главная страница    словари    ГОСТЫ И ТУ    свойства металлов    производители металлов    о проекте

медь  бронза  латунь  алюминий  титан  никель  кобальт  цинк  магний  олово  свинец  медно-никелевые сплавы  вольфрам   молибден   ниобий   тантал

Бериллиевая бронза

Бериллиевые бронзы (сплавы меди с бериллием) отличают вы­сокие прочностные свойства и предел упругости, релаксационная стойкость, высокие электро- и теплопроводность, сопротивление коррозии и коррозионной усталости. Бронзы не магнитны, не дают искру при ударе, они технологичны - хорошо деформируются и свариваются, мало склонны к хладноломкости и могут работать в интервале температур от —200 до +250°С.

Бериллиевые бронзы используют для изготовления плоских и витых пружин, упругих элементов в виде гофрированных мемб­ран, токоподводящих упругих деталей электрооборудования, пружинящих деталей электронных приборов и устройств и др. К недостаткам этих сплавов относят высокую стоимость и дефицитность бериллия, а также его токсичность.

Технологически необходимыми свойствами обладают сплавы, содержащие 2,0...2,5% Be (рис. 1).

Рис. 1. Влияние содержания бериллия на механические свойства медных славов после закалки с 780°С (1) и старения с 300°С (2)

 

Подпись: Си
Бериллиевые бронзы относятся к дисперсионно-твердеющим сплавам, причем эффект упрочнения при термической обработке у них достаточно большой.

Бронзы подвергают закалке и последующему старению. При этом существенным является выбор температуры нагрева под закалку (tзак), поскольку ее величина определяет полноту перевода легирующих элементов в твердый раствор и возможность его гомогенизации.

Диапазон температур нагрева под закалку для бериллиевых бронз составляет 760...800°С (табл. 1).

Табл.1. Технологические свойства и температура обработки бериллиевых, кремнистых и марганцевой бронз
Марка Лин. усадка,% Температура, °С
литья гор. деформ. отжига закалки стар.
БрБ2 1,8 1030...1060 700...800 760...780 320
БрБ2,5 1030... 1060 700...800 770...790 300
БрБНТ1,7 1030... 1060 700...800 755...775 300
БрБНТ1,9 1030... 1060 700...800 760...80 320
БрМц5 1,96 1110...1130 800...850 700...750
БрКН1-3 1,8 1170...1200 890...910 850 450
БрКМцЗ-1 1,6 1080...1100 800...850 2751
1 Низкотемпературный отжиг для повышения упругих характеристик и снятия остаточных напряжений.

 

Выше указанных температур бронзы нагревать не следует из-за опасности роста зерен и ухудшения служебных характеристик сплава. Нагрев под закалку ниже оптимальной температуры уменьшает пересыщение α-твердого раствора бериллием.

Важным параметром закалки бериллиевых бронз является скорость охлаждения, которое должно быть достаточно интенсивным, с целью исключения распада пересыщенного твердого раствора. Критическая скорость охлаждения у бериллиевых бронз составляет 30...60°С/с. Поэтому бериллиевые бронзы обычно закаливают в воде. Для уменьшения критической скорости охлаждения в бериллиевые бронзы вводят никель или кобальт. Добавки этих металлов приводят к повышению устойчивости переохлажденного α-твердого раствора в области температуры его наименьшей стабильности (примерно 500°С). Аналогичным образом на устойчивость твердого раствора влияют небольшие добавки магния. Важным достоинством бериллиевых бронз является их высокая пластичность при умеренной прочности в закаленном состоянии (табл. 2, 3). В этом состоянии они легко подвергаются операциям гибки, вытяжки и другим видам пластической деформации.

 

Табл. 2. Полосы и ленты холоднокатаные из бериллиевых и кремнисто-марганцевой бронз. Механические свойства
Продукция, ГОСТ Марка Сост. пост. Толщина, мм Временное сопротивление σb, МПа Относительное улиннение δ10,% HV
В пределах или не менее
Полосы и ленты из бериллиевой бронзы, ГОСТ 1789-70 БрБ2 М1 менее 0,15 130
от 0,15 до 0,25 вкл. 390…590 20 130
более 0,25 30 130
БрБНТ1,9 менее 0,15 120
от 0,15 до 0,25 вкл. 390…590 20 120
более 0,25 30 120
БрБ2 Тв2 менее 0,15 170
от 0,15 до 0,25 вкл. 590...880 170
более 0,25 640...930 2,5 170
БрНТ1,9 менее 0,15 160
от 0,15 до 0,25 вкл. 590…880 160
более 0,25 640…930 2,5 160
БрБНТ1,7 М менее 0,15 150
от 0,15 до 0,25 вкл. 590…930 150
более 0,25 2,5 150
Полосы и ленты из кремнисто­марганцевой бронзы, ГОСТ 4748-92 БрКМц3-1 М от 0,10 до 0,15 вкл. 350
св. 0,15 до 0,45 вкл. 28
более 0,50 35
Полосы и ленты из кремнисто- марганцевой бронзы, ГОСТ 4748-92 БрКМц3-1 ПТ от U, 10 до 0,15 вкл. 470...590  
св. 0,15 до 0,45 вкл. 5
от 0,50 и более 10
Тв от 0,10 до 0,15 вкл. 590…760
св. 0,15 до 0,45 вкл. 2
более 0,50 5
ОТ более 0,10 760
Примечания:
1 после закалки; 2 — деформированное после закалки на 30...40%.
Условные обозначения:
М — мягкое; ПТ - полутвердое; Тв — твердое; ОТ — особотвердое.

