Литейные безоловянные бронзы

Химический состав, технологические, механические и физические свойства литейных безоловянных бронз приведены в табл. 1 — 4. 4.46-4.49.

В целом для литейных безоловянных бронз характерны такие свойства как высокая прочность, коррозионная стойкость, хорошие антифрикционные характеристики. Из таких бронз изготавливают зубчатые колеса, втулки, клапаны, подшипники и другие детали, работающие в особо тяжелых условиях, при высоких дав­лениях и ударных нагрузках. Эти бронзы применяют в основном для литья деталей простых форм.

Литейные алюминиевые бронзы

Алюминиевые бронзы среди литейных безоловянных получили наибольшее распространение (см. табл. 1); отличаются высокой прочностью, хорошими антифрикционными и коррозионными свойствами, стойкостью против кавитации. Бронзы применяют для изготовления деталей, работающих в особо тяжелых условиях. В частности, из них изготавливают гребные винты крупных судов, тяжелонагруженные шестерни и зубчатые колеса, корпуса насосов, подшипники скольжения, работаю­щие при высоких удельных нагрузках.

Литейные алюминиевые бронзы обладают рядом преимуществ перед оловянными, так как из-за малого интервала кристаллизации имеют меньшую склонность к дендритной ликвации, лучшую жидкотекучесть и обеспечивают большую плотность отливок. Кроме того, эти сплавы имеют более высокую прочность и жаро­прочность, меньшую склонность к хладноломкости.

Для улучшения механических, технологических свойств и коррозионной стойкости литейные алюминиевые бронзы дополнительно легируют железом, марганцем, никелем (см. табл. 1).

Железо в количестве 4…6% вводят во многие марки литейных алюминиевых бронз для измельчения зерна в отливке, упрочнения твердого раствора и замедления эвтектоидного распада β-фазы. Для измельчения зерна кроме железа используют также небольшие добавки бора (0,02%), ниобия и ванадия.

Марганец растворяется в основных фазах алюминиевых бронз, вызывая твердорастворное упрочнение. Его вводят для повышения прочности, пластичности и коррозионной стойкости.

Важным легирующим элементом в литейных алюминиевых бронзах является никель, который образует фазы Ni₃Al и NiAl, имеющие переменную растворимость в твердом растворе. В результате алюминиевая бронза с добавкой никеля становится способной к дис­персионному твердению.

Многокомпонентные литейные алюминиевые бронзы позволяют получать плотные отливки с концентрированной усадочной раковиной. Линейная усадка этих бронз по сравнению с литейными оловянными бронзами выше и достигает 2,0…2,5%, склонность к дендритной ликвации значительно меньше, а жидкотекучесть выше (см. табл. 2).

Литейные свинцовые бронзы

Литейная свинцовая бронза БрСЗ0 это двухкомпонентный сплав системы Cu—Рb (см. табл. 2), который характеризуется хорошими антифрикционными свойствами и высоким сопротивлением заеданию.

Влияние свинца на механические свойства двойных сплавов сис­темы Cu—Рb показано на рис. 1., из которого следует, что с увеличением содержания свинца прочностные свойства сплавов заметно понижаются (рис. 1).

Рис. 1. Влияние свинца на механические свойства свинцовых бронз

Прочность и твердость свинцовой бронзы БрСЗ0 незначительны (см. табл. 2), поэтому ее применяют в биметаллах, получаемых путем заливки слоя бронзы на стальной корпус подшипника. Благодаря биметаллической конструкции подшипники могут работать при высоких скоростях скольжения и при больших удельных и циклических нагрузках ударного характера. Такие биметаллические подшипники имеют небольшую массу, просты в изготовлении и при износе легко заменяются.

Литейные свинцовые бронзы значительно превосходят по теплопроводности оловянные бронзы (почти в три раза) и другие подшипниковые сплавы, что позволяет использовать их при более вы­соких рабочих температурах.

Литейная сурьмянистая бронза

Литейную сурьмянистую бронзу БрСуЗНЗЦЗС20Ф (см. табл. 1) применяют в качестве заменителя оловянных и других антифрикционных бронз, поскольку она обладает высокими антифрикционными свойствами, легко прирабатывается и хорошо противостоит износу. Благодаря таким свойствам, литейную сурьмянистую бронзу применяют для изготовления деталей трения топливной аппаратуры, а также для изготовления подшипников скольжения.

Для упрочнения и повышения коррозионной стойкости в состав сурьмянистой бронзы вводят никель, цинк и фосфор, а для повышения антифрикционных свойств — свинец.

Области применения литейных безоловянных бронз

Литейные безоловянные бронзы применяют для изготовления антифрикционных деталей (зубчатые колеса, втулки, подшипники), арматуры и деталей, работающих в различных агрессивных средах и др. (табл. 5).