Brąz jest stopem na bazie miedzi i cyny, gdzie beryl, aluminium i inne pierwiastki, najczęściej fosfor, aluminium, cynk i ołów, mogą pełnić rolę składników stopowych. Jednak brąz nie może być stopem miedzi z cynkiem (otrzymuje się wtedy mosiądz) ani stopami miedzi z niklem.

Znaczenie

Najbardziej znany brąz cynowy jest stopem miedzi i cyny (w większości miedzi). Jest to jeden z pierwszych metali opanowanych przez człowieka. Ta kompozycja jest znana ludziom od starożytnej epoki brązu. Przez długi czas brąz pozostawał metalem strategicznym (aż do XIX wieku z brązu odlewano broń). Ten metal jest niezwykły ze względu na swoje właściwości — takie jak twardość, wytrzymałość, wysoka przetwarzalność. Wraz z odkryciem brązu otworzyły się przed człowiekiem najszersze perspektywy. Możesz zapoznać się z cenami metali kolorowych i kupić brąz na naszej stronie internetowej.

Nieruchomości

Brąz cynowy jest słabo przetwarzany przez nacisk, źle cięty i zginany. Jest metalem odlewniczym, a jego właściwości odlewnicze nie ustępują innym metalom. Charakteryzuje się niskim skurczem — 1−2%, skurczem mosiądzu i żeliwa = 1,6%, stali — ponad 3%. Dlatego brąz jest z powodzeniem wykorzystywany do tworzenia skomplikowanych odlewów artystycznych. Posiada wysoką odporność na korozję i właściwości przeciwcierne. Wykorzystywany jest w przemyśle chemicznym do tworzenia okuć oraz jako materiał przeciwcierny w ruchomych częściach.

Marki brązów

Brązy cynowe mogą być dodatkowo stopowane z cynkiem, aluminium, niklem, fosforem, ołowiem, arsenem lub innymi metalami. Dodatek cynku (nie więcej niż 11%) nie zmienia właściwości brązu, ale czyni go znacznie tańszym.

Skład procentowy BROF2−0,25 GOST 5017−2006

Stop	Fe	Ni	Jak	Cu	Pb	zn	R	sn	zanieczyszczenia
BROF2−0,25	≤0,05	≤0,2	---	96,7−98,98	≤0,3	≤0,3	0,02−0,3	1−2,5	≤0,3

Brąz z dodatkiem cynku nazywany jest «brązem admiralickim» i charakteryzuje się bardzo dużą odpornością na korozję w wodzie morskiej. Ołów i fosfor umożliwiają poprawę właściwości przeciwciernych brązu i czasu pracy ruchomych części. Brąz aluminiowy jest lekki i ma wysoką wytrzymałość właściwą.

Skład procentowy BrAZhMts10−3-1,5 GOST 18 175−78

Si	Fe	Mn	Glin	Cu	Pb	zn	R	sn	zanieczyszczenia
≤0,1	2−4	1−2	9−11	82,3−88	≤0,03	≤0,5	≤0,01	≤0,1	≤0,7

Jest poszukiwany w branży transportowej. Jego wysoka przewodność elektryczna jest ważna w elektrotechnice. Części wykonane z brązu berylowego nie iskrzą przy uderzeniu, są używane w środowiskach zagrożonych wybuchem.

Skład procentowy BrB2 GOST 18 175−78

Stop	Fe	Si	Glin	Cu	Pb	zn	Być	Ni	zanieczyszczenia
BrB2	≤0,15	≤0,15	≤0,15	96,9−98	≤0,005	---	1,8−2,1	0,2−0,5	≤0,6

Szereg stopów miedzi nie należy do brązów. Najbardziej znane z nich to mosiądz (stop Cu + Zn) i konstantan (Cu + Ni).

