Медные сплавы

Для деталей машин используют сплавы меди с цинком , оловом, алюми-
нием, кремнием и др. (а не чистую медь) 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 термической обработки, и их механические свойства и
износостойкость определяются химическим составом и его влиянием на струк-
туру. Модуль упругости медных сплавов (900-12000 кгс/мм^2 ниже , чем у
стали).
Основное преимущество медных сплавов - низкий коэффициент трения
(что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения), со-
четающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойко-
стью против коррозии в ряде агрессивных сред и хорошей электропроводно-
стью.
Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных
сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведе-
ние в условиях коррозии зависят от состава сплавов , a следовательно, от струк-
туры. Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у однофазных.

Марки медных сплавов.

Марки обозначаются следующим образом.
Первые буквы в марке означают: Л - латунь и Бр. - бронза.
Буквы, следующие за 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. Порядок расположения цифр, принятый для латуней, 
отличается от порядка, принятого для бронз.
 	В марках латуни первые две цифры (после буквы) указывают
содержание основного компонента - меди. Остальные цифры, отделяемые друг
от друга через тире, указывают среднее содержание легирующих элементов.
Эти цифры расположены в том же порядке, как и буквы, указывающие
присутствие в сплаве того или иного элемента. Таким образом содержание
цинка в наименовании марки латуни не указывается  и определяется по
разности. Например, Л86 означает латунь с 68% Cu  (в среднем) и не имеющую
других  легирующих элементов, кроме цинка; его содержание составляет (по
разности) 32%. ЛАЖ 60-1-1 означает латунь с 60% Cu , легированную
алюминием  (А) в количестве 1% , с железом (Ж) в количестве 3% и марганцем
(Мц) в количестве 1%. Содержание цинка (в среднем) определяется вычетом из
100% суммы процентов содержания меди, алюминия, железа и марганца.
 	В марках бронзы (как и в сталях) содержание основного компонента -
меди - не указывается, а определяется по разности. Цифры после букв, 
отделяемые друг от друга через тире, указывают среднее содержание
легирующих элементов; цифры расположенные в том же порядке, как и
буквы, указывающие на легирование бронзы тем или иным компонентом.
Например, Бр.ОЦ10-2 означает бронзу с содержанием олова (О) ~ 4% и цинка
(Ц) ~ 3%.Содержание меди определяется по разности (из 100%). Бр.АЖНЮ-4-4
означает бронзу с 10% Al , 4% Fe и 4% 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).
 	По химическому составу различают латуни простые и сложные, 
а по структуре - однофазные и двухфазные.
Простые латуни легируются одним компонентом: цинком.
Однофазные простые латуни имеют высокую пластичность; она
наибольшая у латуней с 30-32% цинка (латуни Л70 , Л67). Латуни с более
низким содержанием цинка (томпаки и полутомпаки) уступают латуням Л68 и
Л70 в пластичности, но превосходят их в электро- и теплопроводности. Они
поставляются в прокате и поковках.
 Двухфазные простые латуни имеют хорошие ковкость (но главным
образом при нагреве) и повышенные литейные свойства и используются  не
только в виде проката, но и в отливках. Пластичность их ниже чем у
однофазных  латуней, а прочность и износостойкость выше за счет влияния
более твердых частиц второй фазы.
Прочность простых латуней 30-35 кгс/мм^2 при однофазной структуре и
40-45 кгс/мм^2 при двухфазной. Прочность однофазной латуни может быть
значительно повышена холодной пластической деформацией. Эти латуни
имеют достаточную стойкость в атмосфере воды и пара  (при условии снятия
напряжений, создаваемых холодной деформацией).
2. Оловянные бронзы (табл. 36).

Однофазные и двухфазные бронзы превосходят латуни в прочности и
сопротивлении коррозии (особенно в морской воде).
 Однофазные бронзы в катаном состоянии, особенно после значительной
холодной пластической деформации, имеют повышенные прочностные и
упругие свойства (δ>= 40 кгс/мм^2).
 Для двухфазных бронз характерна более высокая износостойкость.
Важное преимущество двухфазных оловянистых бронз - высокие литейные
свойства; они получают при литье наиболее низкий коэффициент усадки по
сравнению с другими металлами, в том числе чугунами. Оловянные бронзы
применяют для литых деталей сложной формы. Однако для арматуры котлов и
подобных деталей они используются лишь в случае небольших давлений пара.
Недостаток отливок из оловянных бронз - их значительная микропористость.
Поэтому для работы при повышенных давлениях пара они все больше
заменяются алюминиевыми бронзами.
 Из-за высокой стоимости олова чаще используют бронзы, в которых
часть олова заменена цинком (или свинцом).
3. Алюминиевые бронзы (табл. 37).

Эти бронзы (однофазные и двухфазные) все более широко заменяют латуни и оловянные бронзы. 
 Однофазные бронзы в группе медных сплавов имеют наибольшую
пластичность (δ до 60%). Их используют для листов (в том числе небольшой
толщины) и штамповки со значительной деформацией. После сильной холодной
пластической деформации достигаются повышенные прочность и упругость.
Двухфазные бронзы подвергают горячей деформации или применяют в
виде отливок. У алюминиевых бронз литейные свойства (жидкотекучесть)
ниже, чем у оловянных; коэффициент усадки больше, но они не образуют
пористости, что обеспечивает получение более плотных отливок.Литейные
свойства улучшаются введением в указанные бронзы небольших количеств
фосфора. Бронзы в отливках используют, в частности, для котельной арматуры
сравнительно простой формы, но работающей при повышенных напряжениях.
Кроме того, алюминиевые двухфазные бронзы, имеют более высокие
прочностные свойства, чем латуни и оловянные бронзы. У сложных
алюминиевых бронз, содержащих никель и железо, прочность составляет
55-60 кгс/мм^2.
Все алюминиевые бронзы, как и оловянные, хорошо устойчивы против
коррозии в морской воде и во влажной тропической атмосфере.
Алюминиевые бронзы используют в судостроении, авиации, и т.д..В
виде лент, листов, проволоки их применяют для упругих элементов, в
частности для токоведущих пружин.
4. Кремнистые бронзы (табл. 38)
Применение кремнистых бронз ограниченное. Используются
однофазные бронзы как более пластичные. Они превосходят алюминиевые
бронзы и латуни в прочности и стойкости в щелочных (в том числе сточных)
средах.
Эти бронзы применяют для арматуры и труб, работающих в указанных
средах.
Кремнистые бронзы, дополнительно легированные марганцем, в результате сильной холодной деформации приобретают повышенные прочность и
упругость и в виде ленты или проволоки используются для различных упругих
злементов.
                                 5. Бериллиевые бронзы.

Бериллиевые бронзы сочетают очень высокую прочность (σ до
120 кгс/мм ^2) и коррозионную стойкость с повышенной электропроводностью.
Однако эти бронзы из-за высокой стоимости бериллия используют лишь для
особо ответственных в изделиях небольшого сечения в виде лент, проволоки
для пружин, мембран, сильфонов и контактах в электрических машинах, 
аппаратах и приборах.
Указанные свойства бериллиевые бронзы после закалки и старения, 
т.к. растворимость бериллия  в меди уменьшается с понижением температуры.
Выделение при старении частиц химического 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) по ГОСТ 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.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 бронзы (по ГОСТ 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 (по ГОСТ 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) по ГОСТ 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) по ГОСТ 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