| 
 
 
Оловянные бронзы 
Оловянными бронзами называют
сплавы меди с оловом (рис. 1), а также более сложные медно-оловянные сплавы с
добавками фосфора, цинка, свинца, никеля и других элементов. Химический состав
оловянных бронз приведен в табл. 1. 
  
Рис. 1. Диаграмма состояния системы 
Cu-Sn 
| 
Химический состав оловянных бронз (ГОСТ 5017-2006) (массовая
доля, %) | 
 
| 
Марка | 
Предел содержания элементов | 
Элемент | 
Сумма прочих элементов | 
 
| 
Cu | 
Al | 
Bi | 
Fe | 
Ni | 
Р | 
Pb | 
Sb | 
Si | 
Sn | 
Zn | 
 
| 
БрОФ8-0,3 | 
мин. | 
ост. | 
- | 
- | 
- | 
- | 
0,26 | 
- | 
- | 
- | 
7,5 | 
- | 
- | 
 
| 
макс. | 
- | 
0,002 | 
0,002 | 
0,02 | 
0,2 | 
0,35 | 
0,02 | 
0,002 | 
0,002 | 
8,5 | 
0,3 | 
0,1 | 
 
| 
БрОФ7-0,2 | 
мин. | 
ост. | 
- | 
- | 
- | 
- | 
0,1 | 
- | 
- | 
- | 
7 | 
- | 
- | 
 
| 
макс. | 
- | 
0,002 | 
0,002 | 
0,05 | 
0,2 | 
0,25 | 
0,02 | 
0,002 | 
0,005 | 
8 | 
0,3 | 
0,1 | 
 
| 
БрОФ6,5-0,4 | 
мин. | 
ост. | 
- | 
- | 
- | 
- | 
0,26 | 
- | 
- | 
- | 
6 | 
- | 
- | 
 
| 
макс. | 
- | 
0,002 | 
0,002 | 
0,02 | 
0,2 | 
0,4 | 
0,02 | 
0,002 | 
0,005 | 
7 | 
0,3 | 
0,1 | 
 
| 
БрОФ6,5-0,15 | 
мин. | 
ост. | 
- | 
- | 
- | 
- | 
0,1 | 
- | 
- | 
- | 
6 | 
0,3 | 
- | 
 
| 
макс. | 
- | 
0,002 | 
0,002 | 
0,05 | 
0,2 | 
0,25 | 
0,02 | 
0,002 | 
0,002 | 
7 | 
- | 
0,1 | 
 
| 
БрОФ4-0,25 | 
мин. | 
ост. | 
- | 
- | 
- | 
- | 
0,2 | 
- | 
- | 
- | 
3,5 | 
0,3 | 
- | 
 
| 
макс. | 
- | 
0,002 | 
0,002 | 
0,02 | 
0,2 | 
0,3 | 
0,02 | 
0,002 | 
0,002 | 
4 | 
- | 
0,1 | 
 
| 
БрОФ2-0,25 | 
мин. | 
ост. | 
- | 
- | 
- | 
- | 
0,02 | 
- | 
- | 
- | 
1 | 
0,3 | 
- | 
 
| 
макс. | 
- | 
- | 
- | 
0,05 | 
0,2 | 
0,3 | 
0,03 | 
- | 
- | 
2,5 | 
- | 
0,3 | 
 
| 
БрОЦ4-3 | 
мин. | 
ост. | 
- | 
- | 
- | 
- | 
- | 
- | 
- | 
- | 
3,5 | 
2,7 | 
- | 
 
| 
макс. | 
- | 
0,002 | 
0,002 | 
0,05 | 
0,3 | 
0,03 | 
0,02 | 
0,002 | 
0,005 | 
4 | 
3,3 | 
0,2 | 
 
| 
БрОЦС4-4-2,5 | 
мин. | 
ост. | 
- | 
- | 
- | 
- | 
- | 
1,5 | 
- | 
- | 
3 | 
3 | 
- | 
 
| 
макс. | 
- | 
0,002 | 
0,002 | 
0,05 | 
0,3 | 
0,03 | 
3,5 | 
0,002 | 
- | 
5 | 
5 | 
0,2 | 
 
