Бронза — это сплав, в базе которого лежит медь. Вспомогательными металлами могут быть никель, цинк, олово, алюминий и другие. В этой статье мы разглядим виды, технологические признаки, хим. состав бронзы, также методы ее производства.

Систематизация

1. По хим составу этот металл принято разделять на две группы. 1-ая – это оловянные бронзы. В их олово является основным легирующим элементом. 2-ая – безоловянные. Ниже мы побеседуем об этом более тщательно.

2. По технологическим признакам бронзы принято разделять на деформируемые и литейные. 1-ые отлично обрабатываются под давлением. 2-ые применяются при фасонных отливках.

Этот металл по сопоставлению с латунью обладает еще наилучшими антифрикционными, механическими качествами, также коррозийной стойкостью. На самом деле, бронза — сплав меди и олова (как основного вспомогательного элемента). Никель и цинк тут не являются главными легирующими элементами, для этого употребляют такие составляющие, как алюминий, олово, марганец, кремний, свинец, железо, бериллий, хром, фосфор, магний, цирконий и другие.

Оловянные бронзы: литейные

Давайте разберемся, что представляет собой таковой металл. Оловянная бронза (фото, приведенное ниже, показывает литые детали) — это сплав, у которого жидкотекучесть ниже, чем у других видов. Но она имеет несущественную объемную усадку, что позволяет получать фасонные бронзовые отливки. Обозначенные характеристики обуславливают активное применение бронзы при литье антифрикционных деталей. Также рассматриваемый сплав используют при изготовлении арматуры, созданной для эксплуатации в аква среде (в том числе в морской воде) либо в водяном паре, в маслах и под высочайшим давлением. Есть и так именуемые неординарные литейные бронзы ответственного предназначения. Они употребляются в производстве подшипников, шестерен, втулок, частей насосов, малоуплотнительных колец. Такие детали созданы для работы в критериях высочайшего давления, при огромных скоростях и малых нагрузках.

Свинцовые бронзы

Этот подвид литейных оловянных сплавов применяется в изготовлении подшипников, сальников и фасонных отливок. Характеризуются такие бронзы низкими механическими качествами, вследствие чего в процессе производства подшипников и втулок их просто наносят на железную базу в виде очень узкого слоя. Сплавы же с завышенным содержанием олова имеют более высочайшие механические характеристики. Потому они могут употребляться без металлической базы.

Оловянные бронзы: деформируемые

Сплавы, обрабатываемые давлением, принято разделять на последующие группы: оловянно-фосфористые, оловянно-цинковые и оловянно-цинково-свинцовые. Они отыскали свое применение в целлюлозно-бумажной индустрии (из их делают сетки) и машиностроении (создание пружин, подшипников и деталей машин). Не считая того, эти материалы используются при изготовлении биметаллических изделий, прутьев, лент, полос, зубчатых колес, шестерен, втулок и прокладок высоконагруженных машин, трубок контрольно-измерительных устройств, манометрических пружин. В электротехнике обширное применение бронзы (деформируемой) разъясняется хорошими механическими качествами (вместе с высочайшими электронными чертами). Она применяется при изготовлении токоведущих пружин, штепсельных разъемов, контактов. В хим индустрии из оловянных бронз создают пружинную проволоку, в четкой механике – арматуру, в картонной индустрии – шаберы, в авто и автотракторной – втулки и подшипники.

Эти сплавы могут поставляться в особо жестком, жестком, полутвердом и мягеньком (отожженном) состоянии. Оловянные бронзы обычно обрабатываются прохладными (способом прокатки либо волочением). Жаркий металл подвергается только прессованию. Под давлением бронза отлично обрабатывается как в прохладном, так и в жарком виде.

Бериллиевая бронза

Это сплав, относящийся к группе дисперсионно-твердеющих металлов. Он обладает высочайшими механическими, физическими и упругими качествами. Бериллиевая бронза отличается высочайшим уровнем жаропрочности, коррозионной стойкости и повторяющейся прочности. Она устойчива к низкой температуре, не магнитится и не дает искрений при ударах. Закалка бериллиевых бронз осуществляется при температурах 750-790 градусов по Цельсию. Добавка кобальта, железа и никеля содействует при термообработке замедлению скорости фазовых перевоплощений, это значительно упрощает технологию старения и закалки. Не считая того, добавление никеля содействует увеличению температуры рекристаллизации, а марганец может поменять, пусть и не полностью, дорогостоящий бериллий. Обозначенные выше свойства бронзы позволяют использовать этот сплав при изготовлении пружин, пружинящих деталей, также мембран в часовой индустрии.

Сплав меди с марганцем

Такая бронза отличается особенными высочайшими механическими свойствами. Она обрабатывается давлением, как в прохладном, таки в жарком состоянии. Данный металл характеризуется завышенной жаропрочностью, также коррозионной стойкостью. Сплав меди с добавлением марганца отыскал обширное применение в топочной арматуре.

Кремниевая бронза

Это сплав, в состав которого заходит никель, пореже — марганец. Таковой металл отличается сверхвысокими механическими, антифрикционными и упругими качествами. При всем этом кремниевая бронза не теряет собственной пластичности в критериях низкой температуры. Сплав отлично паяется, обрабатывается давлением и при больших, и при низких температурах. Рассматриваемый металл не магнитится, не искрит при ударах. Этим разъясняется обширное применение бронзы (кремниевой) в морском кораблестроении при изготовлении антифрикционных деталей, подшипников, пружин, решеток, испарителей, сеток и направляющих втулок.

