Мальцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 41

свойства сурьмянистых бронз

T еплопроводность,

кал!см-сек-град

Модуль упругости

Е, кГ1мм*

5С

•О

■5

а:

Температура

литья, °С

Жидкотекучесть,

см

Линейная усадка,

0 15

9500 26 6

1140

0 11

9500

1100

1 3

0 11

8000

15 2

1100

1 3

0 13

7500

65 990 30 1 25

Т а бл и ц а 43

Режимы литья, деформации и термообработки бериллиевых бронз

Марка бронзы

Температура, °С

литья горячей прокатки

закалки отпуска

Бр.Б2 5 1030-1060 780 -800

770-790

290-300

Бр.Б2

1030—1060 780-800 765-785 310-320

Бр.БНТ1 9

1030-1060 780-800 760—780

310-320

Бр.БНТ! 7

1030-1060 780-800

755-775

320-330

Фаза р устойчива только до температуры 608° С, при которой

происходит эвтектоидный распад:

608° С

Р ~ z ± a + у (СиВе).

При дальнейшем охлаждении (ниже температуры эвтекто-

идного превращения) вследствие сильного уменьшения раство

римости бериллия в меди происходит распад a-твердого рас

твора, сопровождающийся выделением у-фазы.

Микроструктура литой бериллиевой бронзы показана на

рис. 112, а атласа.

Микроструктура состаренной бронзы показана на рис. 12, б

атласа.

Наиболее высокие механические свойства данная бронза

имеет после закалки и старения (облагораживания) Так, на

пример, после закалки с 780° С бериллиевая бронза с 2—2,5%

191

Состав, физико-механические свойства и применение бериллиевых бронз

Таблица 42

Марка бронзы

Основные компоненты, %

Вид

полуфаб

рикатов

Состояние

материала

Плотность,

Коэффициент

линейного

Теплопро

водность,

Удельное

электро

Be Ni Ti Си

г/см3

расширения

а-10е (20—

300°), 1 /град

ккал/см-

сек-град

сопротив

ление,

оммм*/м

Бр.Б2

Бр.Б2 5

1 9—2 2

2 3 - 2 6

0 2 - 0 5

0 2—0 5

Осталь

ное

То же

Ленты и

проволока

Полосы

Мягкие (закален

ные), отпущенные

(после закалки)

Мягкие (закален

ные)

8 23

8 21

17 6

0 2

0 25

0 1

0 08

Бр.БНТ1 9

Бр.БНТ1 7

1 8 - 2 15

1 65 -

,85

0 2 - 0 5

0 2 - 0 ,5

0 1 -0 ,2 5

0 1 -0 25

» »

Ленты и

проволока

То же

Мягкие (закален

ные), отпущенные

(после закалки)

То же

Модуль

упругости

Е, кГ/мм2

Предел

текучести

<*0,2.

кГ/мм2

Предел

Относи

Ударная

вязкость,

ан

кГм./см2

Твердость

кГ/см2

Мембраны

Марка бронзы

прочности

кГ/мм2

тельное

удлинение

S, %

тельное

сужение

Ф, %

число циклов

до разрушения

упругий

гистерезис,

Применение

Бр.Б2

Бр.Б2 5

Бр.БНТ1,9

Бр.БНТ! 7

11700

13300

12050

13600

11000

13150

11700

12450

100

110

100

125

130

125

115

2.5

2 5

3.5

6—7

1 25

375

115

400

380

360

11000

7000

12000

17000

0 7

0 9

0,6

0,5

Для пружин,

мембран, деталей

часовых механизмов

и др.

То же

» »

Be имеет оъ = 54 кГ мм2, б = 25% и НВ =120 кГ мм2 Отпуск

при 320° С в течение 2 ч приводит к повышению предела проч

ности до 110—120 кГ мм2 и твердости до 400 кГ мм2 при одно

временном снижении относительного удлинения до 2—3% Кри

вые изменения твердости при старении бронзы типа Бр.Б2,5

при различных температурах даны на рис. 105.

На рис. 106 показано изменение механических свойств со

старенной бериллиевой бронзы от содержания бериллия.

Резкое повышение прочности и твердости данной бронзы

связано с выделением из твердого раствора прочной и твердой

у СиВе)-фазы в форме высокодисперсных включений.

