Реферат: Сплавы на базе меди
Медныесплавы
Для деталеймашин используют сплавы меди с цинком, оловом, алюми-
нием, кремнием и др. (а не чистуюмедь) 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 термическойобработки, и их механические свойства и
износостойкость определяютсяхимическим составом и его влиянием на струк-
туру. Модуль упругости медныхсплавов (900-12000 кгс/мм^2 ниже, чем у
стали).
Основноепреимущество медных сплавов — низкий коэффициент трения
(что делает особенно рациональнымприменением их в парах скольжения), со-
четающийся для многих сплавов свысокой пластичностью и хорошей стойко-
стью против коррозии в рядеагрессивных сред и хорошей электропроводно-
стью.
Величинакоэффициента трения практически одинакова у всех медных
сплавов, тогда как механическиесвойства и износостойкость, а также поведе-
ние в условиях коррозии зависят отсостава сплавов, a следовательно, от струк-
туры. Прочность выше у двухфазныхсплавов, а пластичность у однофазных.
Марки медных сплавов.Маркиобозначаются следующим образом.
Первые буквы вмарке означают: Л — латунь и Бр. — бронза.
Буквы, следующиеза 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. Порядокрасположения цифр, принятый для латуней,
отличается от порядка, принятогодля бронз.
Вмарках латуни первые две цифры (после буквы) указывают
содержание основного компонента — меди. Остальные цифры, отделяемые друг
от друга через тире, указываютсреднее содержание легирующих элементов.
Эти цифры расположены в том жепорядке, как и буквы, указывающие
присутствие в сплаве того или иногоэлемента. Таким образом содержание
цинка в наименовании марки латунине указывается и определяется по
разности. Например, Л86 означает латуньс 68% Cu (в среднем) и не имеющую
других легирующих элементов, кроме цинка; егосодержание составляет (по
разности) 32%. ЛАЖ 60-1-1 означаетлатунь с 60% Cu, легированную
алюминием (А) в количестве 1%, с железом (Ж) вколичестве 3% и марганцем
(Мц) в количестве 1%. Содержаниецинка (в среднем) определяется вычетом из
100% суммы процентов содержаниямеди, алюминия, железа и марганца.
Вмарках бронзы (как и в сталях) содержание основного компонента -
меди — не указывается, аопределяется по разности. Цифры после букв,
отделяемые друг от друга черезтире, указывают среднее содержание
легирующих элементов; цифрырасположенные в том же порядке, как и
буквы, указывающие на легированиебронзы тем или иным компонентом.
Например, Бр.ОЦ10-2 означает бронзус содержанием олова (О) ~ 4% и цинка
(Ц) ~ 3%.Содержание медиопределяется по разности (из 100%). Бр.АЖНЮ-4-4
означает бронзу с 10% Al, 4% Fe и4% 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).
Похимическому составу различают латуни простые и сложные,
а по структуре — однофазные идвухфазные.
Простые латуни легируются однимкомпонентом: цинком.
Однофазныепростые латуни имеют высокую пластичность; она
наибольшая у латуней с 30-32% цинка(латуни Л70, Л67). Латуни с более
низким содержанием цинка (томпаки иполутомпаки) уступают латуням Л68 и
Л70 в пластичности, но превосходятих в электро- и теплопроводности. Они
поставляются в прокате и поковках.
Двухфазные простые латуни имеют хорошиековкость (но главным
образом при нагреве) и повышенныелитейные свойства и используются не
только в виде проката, но и вотливках. Пластичность их ниже чем у
однофазных латуней, а прочность и износостойкость вышеза счет влияния
более твердых частиц второй фазы.
Прочностьпростых латуней 30-35 кгс/мм^2 при однофазной структуре и
40-45 кгс/мм^2 при двухфазной.Прочность однофазной латуни может быть
значительно повышена холоднойпластической деформацией. Эти латуни
имеют достаточную стойкость в атмосфереводы и пара (при условии снятия
напряжений, создаваемых холоднойдеформацией).
2. Оловянные бронзы (табл. 36).
Однофазные идвухфазные бронзы превосходят латуни в прочности и
сопротивлении коррозии (особенно вморской воде).