Dostarczać

Dostarczamy certyfikowane stopy metali kolorowych i brązu w najlepszych cenach. Specyfikacja odzwierciedla dane dotyczące składu procentowego i właściwości mechanicznych produktów. Łatwo jest u nas sprzedawać hurtowo dowolne półprodukty do produkcji na dużą skalę. Zapewniamy korzystne warunki dla odbiorców detalicznych. Naszą firmę wyróżnia wysoki poziom obsługi oraz sprawność obsługi.

Kup w okazyjnej cenie

Wszystkie produkty z metali rzadkich i nieżelaznych sprzedawane przez Evek GmbH są zgodne z GOST i międzynarodowymi normami jakości. Możesz kupić brąz w możliwie najkrótszym czasie. Wysoka jakość, przystępne ceny oraz szeroka gama produktów definiują oblicze naszej firmy. Zostając naszym stałym klientem możesz liczyć na system rabatów. Współpraca z nami pomoże Państwu zrealizować wszelkie pomysły inżynierskie. Czekamy na Wasze zamówienia na stronie.

Brązy

Brązy to stopy na bazie miedzi zawierające więcej niż 2,5% (wagowo) składników stopowych.

W brązach zawartość cynku nie powinna przekraczać zawartości sumy innych pierwiastków stopowych, w przeciwnym razie stop zostanie sklasyfikowany jako mosiądz.

Nazwę brązu podaje główny pierwiastek stopowy (aluminium, cyna itp.), choć w niektórych przypadkach dwa lub trzy (cyna-fosfor, cyna-cynk, cyna-cynk-ołów itp.).

Brązy bez cyny

Zbiorcza lista krajowych standardowych brązów bezcynowych przetwarzanych pod ciśnieniem i ich obcych analogicznych stopów znajduje się w tabeli. 1.

Skonsolidowana lista krajowych standardowych brązów bezcynowych obrabianych ciśnieniowo i ich zagranicznych analogicznych stopów

Brązy niskostopowe:

Marka brązu	odpowiednik USA	Analogowe Niemcy	Analogowa Japonia	Notatka
Braw0.1	-	CuAg0,1 (2,1203)	-	srebro (ag)
-	-	CuAg0,1P (2,1191)	-	srebro (ag)
Brąz tellurowy	С14500	CuTeP (2.1546)	-	tellur (Te)
-	C19600	-	-	żelazisty (Fe)
-	C19200	-	-	żelazisty (Fe)
-	C19500	-	-	żelazisty (Fe)
-	C19400	CuFe2P (2.1310)	-	żelazisty (Fe)
-	-	-	C1401	inni
BrMg0,3	-	CuMg0,4 (2,1322)	-	inni
-	C14200	-	-	inni
-	C14700	CuSP (2,1498)	-	inni
-	-	CuZn0,5 (2,0205)	-	inni
-	-	CuMg0,4 (2,1322)	-	inni
-	-	CuMg0,7 (2,1323)	-	inni
-	C15100	CuZr (2.1580)	-	inni
BrX1	-	-	-	inni
-	C18400	CuCrZr (2.1293)	-	inni
BrKd1	-	-	-	inni
-	-	CuPbIP (2.1160)	-	inni

Brązy aluminiowe:

Znak brązu	odpowiednik USA	Analogowe Niemcy	Analogowa Japonia	Notatka
BrA5	C60800	CuA15As (2,0918)	-	Al Cu
BrA7	-	CuA18 (2,0920)	-	Al Cu
-	C61400	CuAl8Fe3 (2,0932)	C6140	Al-Fe-Cu
-	C61300	-	-	Al-Fe-Cu
BRAZH9−4	C62300	-	-	Al-Fe-Cu
To samo	C61900	-	-	Al-Fe-Cu
-	C62400	-	-	Al-Fe-Cu
BrAMts9−2	-	CuA19Mn2 (2,0960)	-	Al-Mn-Cu
BrAMts10−2	-	-	-	Al-Mn-Cu
-	С64200	-	-	Al-Si-Cu
-	С64210	-	-	Al-Si-Cu
BrAZhMts10−3-1b5	-	CuA10Fe3Mn2 (2,0936)	-	Al-Fe-Mn-Cu
BRAZHN10−4-4	C63000	CuA110Ni5Fe4 (2.0966)	-	Al-Fe-Ni-Cu
-	-	CuA111Ni6Fe5 (2,0978)	-	Al-Fe-Ni-Cu
-	-	CuA19Ni3Fe2 (2,0971)	-	Al-Fe-Mn-Ni-Cu
-	-	-	C6161	Al-Fe-Mn-Ni-Cu
-	-	-	C6280	Al-Fe-Mn-Ni-Cu
BRAZHNMts9−4-4−1	C63200	-	C6301	Al-Fe-Mn-Ni-Cu
-	C63800	-	-	Al-Si-Co-Cu i Al-Si-Ni-Cu
-	C64400	-	-	Al-Si-Co-Cu i Al-Si-Ni-Cu