 

Табл. 3. Прутки и проволока из бериллиевой, кремнистой и кремнисто-марганцевой бронз. Механические свойства
Продукция, ГОСТ Марка Изгот. Сост. пост. Диаметр, мм Временное сопротивление σb, МПа Относительное улиннение δ10,%
В пределах или не менее
Прутки из бериллиевой бронзы, ГОСТ 15835-70 БрБ2 Т М1 от 5,0 до 40,0 вкл. 390…590 δ5, % ≥ 25
Тв2 от 5,0 до 15,0 вкл. 740…980 δ5, % ≥ 1,0
от 16,0 до 40,0 вкл. 640…880 δ5, % ≥ 1,0
Пр   от 42 до 100 вкл. 440 20
Проволока из бериллиевой бронзы, ГОСТ 15834-77 БрБ2 ХД М от 0,06 до 0,08 вкл. 343…686 15...60
от 0,10 до 0,50 вкл. 392…637 20...60
от 0,55 до 1 ,00 вкл. 392…637 20...60
от 1,10 до 5,00 вкл. 392…637 25...60
от 5,50 до 12,00 вкл. 392…588 30...60
Тв от 0,06 до 0,08 вкл. 931…1372
от 0,10 до 0,50 вкл. 931…1372
от 0,55 до 1,00 вкл. 833…1274
от 1,10 до 5,00 вкл. 735…1176
от 5,50 до 12,00 вкл. 735…1078
Прутки бронзовые, ГОСТ 1628-78 БрКМц3-1 Т Тв от 5 до 12 вкл. 490 10
от 13 до 40 вкл. 490 15
ПК от 30 до 100 вкл. 390 15
Пр от 30 до 100 вкл. 340 20
БрКН1-3 Пр от 20 до 80 вкл. 490 10
Проволока из кремнисто­марганцевой бронзы, ГОСТ 5222-72 БрКМц3-1 ХД Тв от 0,1 до 1,0 вкл. 880
от 1,1 до 2,6 вкл. 880 0,5
от 2,8 до 4,2 вкл. 830 1
от 4,5 до 8,0 вкл. 810 1,5
от 8,5 до 10,0 вкл. 760 2
Примечание: 1 после закалки; 2 холоднодеформированное после закалки.
Условные обозначения:    
Т — тянутые; Пр — прессованные; ПК — прокатанные; ХД — холоднодеформируемые; М — мягкое; Тв — твердое

 

Температурный режим старения зависит от требуемого сочетания свойств изделия и находится в интервале температур 300...350°С.

При старении бериллиевых бронз распад α-раствора характеризуется сложностью форм фазовых переходов. Превращение проходит через ряд метастабильных состояний, последовательность которых зависит от температуры изотермической выдержки.

После дисперсионного твердения при старении готовые детали приобретают высокие упругие свойства: предел упругости достигает 750...770 МПа, предел выносливости - 250...290 МПа (на базе 1*108 циклов), твердость — 350...400 HV. Электропроводность бериллиевых бронз составляет 10...20% от электропроводности меди (табл. 4). Бериллиевые бронзы хорошо свариваются и паяются.

Табл. 4. Физические свойства бериллиевых, кремнистых и марганцевой бронз
Марка Температура плавления (ликвидус), °С Свойства
Плотность γ, кг/м3 Удельное электросопротивление ρ*106, Ом*м Теплопроводность λ, Вт/(м*К) Удельная теплоемкость сp, Дж/(кг*К) Температурный коэффициент линейного расширения α*106, К-1
БрБ2 955 8250 0,0751; 0,102 104,51; 83,22; 75,33 419 16,6
БрБНТ1,9 960 8310 0,09 100 419 16,5
БрБНТ1,7 965 8320 0,09 97 419 17
БрКН1-3 1050 8600 0,046 104 377 18
БрКМцЗ-1 1025 8400 0,15 79 402 16,8...20,0
БрМц5 1047 8600 0,164 42 377 20,4
1 После закалки и старения; 2 после закалки; 3 после деформации.

 

Обработка резанием после дисперсионного твердения и термообработки не вызывает затруднений.

Бериллиевые бронзы часто подвергают низкотемпературной термомеханической обработке (НТМО), которая заключается в применении пластической деформации между операциями закалки и старения. В этом случае деформация закаленного сплава обеспечивает равномерный распад по всему объему твердого раствора при старении и получение высоких упругих характеристик.

Сведения о механических и физических свойствах продукции из бериллиевых бронз — см. табл. 2-4

Для улучшения свойств бериллиевые бронзы дополнительно легируют небольшими добавками кобальта, никеля, титана, магния, бора, а также редкоземельными металлами.