НВ, кГ/мм2

Продолжительность старения\ч

Рис. 105. Кривые старения бе

риллиевой бронзы Бр.Б2,5. Ис

ходный материал полосы хо-

лоднодеформированные и зака

ленные с 780° С в воду [83]

О 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

де,7о(по массе)

Рис. 106. Зависимость механи

ческих свойств бериллиевой

бронзы от содержания берил

лия. Исходный материал по

лосы холоднокатаные, закален

ные с 780° С и состаренные при

300° С в течение 3 ч [83]

Большую часть продукции из бериллиевой бронзы выпуска

ют в виде деформированных полуфабрикатов полос, лент про

волоки и др.)

Однако бериллиевая бронза является также хорошим ли

тейным материалом. Из этой бронзы изготовляют зубчатые ко

леса, шестеренки, кулачки, червячные передачи, части к центро

бежным насосам и т д.

Благодаря высоким антифрикционным свойствам бериллие-

вую бронзу применяют для изготовления подшипников ответст

венного назначения, работающих при больших скоростях, дав

лениях и повышенных температурах.

Широкому распространению бериллиевой бронзы препятст

вует ее высокая стоимость и дефицитность.

Для уменьшения стоимости бронзы в ее состав вводят раз

личные добавки (Ni, Со, Mn, Ti и др.)» которые частично заме-

13 Заказ 1024

193

Рис. 107 Изотермические разрезы тройной диаграммы состояния

Си — Мп Be [100] при температурах, °С: а 800; б 550

Т а бл и ц а 44

Состав и свойства низколегированных бериллкевых бронз [101]

Химический состав

Обжатие при хо

Механические свойства (после отпуска с 300° С)

сплавов, %

лодной прокатке

после закалки, %

НВ, кГ[мм2

оь, кГ/мм2

8, %

0 6 Ее, 12,2 Мп,

217

остальное Си

265

303 90

339

362

105

0 9 Be, 73 Мп,

269

остальное Си

290

330

369

105

381 116

1 2 Ее, 73 Мп

321 98

0 1 Ti осталь

350

107

ное Си

394 115

407 118

416

126

1,5 Be, 4 6 Мп,

362 109

0 1 Ti осталь

401

124

ное Си

418

132

418

136

435

138

2 5 Ее, 0 3 Ni

остальное Си

(Бр.Б2 5)

400

135

194

няют бериллий и в то же время значительно не снижают свой

ства бронзы. Так, в настоящее время широкое промышленное

применение получили бронзы с содержанием 1,7 1,9% Be, с до

бавками никеля и титана.

Никель упрочняет твердый раствор и способствует получе

нию более мелкого зерна при рекристаллизации.

Титан образует с бериллием и медью соединения ИВег и

СизИ, которые создают дополнительное упрочнение.

Состав и физико-механические свойства бронз указаны в

табл. 42.

В работах [100, 101] на основе изучения сплавов тройной си

стемы Си — Mn — Be (рис. 107) были предложены бериллие-

вые бронзы еще с меньшим содержанием бериллия, которыми в

ряде случаев можно заменить стандартную бериллиевую бронзу

Состав и свойства бронз даны в табл. 44.

Т а бл и ц а 45

Состав и свойства пружинных бронз

Механические свойства

Химический

состав, %

Вид полуфабрикатов

и состояние

и:

•Ь

Ь.

О*

оо

6Ni, 1,5А1,

Си

остальное

Листы, закаленные

при 5С0° С и состаренные

70 —

—

210

—

3Ni, 1Мп,

Си

остальное

Листы, отожженные

при 360°С

—

200

12000

2Ве, 0,3Ni,

Си (Бр.Б2)

остальное

Листы, закаленные и

состаренные при 310° С

Листы, закаленные, хо

лоднокатаные и состарен

ные при 310° С

125

133,5

104

1,5

370

400

1 25

13200

За последние годы создан ряд бронз, совсем не содержащих

бериллия. Состав и физико-механические свойства этих бронз

приведены в табл. 45.

13!

195

8. Специальные бронзы высокой

электропроводности и прочности

Бронзы высокой электропроводности и прочности применяют

для изготовления проводов высоковольтных линий электропере

дачи, для электродов сварочных машин, в реактивной технике

и в других специальных областях.

В настоящее время применяют ряд специальных бронз, со

став и свойства которых приведены в табл. 46.

В большинстве случаев эти бронзы содержат несколько до

бавок при суммарной концентрации их в пределах 1—3%

Наиболее высокую прочность сплавы приобретают после со

ответствующей термообработки, поэтому к меди добавляют та

кие металлы, растворимость которых в меди изменяется с тем

пературой.