Brązy berylowe:

Marka brązu	odpowiednik USA	Analogowe Niemcy	Analogowa Japonia
-	C17410	-	-
-	C17510	CuNi2Be (2,0850)	-
-	C17500	CuCo2Be (2,1285)	-
-	C17000	Sześcian 1,7 (2,1245)	C1700
BrB2	C17200	sześcian2 (2.1447)	C1720
-	-	CuBe2Pb (2.1248)	-
BrBET1.9	-	-	-
BrBNT1,9Mg	-	-	-

Brązy silikonowe

Marka brązu	odpowiednik USA	Analogowe Niemcy	Analogowa Japonia
-	-	CuNi1,5Si (2,0853)	-
-	C64700	-	-
BrKN1−1	-	CuNi2Si (2,0855)	-
-	-	CuNi3Si (2,0857)	-
-	C70250	-	-
-	C65100	-	-
BrKMts3−1	-	-	-
To samo	C65500	-	-

brąz manganowy

Marka brązu	odpowiednik USA	Analogowe Niemcy	Analogowa Japonia
BrMts5	-	-	-

Brąz tellurowy w GOST 18175 nie ma specjalnego oznaczenia

Patka. 2. Skład chemiczny brązów bezcynowych (GOST 18175−78) (ułamek masowy, %)

marka	Limit zawartości elementy	Cu	Ag	Glin	Być	płyta CD	Kr	Fe	mg	Mn	Ni	P	Pb	Si	sn	Te	Ti	zn	Suma pozostałych elementów
BrA5	min.	odpoczynek.	-	4.0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
BrA5	Maks.	-	-	6.0	-	-	-	0,5	-	0,5	-	0,01	0,03	0,1	0,1	-	-	0,5	1.1
BrA7	min.	odpoczynek.	-	6.0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
BrA7	Maks.	-	-	8.0	-	-	-	0,5	-	0,5	-	0,01	0,03	0,1	0,1	-	-	0,5	1.1
BrAMts9−2	min.	odpoczynek.	-	8.0	-	-	-	_	-	1.5	-	-	-	-	-	-	-	-	-
BrAMts9−2	Maks.	-	-	10.0	-	-	-	0,5	-	2.5	-	0,01	0,03	0,1	0,1	-	-	1.0	1.5
BrAMts10−2	min.	odpoczynek.	-	9.0	_	-	-	_	-	1.5	-	-	-	-	-	-	-	-	-
BrAMts10−2	Maks.	-	-	11.0	-	-	-	0,5	-	2.5	-	0,01	0,03	0,1	0,1	-	-	1.0	1.7
BRAZH9−4	min.	odpoczynek.	-	8.0	-	-	-	2	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
BRAZH9−4	Maks.		-	10.0	-	-	-	4	-	0,5	-	0,01	0,01	0,1	0,1	-	-	1	1.7
BrAZhMts10−3-1,5	min.	odpoczynek.	-	9.0	-	-	-	2	-	1.0	-	-	-	-	-	-	-	-	-
BrAZhMts10−3-1,5	Maks.		-	11.0	-	-	-	4	-	2.0	-	0,01	0,03	0,1	0,1	-	-	0,5	0,7
BRAZHN10−4-4	min.	odpoczynek.	-	9.5	-	-	-	3.5	-	-	3.5	-	-	-	-	-	-	-	-
BRAZHN10−4-4	Maks.	-	-	11.0	-	-	-	5.5	-	0,3	5.5	0,01	0,02	0,1	0,1	-	-	0,3	0,6
BRAZHNMts9−4-4−1	min.	odpoczynek.	-	8.8	-	-	-	4	-	0,5	4.0	-	-	-	-	-	-	-	-
BRAZHNMts9−4-4−1	Maks.	-	-	11.0	-	-	-	5	-	1.2	5.0	0,01	0,02	0,1	0,1	-	-	0,5	0,7
BrB2	min.	odpoczynek.	-	-	1.8	-	-	-	-	-	0,2	-	-	-	-	-	-	-	-
BrB2	Maks.	-	-	0,2	2.1	-	-	0,15	-	-	0,5	-	0,05	0,15	-	-	-	-	0,5
BrBNT1.9	min.	odpoczynek.	-	-	1,85	-	-		-	-	0,2	-	-	-	-	-	0,10	-	-
BrBNT1.9	Maks.	-	-	0,2	2.1	-	-	0,15	-	-	0,4	-	0,05	0,15	-	-	0,25	-	0,5
BrBNT1,9Mg	min.	odpoczynek.	-	-	1,85	-	-	-	0,07	-	0,2	-	-	-	-	-	0,10	-	-
BrBNT1,9Mg	Maks.	-	-	0,2	2.1	-	-	0,15	0,13	-	0,4	-	0,05	0,15	-	-	0,25	-	0,5

