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 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) 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 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) 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=