По своей структуре все эти бронзы относятся либо к твердым

растворам, либо имеют незначительную гетерогенность, вызван

ную мелкодисперсными включениями различных интерметалли

ческих соединений.

§ 4. МЕДНОНИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ

Сплавы меди с никелем имеют исключительно большое зна

чение в технике. Легирование меди никелем значительно повы

шает ее механические свойства, коррозионную стойкость, элек

тросопротивление и термоэлектрические характеристики.

Применяющиеся в промышленности медноникелевые сплавы

можно условно разделить на две основные группы коррозион

ностойкие и электротехнические.

К первой группе относятся сплавы под названием мельхиор,

нейзильбер и куниаль. Во вторую группу входят сплавы для

компенсационных проводок, манганин и термоэлектродные

сплавы.

Ниже даны сведения о составе, свойствах (табл. 47) и струк

туре указанных сплавов.

Мельхиор. Мельхиором называют двойные и более слож

ные сплавы меди, в которых основным легирующим компонен

том является никель.

Характерной особенностью сплавов этой группы является их

высокая коррозионная стойкость в различных агрессивных сре

дах морской воде, в органических кислотах, растворах солей

и т д. , что обеспечило их широкое применение в морском судо

строении главным образом в качестве конденсаторных труб ,

для разменной монеты, медицинского инструмента, деталей в

точной механике и химической промышленности, для изделий

ширпотреба и т д.

196

Т а бл и ц а 46

Состав и свойства бронз высокой электропроводности и прочности

Наименование и состав бронзы

Состояние

материала

•о

о*

\р

03*

а:

Электропро

водность, %

от электро

проводности

меди

Медь чистая (для срав

Мягкая 22

3 5

нения) Твердая

35 8 5

Кадмиевая бронза (1%

Мягкая

40 20

115

Cd, остальное Си) Твердая

Телефонная бронза Мягкая 30

33,6

(0,15% Cd, 0 15% Zn, Твердая

0,3% Mg, остальное

Си)

То же (0,3% Cd, 0 5%

Мягкая

40 23 5

Sn, 0,4% Mg, осталь

Твердая

ное Си)

Хромистая бронза (0 5—

Облагороженная

140

1% Сг остальное Си)

То же (0,9% Сг 0 1%

Мягкая

Zn, 0 07% Fe, осталь

Твердая

ное Си)

То же (0 5% Сг, 0 2%

Литая облаго

Zn, остальное Си)

роженная

100

То же (0,4% Сг, 0 1%

Облагороженная

10-15

140

Be, остальное Си)

Купалой (0 5% Сг, 0 1%

То же

55 25

150

80—90

Ag, остальное Си)

Бериллиевокобальтовая

220

(0 4% Ее, 2 5% Со,

остальное Си)

То же (0,3% Be, 1 95% 76

250

Со, остальное Си) [101]

Циркониевая бронза

» 44

4 - 5

82,6

(0,15% Zr, остальное

Си)

То же (0,5% Zr, 0 3%

» 47

Be, остальное Си)

То же (0 1% Zr, 0 5% »

Be, остальное Си)

То же (0 5% Zr, 1 5% »

250

Be, остальное Си)

Никелькремнистая брон

8 200

за (2 5% Ni, 0 6% Si,

остальное Си)

Титанистая бронза (0 8% »

77 41

Ti, 0,3% Si, осталь

ное Си)

197

Таблица 47

Состав, свойства и области применения медноникелевых сплавов

Основные компоненты

. %

Типичные физико-механические свойства сплавов

Сплав

Ni -fCo

Fe Мп

А1

РЬ

Си

со

*0'

теплопроводност ь,

ккал/см • сек • град

удельное элект

росопротивление ,

оммм2,'м

температурный

коэффициент

электросопротив

ления

коэффициент

линейного рас

ширения а -10“"®»

1 /град

Мельхиор

МНЖМцЗО—0 8 -1

0 8 1

Остальные

8 9 0 0089 0 42

0 0012

Мельхиор МН19

—

8,9

0 092

0,287

0,00029

Нейзильбер

МНЦ15—20

—

20 »

8,7

0 ,0 6 -

0 0085

0,26

2 1 0—4

16,6

Нейзильбер

свинцовистый

МНЦС17 18-1 8

17 1 8

8,82

—

Куниаль А

M HAI3-3

8,5

Куниаль Б

МНА6—1 5

1 5

8 7

МН5

5 —

8,7 0 31

0 07

1 5 10“ 4

16,4

МНО 6 (ТП)

0 6

—

8 96

0 65

0 0310

0 0027

МН16 (ТБ) 16 0,05

0 002

0,05

0 002 0,002 »

9,02 0 223

0 002678

15,3

Манганин

МНМцЗ—12

8,4

0 052

0 435

3 10“ 5 16

Продолжение табл. 47

Типичные физико-механические свойства сплавов

Сплав

а?