Patka. 3. Charakterystyczne właściwości i rodzaje półwyrobów z brązów bezcynowych

Marka brązu	Charakterystyczne właściwości	Rodzaje półproduktów
BrAMts9−2	wysoka rezystancja przy obciążeniu przemiennym	taśmy, taśmy, pręty, druty, odkuwki
BRAZH9−4	wysokie właściwości mechaniczne, dobre właściwości przeciwcierne, odporne na korozję	pręty, rury, odkuwki
BrAZhMts10−3-1,5	słabo odkształcalne w stanie zimnym, odkształcalne w stanie gorącym, wysoka wytrzymałość w podwyższonych temperaturach, odporne na korozję, wysoka odporność na erozję i kawitację	pręty, rury, druty, odkuwki
BRAZHN10−4-4	słabo odkształcalne w stanie zimnym, odkształcalne w stanie gorącym, wysoka wytrzymałość w podwyższonych temperaturach, odporne na korozję, wysoka odporność na erozję i kawitację	pręty, rury, odkuwki
BrB2, BrBNT1,9	wysoka wytrzymałość i odporność na ścieranie, wysokie właściwości sprężyste, dobre właściwości przeciwcierne, średnie przewodnictwo elektryczne i cieplne, bardzo dobra odkształcalność po utwardzeniu	taśmy, taśmy, pręty, rury, druty
BrKMts3−1	odporny na korozję, spawalny, odporny na ciepło, wysoka wytrzymałość na ściskanie	blachy, taśmy, taśmy, pręty, druty
BrKN1−3	wysokie właściwości mechaniczne i technologiczne, odporność na korozję, dobre właściwości przeciwcierne	blachy, taśmy, taśmy, pręty, druty

Rys. 1. Schemat stanu układu (stan równowagi)

Z wykresu widać, że maksymalna rozpuszczalność glinu w miedzi w stanie stałym wynosi 9,4% (masowo). Wraz ze wzrostem temperatury od 565 do 1037 °C rozpuszczalność aluminium w miedzi spada i osiąga 7,5%.

Fazy stabilne układu Cu-Al obejmują fazy α, β, γ2 i α2.