| 
БрОЦС4-4-4 | 
мин. | 
ост. | 
- | 
- | 
- | 
- | 
- | 
3,5 | 
- | 
- | 
3 | 
3 | 
- | 
 
| 
макс. | 
- | 
0,002 | 
0,002 | 
0,05 | 
0,3 | 
0,03 | 
4,5 | 
0,002 | 
- | 
5 | 
5 | 
0,2 | 
 
| 
Примечания: | 
 
| 
1.    В бронзе марки БрС)Ф6,5-0,15 допускается массовая доля
олова до 7,5%. | 
 
| 
2.    В бронзе марки БрОЦ4-3 допускается массовая доля титана не
более 0,12% за счет массовой доли меди, которая не учитывается в
общей сумме прочих элементов. | 
 
| 
3.    В сплавах, применяемых для изготовления изделий с
антимагнитными свойствами, допускается массовая доля железа не
более 0,02%. К обозначению марок добавляется буква А. | 
 
| 
4.    Массовые доли примесей серы и магния допускаются не более
0,007% каждой. | 
 
| 
5.    Знак «—», поставленный одновременно для верхнего и нижнего
пределов массовой доли элемента, обозначает, что данный элемент
не нормируется и определяется только по требованию потребителя и
в этом случае содержание данной примеси включается в обшую сумму
прочих элементов. | 
 
| 
6.    Примесью следует считать элемент, у которого указан только
максимальный предел его содержания. | 
 
| 
7.    Примеси, не указанные в настоящей таблице, учитываются в
общей сумме прочих элементов. | 
 
 
  
Механические свойства 
 С увеличением содержания
олова возрастает прочность и твердость оловянных бронз; при этом понижается
пластичность и ударная вязкость (рис. 2).  
  