Литейные безоловянные сплавы

Данный вид бронз характеризуется неплохими коррозионными, антифрикционными качествами, также высочайшей прочностью. Они употребляются для производства деталей, которые эксплуатируются в особо томных критериях. Это, к примеру, зубчатые колеса, клапаны, втулки, шестерни для массивных турбин и кранов, черви, которые работают в спарке с упрочненными железными деталями, подшипники, работающие в критериях высочайшего давления и при ударных нагрузках.

Как сделать бронзу?

Изготовка этого металла нужно проводить в особых печах, используемых для выплавки медных сплавов. Шихту для бронзы можно составить из новых металлов либо же с добавлением вторичных отходов. Процесс плавки обычно производят под слоем флюса либо древесного угля.

Процесс с внедрением шихты из новых металлов происходит в определенной последовательности. Поначалу в очень нагретую печь загружается нужное количество флюса либо древесного угля. Потом туда помещают медь. Дождавшись ее расплавления, увеличивают температуру нагрева до 1170 градусов. После чего расплав нужно раскислить, зачем добавляют фосфористую медь. Этот процесс можно проводить в два приема: конкретно в печи, а потом в ковше. В таком случае добавка вводится в равных пропорциях. Дальше в расплав добавляют нагретые до 120 градусов нужные легирующие элементы. Тугоплавкие составляющие следует вводить в виде лигатур. Дальше расплавленная бронза (фото, приведенное ниже, показывает процесс выплавки) перемешивается до полного растворения всех добавленных веществ и греется до данной температуры. При выдаче приобретенного сплава из печи, перед разливкой, его нужно совсем раскислить остатком (50%) фосфористой меди. Это делается для высвобождения бронзы от окислов и увеличения жидкотекучести расплава.

Выплавка на базе обратных материалов

Для того чтоб сделать бронзу с внедрением вторичных металлов и отходов, плавку следует создавать в последующем порядке. Поначалу расплавляют медь и раскисляют ее фосфористыми добавками. Потом добавляют в расплав обратные материалы. После чего дожидаются полного расплавления металлов и вводят легирующие элементы в соответственной последовательности. В этом случае, если шихта состоит из малого количества незапятанной меди, следует поначалу расплавлять обратные металлы, а потом добавлять медь и легирующие элементы. Плавка проводится под слоем флюса либо древесного угля.

После расплавления шихты и нагрева ее до требуемой температуры проводится окончательное раскисление консистенции фосфористой медью. Дальше расплав накрывают сверху прокаленным углем или просушенным флюсом. Расход последнего составляет 2-3 процента от массы металла. Подогретый расплав выдерживается 20-30 минут, временами помешивается, а потом с его поверхности удаляется выделенный шлак. Все, бронза готова для литья. Для наилучшего снятия шлака в ковш можно добавить кварцевый песок, который сгущает его. Чтоб найти, готова ли бронза для разливки в формы, проводится особая технологическая проба. Излом такового эталона должен быть однородным и незапятнанным.

Дюралевая бронза

Это сплав меди и алюминия в качестве легирующего элемента. Процесс плавки данного металла значительно отличается от приведенных выше, что разъясняется хим особенностями вспомогательного компонента. Разглядим, как сделать бронзу с внедрением дюралевых легирующих компонент. При изготовлении этого вида сплава с внедрением обратных материалов в шихте операцию по раскислению фосфористыми компонентами не используют. Это разъясняется тем, что фосфор характеризуется наименьшим сродством к молекулам кислорода, чем алюминий. Также необходимо знать, что данный вид бронзы очень чувствителен к перегревам, потому температура не должна превосходить 1200 градусов. В перегретом же состоянии алюминий окисляется, и бронзовый сплав насыщается газами. Не считая того, окись, образованная при плавке такового вида бронзы, не восстанавливается методом прибавления раскислителей, и ее очень тяжело удалить из расплава. Окисная пленка имеет очень высшую температуру плавления, что значительно понижает жидкотекучесть бронзы и вызывает брак. Плавка проводится очень активно, на верхних границах температур нагрева. Не считая того, не следует задерживать готовый расплав в печи. При плавке дюралевой бронзы в качестве покрывающего слоя рекомендуется использовать флюс, который состоит на 50% из кальцинированной соды и на 50% из криолита.

Готовый расплав перед разливкой по формам рафинируют методом введения в него хлористого марганца или хлористого цинка (0,2-0,4% от общей массы шихты). После этой процедуры сплав следует выдержать 5 минут до полного прекращения газовыделения. После этого смесь доводят до требуемой температуры и разливают в формы.

С целью предупреждения ликвации в расплав бронзы с высочайшим содержанием свинцовых примесей (50-60%) рекомендуется добавлять 2-2,3% никеля в виде медноникелевых лигатур. Либо же в качестве флюсов нужно использовать сернокислую соль щелочных металлов. Никель, серебро, марганец, если они входят в состав бронзы, следует вводить в расплав до процедуры присадки олова. Не считая того, для улучшения свойства получаемого сплава ее время от времени видоизменят малозначительными добавками на базе тугоплавких металлов.