Faza α jest pierwotnym roztworem stałym, izomorficznym, z elementarną sześcienną siecią krystaliczną centrowaną na twarzy. Gdy stop jest powoli schładzany do temperatury 400 °C, faza α tworzy uporządkowanie krótkiego zasięgu, co prowadzi do zauważalnego spadku jego rezystancji elektrycznej, który utrzymuje się w temperaturach poniżej 200 °C w wyniku eliminacji błędy układania.

Faza β jest roztworem stałym powstałym na bazie stechiometrycznego składu Cu3Al bezpośrednio ze stopu w temperaturze 1036−1079°C, o sześciennej sieci krystalicznej o elementarnym środku. Faza β jest plastyczna, przewodzi prąd elektryczny i jest stabilna w temperaturze powyżej 565 °C. Po szybkim ochłodzeniu stopu (z szybkością >2°C/min) ulega on ostrym przemianom typu martenzytycznego, tworząc fazy pośrednie (rys. 1). Podczas powolnego chłodzenia (2°C/min) faza β rozkłada się do eutektoidu α+γ2 z utworzeniem gruboziarnistej fazy γ2, która wytrąca się w postaci ciągłych łańcuchów, co powoduje, że stop jest kruchy. Faza γ2 (Cu9Al4) utworzona z fazy γ' jest stabilna w niskich temperaturach, krucha i twarda, o przewodności elektrycznej niższej niż faza β.

Faza α2, która powstaje w temperaturze 363 °C w wyniku reakcji perytektoidalnej pomiędzy fazami α i γ2, ma sześcienną sieć krystaliczną centrowaną na powierzchni, ale o innych parametrach.

Fazy metastabilne w stopach: β1 — o elementarnej sześciennej sieci krystalicznej (a — 5,84 Å, Al — 11,9%), uporządkowane; β' — z elementarną sześcienną siecią krystaliczną centrowaną na twarz (Al — 11,6%), bardzo zdeformowaną; β1' — z elementarną rombową siecią krystaliczną (a = 3,67 Å, c = 7,53 Å, Al — 11,8%), uporządkowany; γ1-faza z elementarnym ogniwem rombowym (a = 4,51 Å, b = 5,2 Å, c = 4,22 Å, Al — 13,6%), uporządkowana. Zakłada się, że istnieją inne fazy, które są odmianą fazy β1'.

Określenie struktury stopów Cu-Al jest trudne. Do uzyskania równowagowych struktur stopów wymagane są bardzo duże szybkości chłodzenia (od 1 do 8°C/min, w zależności od zawartości aluminium). Takie struktury ujawniają się podczas trawienia stopów chlorkiem żelazowym.

Jednak wytrawianie chlorkiem żelazowym nie zawsze umożliwia pewne określenie faz w stopach chłodzonych z konwencjonalną szybkością. W tym przypadku stosuje się specjalne techniki wykorzystujące polerowanie elektrolityczne w celu ujawnienia prawdziwej struktury stopów Cu-Al.

Strukturę dwuskładnikowych stopów miedziowo-aluminiowych i brązów wieloskładnikowych opartych na układzie miedź-aluminium w stanie równowagi określa diagram fazowy (rys. 2).

Ryż. 2. Diagram przemian fazowych brązu aluminiowego o zawartości glinu 12,07% (m/m)

Jednak w warunkach produkcyjnych, podczas odlewania wlewków i kęsów, obróbki ciśnieniowej w stanie gorącym i zimnym, szybkości chłodzenia i nagrzewania znacznie różnią się od tych, przy których skonstruowano diagram stanu równowagi.

W związku z tym struktury odlewanych i zdeformowanych półproduktów różnią się od tych, które określa diagram stanu równowagi.

Aby określić właściwości i mikrostrukturę stopów w stanie metastabilnym, buduje się krzywe w kształcie litery C przedstawiające kinetykę przemiany fazowej w zależności od szybkości chłodzenia i ekspozycji izotermicznej w temperaturach poniżej temperatury przemiany eutektoidalnej.