Рис. 1. 
Влияние содержания олова на механические свойства оловянных
бронз 
  
Временное сопротивление достигает
максимальных значений при 10…12% 
Sn.
Твердость и предел текучести увеличиваются и при большем содержании олова,
однако при этом относительное удлиннение и ударная вязкость уменьшаются.
Оловянные бронзы с содержанием до до 10% 
Sn
(см. табл. 1) с добавками фосфора, цинка или свинца могут пластически
деформироваться.  
Легирующие элементы в оловянных бронзах 
 Фосфор
считается легирующим элементом, если его содержание в оловянной бронзе превышает
0,1%. 
Введение фосфора в оловянные
бронзы преследует несколько целей. Во-первых, он раскисляет медь. В
нераскисленных оловянных бронзах кислород может присутствовать в виде оксида
SnО2.
Это очень твердое и хрупкое соединение резко снижает технологические и
эксплуатационные свойства оловянных бронз. Во-вторых, фосфор повышает
прочностные свойства. В бронзах с небольшим количеством олова фосфор повышает
сопротивление износу из-за появления в структуре твердых дисперсных частичек
фосфида меди 
Cu3Р.
Однако фосфор ухудшает технологическую пластичность оловянных бронз, поэтому в
деформируемых сплавах его содержание должно быть строго регламентировано. 
Оловянные бронзы при содержании
фосфора 0,5% и более легко разрушаются при горячем деформировании из-за
расплавления фосфидной эвтектики (α+
Cu3Р);
максимальное содержание фосфора в оловянных бронзах, обрабатываемых давлением,
составляет 0,4% (см. табл. 1). При таком содержании фосфора деформируемые
оловянные бронзы обладают оптимальными механическими свойствами, имеют
повышенные значения модуля нормальной упругости и предела упругости, а также
высокое сопротивление усталостному разрушению. 
Оловянно-фосфористые бронзы Бр0Ф6,5-0,15, Бр0Ф6,5-0,4,
Бр0Ф7-0,2 и Бр0Ф8-0,3 близки по химическому составу, отличаются высокими
механическими, антикоррозионными и антифрикционными свойствами. 
Бронза Бр0Ф6,5-0,15 обладает после
деформации высокой прочностью и упругостью и применяется для изготовления
пружинящих деталей приборов. Бронзу БрОФ6,5-0,4, учитывая высокую
износостойкость, применяют для изготовления сеток в целлюлозно-бумажной
промышленности. Бронза Бр0Ф7-0,2 имеет высокие механические свойства при
комнатной и повышенных температурах и, в основном, применяется в виде
прессованных прутков. 
 Износостойкость бронзы можно
повысить путем холодной деформации Бронза БрОФ8-0,3 по совокупности прочностных
свойств и износостойкости превосходит бронзу БрОФ7-0,2. 
Для
повышения прочностных свойств оловянные бронзы, не содержащие фосфора, легируют
цинком в больших
количествах, но в пределах его растворимости в 
α-фазе. 
Бронза БрОЦ4-3 отличается хорошими
механическими     коррозионными свойствами; ее применяют в электротехнической  промышленности,
машиностроении, приборостроении и точной механике для изготовления пружин,
арматуры и других деталей. Бронза хорошо деформируется в горячем и в состоянии. 
В оловянные бронзы цинк часто
вводят совместно со 
свинцом
(см. табл. 1).
Свинец практически нерастворим в оловянных бронзах в твердом состоянии.
Структура оловянно-цинково-свинцовых бронз БрОЦС4-4-2,5 и БрОЦС4-4-4 состоит из
кристаллов 
α-твердого
раствора и включений свинца. Свинец улучшает антифрикционные свойства и повышает
обрабатываемость резанием оловянных бронз. Однако механические свойства
оловянных бронз под влиянием свинца заметно понижаются. 
Бронзы БрОЦС4-4-2,5 и БрОЦС4-4-4,
содержащие свинец, обрабатывают давлением только в холодном состоянии, так как
из-за присутствия в структуре этих сплавов легкоплавкой эвтектики, состоящей
практически из чистого свинца, горячая обработка давлением невозможна. Эти
бронзы имеют высокие антифрикционные свойства, коррозионностойки, хорошо
обрабатываются резанием; из них изготавливают ленты и полосы, а также применяют
в качестве прокладок в подшипниках и втулках. 
Важным легирующим элементом в
оловянных бронзах является 
никель, повышающий
прочностные свойства, пластичность и деформируемость оловянных бронз, их
коррозионную стойкость, измельчающий зерно из-за образования интерметаллидов
Ni3Sn2
и 
Ni3Sn.
Эти фазы имеют переменную, резко уменьшающуюся с понижением температуры
растворимость в 
α-твердом
растворе, поэтому оловянные бронзы с никелем термически упрочняются закалкой и
старением. 
Важным показателем деформируемых
оловянных бронз является высокая усталостная прочность в коррозионных средах.
Усталостная прочность растет при увеличении содержания олова до 4%, а далее
увеличивается в меньшей степени. 
Термическая обработка. 
 Гомогенизационный,
промежуточный и окончательный отжиги являются основными видами термической
обработки оловянных бронз с целью повышения их пластичности. Температуры горячей
деформации и отжига деформируемых оловянных бронз приведены в табл. 2. 
| 
 
Табл. 2. Технологические свойства и температуры
обработки оловянных бронз  | 
 
| 
Марка | 
Обрабатываемость резанием2,
% | 
Жидкотекучсть, мм | 
Линейная  усадка, % | 
Температура, °С | 
 
| 
литья | 
горячей деформации | 
отжига | 
 
| 
БрОФ4-0,25 | 
20 | 
— | 
1,4 | 
1250…1300 | 
700… 850 | 
600…650 | 
 
| 
БрОФ6,5-0,15 | 
20 | 
— | 
— | 
1150…1250 | 
750… 850 | 
600…700 | 
 
| 
БрОФ6,5-0,4 | 
20 | 
1170 | 
1,45 | 
1150…1250 | 
750…770 | 
600…700 | 
 
| 
Бр0ф7-0,2 | 
16 | 
— | 
— | 
1170…1250 | 
750…800 | 
600…720 | 
 
| 
БрОФ8-0,3 | 
— | 
— | 
— | 
1150…1250 | 
680…750 | 
600…720 | 
 
| 
БрОЦ4-3 | 
20 | 
200 | 
1,45 | 
1200…1250 | 
750…850 | 
600…700 | 
 
| 
БрОЦС4-4-2,51 | 
90 | 
200 | 
1,49 | 
1150…1200 | 
— | 
500…600 | 
 
| 
БрОЦС4-4-4 | 
90 | 
250 | 
— | 
1150…1200 | 
— | 
600…700 | 
 
| 
1 Обрабатывается давлением только
в холодном состоянии с деформацией 30%. | 
 
| 
2В %
по отношению к обрабатываемости резанием латуни ЛC63-3. | 
 
 
 