Однофазные бронзы в катаном состоянии,особенно после значительной
холодной пластической деформации,имеют повышенные прочностные и
упругие свойства (δ>= 40кгс/мм^2).
Для двухфазных бронз характерна более высокаяизносостойкость.
Важное преимущество двухфазныхоловянистых бронз — высокие литейные
свойства; они получают при литьенаиболее низкий коэффициент усадки по
сравнению с другими металлами, втом числе чугунами. Оловянные бронзы
применяют для литых деталей сложнойформы. Однако для арматуры котлов и
подобных деталей они используютсялишь в случае небольших давлений пара.
Недостаток отливок из оловянныхбронз — их значительная микропористость.
Поэтому для работы при повышенныхдавлениях пара они все больше
заменяются алюминиевыми бронзами.
Из-за высокой стоимости олова чаще используютбронзы, в которых
часть олова заменена цинком (илисвинцом).
3. Алюминиевые бронзы (табл. 37).
Эти бронзы(однофазные и двухфазные) все более широко заменяют латуни и оловянные бронзы.
Однофазные бронзы в группе медных сплавовимеют наибольшую
пластичность (δ до 60%). Ихиспользуют для листов (в том числе небольшой
толщины) и штамповки созначительной деформацией. После сильной холодной
пластической деформации достигаютсяповышенные прочность и упругость.
Двухфазныебронзы подвергают горячей деформации или применяют в
виде отливок. У алюминиевых бронзлитейные свойства (жидкотекучесть)
ниже, чем у оловянных; коэффициентусадки больше, но они не образуют
пористости, что обеспечиваетполучение более плотных отливок.Литейные
свойства улучшаются введением вуказанные бронзы небольших количеств
фосфора. Бронзы в отливкахиспользуют, в частности, для котельной арматуры
сравнительно простой формы, ноработающей при повышенных напряжениях.
Кроме того,алюминиевые двухфазные бронзы, имеют более высокие
прочностные свойства, чем латуни иоловянные бронзы. У сложных
алюминиевых бронз, содержащихникель и железо, прочность составляет
55-60 кгс/мм^2.
Все алюминиевыебронзы, как и оловянные, хорошо устойчивы против
коррозии в морской воде и вовлажной тропической атмосфере.
Алюминиевыебронзы используют в судостроении, авиации, и т.д… В
виде лент, листов, проволоки ихприменяют для упругих элементов, в
частности для токоведущих пружин.
4. Кремнистые бронзы (табл. 38)
Применениекремнистых бронз ограниченное. Используются
однофазные бронзы как болеепластичные. Они превосходят алюминиевые
бронзы и латуни в прочности истойкости в щелочных (в том числе сточных)
средах.
Эти бронзыприменяют для арматуры и труб, работающих в указанных
средах.
Кремнистыебронзы, дополнительно легированные марганцем, в результате сильной холоднойдеформации приобретают повышенные прочность и
упругость и в виде ленты илипроволоки используются для различных упругих
злементов.
5. Бериллиевыебронзы.
Бериллиевыебронзы сочетают очень высокую прочность (σ до
120 кгс/мм ^2) и коррозионнуюстойкость с повышенной электропроводностью.
Однако эти бронзы из-за высокойстоимости бериллия используют лишь для
особо ответственных в изделияхнебольшого сечения в виде лент, проволоки
для пружин, мембран, сильфонов иконтактах в электрических машинах,
аппаратах и приборах.
Указанныесвойства бериллиевые бронзы после закалки и старения,
т.к. растворимость бериллия в меди уменьшается с понижением температуры.
Выделение при старении частицхимического 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) поГОСТ 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.чдля морской воды.
Бр.АЖН10–4–4
9,5–11
3,5–5,5
3,5–5,5
То же,при больших давлениях и трении.
Кремнистыебронзы (поГОСТ 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 (поГОСТ 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 латуниПластичные (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 латуниОбрабатываемые 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) поГОСТ 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 коррозииЛАН 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) поГОСТ 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–
,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
.
<table cellpadding=«0» cellspacing=