Stopy jednofazowe (brązy α-aluminiowe) są plastyczne i dobrze poddają się obróbce ciśnieniowej, stopy dwufazowe (brązy α+γ2-aluminiowe) z dużą zawartością glinu są mniej ciągliwe i są wykorzystywane głównie w odlewniach.

Należy zauważyć, że rzeczywista zawartość aluminium w stopach przemysłowych jest bardzo zróżnicowana, co wpływa na stabilność właściwości mechanicznych odlewanych i odkształcanych półproduktów z brązów aluminiowych.

Zmiany właściwości mechanicznych brązów aluminiowych poddanych obróbce ciśnieniowej (wytrzymałość na rozciąganie σv, proporcjonalność σpts i granica plastyczności σ0,2, wydłużenie względne — δ i zwężenie ψ, udarność an (KS) i twardość Brinella (HB) w zależności od zawartości glinu, jak pokazano na ryc. 3.

Ryż. 3. Zmiana właściwości mechanicznych brązów aluminiowych Cu-Al w zależności od zawartości aluminium:

a — taśmy odkształcone o 40% i wyżarzane w temperaturze 650 °C przez 30 minut;

b — tłoczone pręty i rury wykonane z brązu aluminiowego BrAZhMts10−3-1,5

Ta cecha brązów aluminiowych jest uwzględniana w zagranicznych normach krajowych (USA, Niemcy, Wielka Brytania, Francja itp.). W tych krajach, aby zwiększyć stabilność właściwości mechanicznych brązów aluminiowych, przewiduje się w nich węższy zakres zawartości aluminium, czyli około 1,5−2 razy mniej niż w podobnych brązach stosowanych w krajach WNP (patrz stopy wg. GOST 493, GOST 17328 i zagraniczne stopy analogowe).

W USA, Francji i Japonii istnieją grupy brązów typu BrAZhMts, w których wymagane właściwości mechaniczne uzyskuje się jedynie poprzez zmianę zawartości aluminium.

Wpływ pierwiastków stopowych na właściwości brązów aluminiowych

Stapianie dwuskładnikowych brązów aluminiowych z różnymi pierwiastkami znacząco zmienia ich właściwości. Głównymi pierwiastkami stopowymi stopów Cu-Al są żelazo, mangan i nikiel. W brązach aluminiowych z reguły zawartość żelaza i niklu nie przekracza 5,5, manganu 3% (wagowo).

Żelazo w stanie stałym słabo rozpuszcza się w stopach Cu-Al i tworzy z aluminium związek międzymetaliczny o składzie Fe3Al, który wytrąca się jako niezależna faza w postaci drobnych cząstek. Gdy zawartość stopów wynosi około 1% Fe, powstaje znikoma ilość drobno zdyspergowanych cząstek, które znajdują się w pobliżu obszaru eutektoidalnego (α + γ2) i go otaczają. Jednak wraz ze wzrostem zawartości żelaza ich liczba wzrasta. Zatem przy zawartości 4% Fe tworzą się drobno zdyspergowane cząstki Fe3Al zarówno w obszarze α + γ2, jak iw obszarze α. Drobne cząsteczki związku międzymetalicznego Fe3Al zapobiegają rozrostowi ziarna w brązach aluminiowych w wysokich temperaturach. Pod wpływem żelaza, które znacznie poprawia właściwości mechaniczne i opóźnia temperaturę rekrystalizacji, w brązach aluminiowych zanika zjawisko tzw. «spontanicznego wyżarzania», co prowadzi do wzrostu kruchości stopów. Żelazo szlifując strukturę zatrzymuje powstawanie w stopach Cu-Al zawierających 8,5−11,0% Al gruboziarnistej fazy γ2, która wytrąca się w postaci ciągłych łańcuchów, powodując kruchość.