Оловянные бронзы являются сплавами
меди, которые для получения качественной деформированной продукции нуждаются в
проведении гомогенизационного отжига. В сплавах системы 
Cu—Sn
из-за большого интервала кристаллизации (см. рис. 1) составы жидкой и твердой
фаз значительно отличают ся друг от друга, что способствует дендритной ликвации.
Последующий нагрев слитков под горячую обработку давлением и пластическая
деформация не могут полностью устранить химическую неоднородность твердого
раствора в оловянных бронзах. 
В 
результате
гомогенизационного отжига оловянных бронз повышается однородность их структуры;
неравновесные интерметаллидные фазы растворяются в твердом растворе,
выравнивается химический состав по сечению кристаллитов в слитке.
Гомогенизационный отжиг слитков из оловянных бронз проводят при температурах
700…750°С с последующим быстрым охлаждением. Температура и время отжига должны
быть достаточными для устранения последствий ликвации. Промежуточный и
окончательный отжиги при холодной обработке давлением проводят при температурах
500…650°С; при этом полностью устраняется наклеп, вызванный холодной
пластической деформацией оловянных бронз (рис. 3). 
  
  
Коррозионные свойства. 
 Оловянные бронзы обладают
хорошей коррозионной стойкостью; скорость коррозии бронз, содержащих 5…8%
Sn,
не превышает 0,002 мм/год. 
В морской воде оловянные бронзы
более коррозионностойки, чем медь и латуни, при этом стойкость бронз повышается
с увеличением содержания олова. Никель также повышает коррозионную стойкость
оловянных бронз в морской воде, а свинец при высоком содержании — понижает. 
Скорость коррозии в морской воде
деформируемых оловянных  и некоторых литейных бронз оставляет(мм/год): 
  
| 
 
БрО10Ф1…..… 0,016  | 
 
БрОФ6,5-4…….. 0,04  | 
 
| 
 
БрО10Ц2…….. 0,018  | 
 
БрОФ4-0,25…… 0,016  | 
 
| 
 
БрО6Ц3Н3…… 0,005  | 
 
БрОЦ4-3………… 0,022  | 
 
| 
 
БрО6Ц6С3…… 0,028  | 
 
БрОЦ4-4-2,5…. 0,016  | 
 
 
 
 Оловянные бронзы неустойчивы в
среде минеральных кислот, щелочей, аммиака, цианидов, железистых и сернистых
соединений кислых рудничных вод. Из минеральных наибольшее влияние на оловянные
бронзы оказывают соляная и азотные кислоты; серная в этом отношении является
менее агрессивной. Однако скорость коррозии оловянных бронз под действием серной
кислоты увеличивается в присутствии окислителей (К2Cr2О7,
Fe2(S04)3
и др.). В присутствии ингибиторов, например, 0,05% бензиотиоцианита, скорость
коррозии оловянных бронз уменьшается в 10…15 раз. 
Физические, механические и
технологические свойства деформированных оловянных бронз приведены в табл. 2 -
6. Области применения продукции из оловянных бронз приведены в табл. 7. 
  
