як зробити бронзу?

Виготовлення цього металу необхідно проводити в спеціальних печах, що застосовуються для виплавки мідних сплавів. Шихту для бронзи можна скласти зі свіжих металів або ж з додаванням вторинних відходів. Процес плавки зазвичай здійснюють під шаром флюса або деревного вугілля.

Процес з використанням шихти зі свіжих металів відбувається в певній послідовності. Спочатку в сильно розігріту піч завантажується необхідна кількість флюса або деревного вугілля. Потім туди поміщають мідь. Дочекавшись її розплавлення, підвищують температуру нагріву до 1170 градусів. Після цього розплав необхідно розкислити, для чого додають фосфористу мідь. Цей процес можна проводити у два прийоми: безпосередньо в печі, а потім у ковші. У такому випадку додавання вводиться в рівних пропорціях. Далі в розплав додають підігріті до 120 градусів необхідні легуючі елементи. Тугоплавні компоненти слід вводити у вигляді лігатур. Далі розплавлена бронза (фото, наведене нижче, демонструє процес виплавки) перемішується до повного розчинення всіх доданих речовин і нагрівається до заданої температури. При видачі отриманого сплаву з печі, перед розливкою, його необхідно остаточно розкислити залишком (50%) фосфористої міді. Це робиться для вивільнення бронзи від окислів і підвищення жидкотекучесті розплаву.

Виплавка на основі обігових матеріалів

Для того щоб виготовити бронзу з використанням вторинних металів і відходів, плавку слід виробляти в наступному порядку. Спочатку розплавляють мідь і розкисляють її фосфористими добавками. Потім додають у розплав оборотні матеріали. Після цього чекають повного розплавлення металів і вводять легуючі елементи у відповідній послідовності. У тому випадку, якщо шихта складається з малої кількості чистої міді, слід спочатку розплавляти оборотні метали, а потім додавати мідь і легуючі елементи. Плавка проводиться під шаром флюса або деревного вугілля.

Після розплавлення шихти і нагрівання її до необхідної температури проводиться остаточне розкислення суміші фосфористою міддю. Далі розплав накривають зверху прокаленим вугіллям або просушеним флюсом. Витрата останнього становить 2-3 відсотки від маси металу. Нагрітий розплав витримується 20-30 хвилин, періодично завадиться, а потім з його поверхні видаляється виділений шлак. Все, бронза готова для лиття. Для кращого зняття шлаку в ковш можна додати кварцевий пісок, який згущує його. Щоб визначити, чи готова бронза для розливки у форми, проводиться спеціальна технологічна проба. Злам такого зразка повинен бути однорідним і чистим.

Алюмінієва бронза

Це сплав міді та алюмінію в якості легуючого елемента. Процес плавки даного металу істотно відрізняється від наведених вище, що пояснюється хімічними особливостями допоміжного компонента. Розглянемо, як зробити бронзу з використанням алюмінієвих легуючих компонентів. При виготовленні цього виду сплаву з використанням оборотних матеріалів у шихті операцію з розкислення фосфористими компонентами не застосовують. Це пояснюється тим, що фосфор характеризується меншим спорідненням до молекулів кисню, ніж алюміній. Також слід знати, що даний вид бронзи досить чутливий до перегрівів, тому температура не повинна перевищувати 1200 градусів. У перегрітому ж стані алюміній окисляється, і бронзовий сплав насичується газами. Крім того, окис, утворена при плавці такого виду бронзи, не відновлюється шляхом додавання розкислювачів, і її досить важко видалити з розплаву. Окисна плівка має дуже високу температуру плавлення, що істотно знижує жидкотекучесть бронзи і викликає брак. Плавка проводиться дуже інтенсивно, на верхніх межах температур нагріву. Крім того, не слід затримувати готовий розплав у печі. При плаванні алюмінієвої бронзи в якості покриваючого шару рекомендується використовувати флюс, який складається на 50% з кальцинованої соди і на 50% з кріоліту.

Готовий розплав перед розливкою за формами рафінують шляхом введення в нього хлористого марганцю або хлористого цинку (0,2-0,4% від загальної маси шихти). Після цієї процедури сплав слід витримати п ‘ять хвилин до повного припинення газовиділення. Після чого суміш доводять до необхідної температури і розливають у форми.

З метою попередження ліквації до розплату бронзи з високим вмістом свинцевих домішок (50-60%) рекомендується додавати 2-2,3% нікелю у вигляді меднонікелевих лігатур. Або ж в якості флюсів необхідно використовувати сірчнокислу сіль лужних металів. Нікель, срібло, марганець, якщо вони входять до складу бронзи, слід вводити в розплав до процедури присадки олова. Крім того, для поліпшення якості одержуваного сплаву її іноді модифікують незначними добавками на основі тугоплавких металів.