О производстве литья

Бронза — это сплав меди с другими металлами, который делитсся условно на две категории: с применением олова и без применения олова. У бронзы выше коррозионная стойкость, лучше антифрикционные свойства, выше прочность чем у латуни.

Оловянная бронза

Бронзовые сплавы маловосприимчивы к воздействию воздушной среды, морской воде, растворам большинства кислот и углекислым растворам. Оловянные бронзы — это многокомпонентные сплавы на основе меди, где основным легирующим компонентом которых считается олово. Помимо олова, в составе оловянных бронз присутствуют и другие компоненты.(табл 1)

Таблица 1

 Марки и химический состав деформируемых оловянных бронз, %

Оловянная бронза обладает высокой сопротивляемостью к коррозии,  углекислому газу, сероводороду и сернистому газу, но плохо сопротивляется коррозии в азотных и сложных кислотах, а также в сильных щелочных растворах. Легко обрабатывается резанием, хорошо поддается пайке и сварке. Имеет высокие пружинные и антифрикционные свойства, а также высокую износостойкость. Оловянные бронзы используются в разных отраслях промышленности, таких как электротехника, аппаратостроение, химическая промышленность и другие. Из нее изготавливают прутки, ленты, полосы, проволоку для сеток и пружин, а также ленты для гибких шлангов и другие детали и заготовки.
Оловянная бронза — сплав меди и олова, который хорошо растворяет газы, особенно водород. Поэтому отливки из оловянной бронзы частенько имеют пористую структуру. Механические свойства оловянных бронз зависят от содержания олова в них. С увеличением содержания олова увеличивается твердость и коррозионная стойкость, но уменьшается прочность и пластичность. Температура плавления оловянной бронзы составляет 1000-1050 градусов Цельсия, а температура заливки бронзы — 1100-1150 градусов Цельсия. Литейная усадка оловянной бронзы составляет 1%. Добавление алюминия в оловянную бронзу уменьшает ее жидкотекучесть, прочность и усиливает пористость отливок. Бронзы с содержанием олова до 5% называют малооловянными, а с содержанием более 5% — высокооловянными. Расплавы бронз для отливок готовят из чистых материалов или вторичных сплавов стандартного состава. Высокооловянные бронзы используют в ограниченном количестве из-за дефицитности олова, в основном для изделий, требующих отличной коррозионной и износостойкости. Оловянные бронзы представляют собой твердый раствор олова в меди и образуют электронные соединения типа Cu5Sn, Cu3Sn, Cu31Sn8. Оловянные бронзы подвергаются ликвации, при быстром остывании они образуют дендритное строение.

Безоловянные бронзы

1. Бронзы с высоким содержанием цинка;
   2. Бронзы с высоким содержанием алюминия;
   3. Бронзы с высоким содержанием марганца;
   4. Бронзы с высоким содержанием железа;
   5. Бронзы с высоким содержанием никеля.Из-за дефицита олова, в промышленности широко применяют безоловянные бронзы, которые обладают лучшими свойствами, чем оловянные. Они имеют высокую прочность и антифрикционные качества, а также устойчивы к коррозии. Безоловянные бронзы включают в себя пять групп, которые называются по основному легирующему элементу: бронзы с высоким содержанием цинка, алюминия, марганца, железа и никеля

— алюминиевые;
-кремниевые;
-марганцовые;
-сурьмяные;
-свинцовые.
Наиболее распространенными безоловянными бронзами являются алюминиевые и кремниевые.
В табл 2 приведены марки и свойства некоторых безоловянных бронз.

Таблица 2 Марки, характерные свойства и примерное назначение некоторых деформируемых безоловянных бронз.

Алюминиевая бронза

Сплавы из алюминиевых бронз в процессе плавки и литья сильно взаимодействуют с окружающей средой, образуя оксиды алюминия и растворяя газы в жидком металле, что ведет к образованию усадочных раковин и пор. Для предотвращения роста зерен, в сплав вводят дополнительные легирующие элементы, такие как железо, марганец, никель и иногда кремний. Железо придает структуре мелкозернистость и улучшает механические свойства, не ухудшая пластичность. Марганец устраняет рост зерен и повышает коррозионную и механическую стойкость. Никель улучшает прочность и устойчивость к коррозии, а также способствует образованию мелкозернистой структуры. Кремний уменьшает образование пор и повышает свойства при высоких температурах

Никель, добавленный в сплав, улучшает прочность и устойчивость к коррозии, а также измельчает структуру.
Кремний, введенный в сплав, уменьшает склонность к образованию пор и улучшает свойства при высоких температурах.

Кремниевая бронза

Сплавы с высоким содержанием кремния, обычно до 5%, называются кремниевыми бронзами. Кремний повышает стойкость к высоким температурам и коррозии, но уменьшает пластичность. Для достижения оптимальных свойств в кремниевую бронзу вводят различные присадки. Например, цинк улучшает текучесть и уменьшает склонность к газопоглощению, но усиливает окисляемость при высоких температурах. Марганец и никель увеличивает механические, химические и технологические свойства. Кремниевые бронзы применяются при изготовления деталей, работающих при больших нагрузках в коррозионных средах и температурах до 300 градусов Цельсия. Маркировка бронзы состоит из двух букв: прописной «Б» и строчной «р» (Бр). Название сплава определяется первой буквой элемента, добавленного в сплав, и процентным содержанием этого элемента. Если название двух элементов начинается на одну букву, то добавляется дополнительная строчная буква. Например, свинец обозначается буквой «С», а сурьма — «Су». Так, бронза марки БрОФ7-0,2 содержит 7-8% олова и 0,1-0,25% свинца, а остальное — медь. Бронза марки БрОЦС4-4-2,5 содержит 3-5% олова, 3-5% цинка и 1,5-3,5% свинца

Медноникелевые сплавы
Основой этих сплавов является медь, а основным легирующим элементом – никель. Марки, химический состав и назначение медноникелевых сплавов приведены в табл 3.

Таблица 3

Марки, химический состав и назначение некоторых медноникелевых  деформируемых сплавов

Бериллиевая бронза

Бериллиевые бронзы содержат 2,0-2,5 % Be, обладают наилучшим комплексом свойств из всех бронз.
Бериллиевая бронза значительно повышает механические свойства в результате термической обработки.

Наиболее лучшие механические свойства бериллиевая бронза показывает в результате закалки в воде при температуре 760-780 градусов Цельсия и последующем старении при 300-350 градусах Цельсия в течение 2 часов. В процессе старения образуются частицы ɣ-фазы, которые укрепляют сплав. В закаленном состоянии бериллиевая бронза показывает предел прочности 500 МПа, относительное удлинение 45% и твердость по шкале НВ 120. При старении предел прочности возрастает до 1300-1350 МПа, твердость до НВ 400, а относительное удлинение снижается до 1,5%. Бериллиевая бронза используется для изготовления пружин в электроаппаратуре, где требуется хорошая электропроводность, а также для создания мембран и деталей электронной техники.