| 
Табл. 3. Физические свойства оловянных бронз, обрабатываемых
давлением | 
 
| 
Марка | 
Температура плавления, °С | 
Плотность γ, кг/м3 | 
Удельное электросопротивление ρ*106,
Ом*м | 
Теплопроводность λ, Вт/(м*К) | 
Удельная теплоемкость сp,
Дж/(кгК) | 
Температурный коэффициент линейного расширения α*106,
К-1 | 
 
| 
БрОФ4-0,25 | 
1080 | 
8900 | 
0,091 | 
83,6 | 
— | 
17,6 | 
 
| 
БрОФ6,5-0,15 | 
995 | 
8850 | 
0,123 | 
71 | 
377 | 
17,8 | 
 
| 
БрОФ6,5-0,4 | 
955 | 
8850 | 
0,176 | 
67 | 
377 | 
17,1 | 
 
| 
Бр0ф7-0,2 | 
950 | 
8750 | 
0,17 | 
65,8 | 
377 | 
17 | 
 
| 
БрОФ8-0,3 | 
880 | 
8700 | 
0,175 | 
63 | 
377 | 
17 | 
 
| 
БрОЦ4-3 | 
1045 | 
8800 | 
0,087 | 
83,5 | 
— | 
18 | 
 
| 
БрОЦС4-4-2,5 | 
1018 | 
8900 | 
0,09 | 
70,7 | 
377 | 
18,2 | 
 
| 
БрОЦС4-4-4 | 
1015 | 
9100 | 
0,11 | 
67 | 
— | 
18,1 | 
 
 
 
  
| 
Табл. 4. Полосы и ленты холоднокатаные из оловянных бронз.
Механические свойства | 
 
| 
Продукция, ГОСТ | 
Марка | 
Состояние поставки | 
Толщина, мм | 
Временное сопротивление σb,
МПа | 
Относительное удлинение δ10,% | 
 
| 
  | 
В пределах или не менее | 
 
| 
Полосы и ленты из оловянно-фосфористой оловянно-цинковой бронзы,
ГОСТ 1761-92 | 
БрОФ6,5-0,15 | 
мягкое | 
менее 0,5 | 
290 | 
35 | 
 
| 
0,5 и более | 
38 | 
 
| 
полутвердое | 
менее 0,5 | 
440…570 | 
8 | 
 
| 
0,5 и более | 
10 | 
 
| 
твердое | 
менее 0,5 | 
570…740 | 
3 | 
 
| 
0,5 и более | 
5 | 
 
| 
особотвердое | 
менее 0,5 | 
740 | 
— | 
 
| 
0,5 и более | 
— | 
 
| 
БрОЦ4-3 | 
мягкое | 
менее 0,5 | 
290 | 
35 | 
 
| 
0,5 и более | 
38 | 
 
| 
полутвердое | 
менее 0,5 | 
350…540 | 
4 | 
 
| 
0,5 и более | 
8 | 
 
| 
твердое | 
менее 0,5 | 
540…690 | 
2 | 
 
| 
0,5 и более | 
4 | 
 
| 
особотвердое | 
менее 0,5 | 
660 | 
— | 
 
| 
0,5 и более | 
— | 
 
| 
Ленты и полосы из оловянно-цинковосвинцовой бронзы, ГОСТ 15885-77 | 
БрОЦС4-4-2,5 | 
мягкое | 
от 0,50 до 3,00 | 
290 | 
35 | 
 
| 
полутвердое | 
  | 
390…490 | 
10 | 
 
| 
твердое | 
  | 
540 | 
5 | 
 
| 
Примечание: твердость продукции не регламентируется. | 
  | 
  | 
 
 
 
  
| 
Табл. 5. Прутки и проволока из оловянных бронз. Механические
свойства | 
 
| 
Продукция, ГОСТ | 
Марка | 
Изгот. | 
Сост. пост. | 
Диаметр, мм | 
Временное сопротивление σb, МПа | 
Относительное улиннение δ10,% | 
НВ | 
 
| 
Не менее | 
 
| 
Прутки из оловянноцинковой бронзы, ГОСТ 6511-60 | 
БрОЦ4-3 | 
Т | 
— | 
от 5 до 12 вкл. | 
430 | 
10 | 
— | 
 
| 
от 13 до 25 вкл. | 
370 | 
12 | 
— | 
 
| 
от 26 до 35 вкл. | 
330 | 
14 | 
— | 
 
| 
от 36 до 40 вкл. | 
310 | 
16 | 
— | 
 
| 
Пр | 
— | 
от 42 до 120 вкл. | 
270 | 
25 | 
— | 
 
| 
Прутки из оловяннофосфористой бронзы, ГОСТ 10025-78 | 
БрОФ6,5-0,15 | 
Т, ХК | 
м | 
от 5 до 20 вкл. | 
350 | 
40 | 
70 | 
 
