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: СиБериллиевые 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.