Применение

модуль

ругости

кПммг

НВ, кГ/мм2

■эГ

Мельхиор

4500 40 23—28

Конденсаторные трубки в морском судострое-

МНЖМцЗО—0,8— 1

14000

нии, работающие в агрессивных средах

Мельхиор МН19

40 35 76

70 Листы, ленты для изготовления разменной мо

неты, медицинского инструмента, сеток, деталей

в точной механике и химической промышленно

сти

Нейзильберг 14000

14 45

35-45

70 Ленты, проволока, прутки для изготовления

МНЦ15—20

деталей, приборов точной механики, электротех

нических целей, медицинского инструмента, тех

нической посуды, деталей в телефонной промыш

ленности и т д.

Нейзильбер 12700 40 40

Полосы для изготовления деталей часовых

свинцовистый

механизмов

МНЦС17—18-1 8

Кунналь А

Прутки для изделий повышенной прочности

М НА13-3

260

Куниаль Б

210 (термически Полосы для пружин

МНА6—1 5 обработанный)

МН5

27 До 50 70

38 Листы, прутки, трубы

МН0,6 (ТП)

12000

До 50

Проволока для компенсационных проводов к

39 26

платина-платинородиевым термопарам (ТП)

МН16 (ТБ) 8400

Проволока для компенсационных проводов к

термопарам платина —золото, палладий плати-

12650 20

нородий (ТБ)

Манганин

120

Проволока для реостатов, для точных элект

МНМцЗ—12

роизмерительных приборов и т. д.

П р и м е ч а н и е. Во второй строчке

2—3 ч.

даны механические свойства сплава после закалки с 900° С и последующего отпуска при 550° С в течение

По своей структуре мельхиоры являются сплавами типа

твердых растворов (рис. 108 , а поэтому прекрасно обрабаты

ваются в горячем и холодном состояниях.

Из мельхиора изготовляют листы, ленты, прутки, трубы и

другие полуфабрикаты. Состав и физико-механические свойства

наиболее распространенных сплавов типа мельхиор

МНЖМц30-08-1 и МН19 приведены в табл. 47

Нейзильбер. Сплавы нейзильбер принадлежат к тройной

системе Cu Ni Zn и содержат 5—35% Ni и 13—45% Zn.

Наиболее широкое распространение получил сплав с 15% Ni и

20% Zn (МНЦ15-20), являющий

ся тройным твердым раствором

никеля и цинка в меди (см. изо

термические разрезы системы

Си — Zn Ni на рис. 81)

Некоторое повышение прочно

сти сплавов по сравнению с мель

хиором объясняется дополнитель

ным легированием медноникеле

вого твердого раствора цинком.

Изделия из нейзильбера отли

чаются высокой коррозионной

Рис. 108. Диаграмма состояния

Cu Ni

О (магнитная) стойкостью, имеют красивыи се-

— 1 ребристый цвет, не окисляются на

воздухе и достаточно устойчивы

в растворах солей и органических

кислотах. Полуфабрикаты, изго

товленные из сплавов (листы,

проволока, прутки), употребляю г

для производства различных де

талей приборов точной механики, технической посуды, медицин

ского инструмента, изделий широкого потребления и др. Для

улучшения обрабатываемости нейзильберов резанием в них вво

дят в небольших количествах (до 2 %) свинец.

Свинцовистый нейзильбер МНЦС17 18-1,8 является пре

красным материалом для станочного изготовления мелких де

талей часовых механизмов, приборов точной механики и другой

ответственной аппаратуры.

Наличие свинца в этих сплавах не позволяет проводить их

горячую прокатку, поэтому листовые полуфабрикаты получают

обработкой слитков в холодном состоянии.

Куни а л и. Механические свойства сплавов никеля с медью»

можно значительно повысить путем легирования их небольшими

присадками алюминия.

Сплавы, созданные на основе тройной системы Cu Ni А1„

называются в технике куниалями.

В промышленности находят применение две разновидности

сплавов типа куниаль. куниаль А (МНА13-3 и куниаль Б

200