| 
пт | 
390 | 
18 | 
120 | 
 
| 
Тв | 
470 | 
12 | 
140 | 
 
| 
ОТ | 
550 | 
6 | 
150 | 
 
| 
Пр | 
— | 
от 100 до 110 вкл. | 
340 | 
55 | 
70 | 
 
| 
Бр0ф7-0,2 | 
Т, ХК | 
М | 
от 16 до 40 вкл. | 
390 | 
40 | 
80 | 
 
| 
ПТ | 
440 | 
15 | 
130 | 
 
| 
Тв | 
520 | 
10 | 
150 | 
 
| 
ОТ | 
570 | 
6 | 
180 | 
 
| 
Пр | 
— | 
от 40 до 95 вкл. | 
360 | 
55 | 
70 | 
 
| 
Проволока из оловянно- цинковой бронзы, ГОСТ 5221-77 | 
БрОЦ4-3 | 
ХД, Т | 
Тв | 
от 0,1 до 2,5 вкл. | 
880 | 
0,5 | 
— | 
 
| 
св. 2,5 до 4,0 вкл. | 
830 | 
1 | 
— | 
 
| 
св. 4,0 до 8,0 вкл. | 
814 | 
1 | 
— | 
 
| 
св. 8,0 до 12,0 вкл. | 
765 | 
2 | 
— | 
 
| 
Условные обозначения: | 
  | 
 
| 
Т — тянутые; Пр - прессованные; ХК - холоднокатаные; ХД -
холоднодеформированные;    М — мягкое; ПТ — полутвердое; Тв -
твердое | 
 
 
 
  
| 
Табл. 6. Трубы тянутые из оловянных бронз. Механические свойства | 
 
| 
Продукция, ГОСТ | 
Марка | 
Размеры, мм | 
Временное сопротивление σb, МПа | 
Относительное улиннение δ10,% | 
 
| 
Диаметр | 
Толщина стенки | 
Не менее | 
 
| 
Трубы манометрические из оловянно-фосфористой бронзы, ГОСТ 2622-75 | 
БрОФ 4-0,25 | 
от 8,0 до 22,0 вкл. | 
от 0,20 до 1,60 вкл. | 
490 | 
3 | 
 
| 
Примечание: твердость продукции не регламентируется. | 
 
 
 
  
| 
Табл. 7. Области применения продукции из оловянных бронз | 
 
| 
Марка | 
Продукция и области применения | 
 
| 
БрОФ2-0,25 | 
листы, лента, проволока, ленты для гибких шлангов, токопроводящие
детали, винты, присадочный материал для сварки | 
 
| 
БрОФ4-0,25 | 
полосы, листы, трубки в аппаратостроении и для
контрольно-измерительных приборов, трубки манометров | 
 
| 
БрОФ6,5-0,15 | 
листы, полосы, прутки, мембраны, пружинные контакты, подшипниковые
детали, трубы заготовок для биметаллических сталебронзовых втулок | 
 
| 
БрОФ7-0,2 | 
прутки для различного назначения, детали, работающие на трение при
средних нагрузках и скоростях скольжения, шайбы антифрикционного
назначения, шестерни, зубчатые колеса | 
 
| 
БрОФ8,0-0,3 | 
проволока для сеток в целлюлозно-бумажной промышленности, пояски
поршневых колец | 
 
| 
БрОФб,5-0,4 | 
проволока для сеток в целлюлозно-бумажной промышленности, а также
для пружин; ленты и полосы для машиностроения | 
 
| 
БрОЦ4-3 | 
лента, полосы, прутки, проволока для пружин и аппаратуры химической
промышленности, контакты штепсельных разъемов | 
 
| 
БРОЦС4-4-2,5 | 
ленты и полосы для прокладок во втулках и подшипниках | 
 
| 
БРОЦС4-4-4 | 
ленты и полосы для прокладок во втулках и подшипниках, диски,
прокладки для автомобилей и тракторов | 
 
 
 
  
  
 |