Żelazo, w zależności od zawartości w stopie, wpływa na strukturę, przemiany fazowe i właściwości brązów aluminiowych w następujący sposób: przy zawartości do 1,2% występuje w roztworze stałym (faza α), przy większej zawartości, jest uwalniany w postaci oddzielnych kulistych wtrąceń, które w dwu- i trójskładnikowych stopach zawierających nikiel są zwykle reprezentowane przez fazę k. Przybliżony skład fazy k: 85% Cu, 10% Al i 5% Fe; przy zawartości w stopie od 1,2 do 5,5% żelazo silnie modyfikuje zmianę ziarna pierwotnego wlewków; gdy zawartość brązu > 5,5% Fe efekt ten zanika. Dlatego w przemysłowych brązach aluminiowych zawartość żelaza zwykle nie przekracza 4%.

Żelazo wzmacnia brązy aluminiowe, zwiększając wytrzymałość roztworu stałego (faza α) i wytrącanie fazy k. Stopy o wysokiej zawartości żelaza typu BrAZh10−10 charakteryzują się podwyższoną odpornością na zużycie ścierne i erozję, ale są mniej stabilne w wodzie morskiej.

Dzięki dodatkowemu stopowaniu stopów układu Cu-Al-Fe z manganem i niklem znacznie zwiększają się ich właściwości wytrzymałościowe i odporność na korozję, zmienia się struktura i skład fazy k.

Mangan dobrze rozpuszcza się w brązach aluminiowych w stanie stałym. Gdy zawartość Mn > 2% w stopach układu Cu-Al następuje zauważalne przyspieszenie przemiany faz α + γ2 w fazę β (mangan obniża temperaturę eutektoidalną i opóźnia rozkład fazy β); przy zawartości Mn >8% rozkład fazy β praktycznie nie zachodzi.

Cechą domieszek manganu do brązów aluminiowych jest również pojawianie się w nich igiełkowatych zarodków fazy β po schłodzeniu do momentu przekształcenia fazy β w α+ γ2

Pojawienie się igiełkowatych zarodków fazy α jest szczególnie zauważalne podczas wyżarzania dużych półproduktów. Dlatego przy odlewaniu śrub okrętowych o różnicach grubości od 15 do 400 mm powszechnie stosuje się specjalne brązy aluminiowo-manganowe o wysokiej zawartości manganu.

W brązach typu BrAZh10−4 i BrAZh9−4 mangan jest pierwiastkiem wiodącym, który determinuje kinetykę przemiany fazy β po nagrzaniu i poprawia ich hartowność wgłębną. W tych brązach dopuszczalna jest zawartość Mn do 1,5%. Jednak wraz ze wzrostem zawartości Mn od 2 do 5% twardość brązów aluminiowych po hartowaniu w temperaturze 800−1000°C maleje. Dlatego, aby zwiększyć twardość brązów aluminiowych podczas obróbki cieplnej, powinny one zawierać nie więcej niż 0,5% Mn.

Mangan zwiększa właściwości mechaniczne i korozyjne oraz poprawia właściwości technologiczne stopów Cu-Al. Brązy aluminiowe stopowe z manganem odznaczają się podwyższoną odpornością na korozję, odpornością na zimno oraz dużą odkształcalnością w stanie gorącym i zimnym.

Nikiel, nieskończenie rozpuszczalny w stanie stałym w miedzi, jest praktycznie nierozpuszczalny w aluminium (w temperaturze 560 ° C rozpuszczalność wynosi 0,02%). Nikiel zwiększa obszar fazy α w układach Cu-Al i Cu-Al-Fe. W stopach Cu-Al-Ni pod wpływem niklu obszar stałego roztworu przesuwa się znacznie w kierunku kąta miedziowego wraz ze spadkiem temperatury, dzięki czemu mogą one podlegać utwardzaniu wydzieleniowemu. Zdolność utwardzania wydzieleniowego tych stopów stwierdza się przy zawartości 1% Ni. Nikiel podnosi temperaturę eutektoidalnego rozkładu β do α+γ2 do 615 °C, opóźnia przemianę α+γ2 w β po ogrzaniu. Wpływ niklu staje się szczególnie zauważalny, gdy jego zawartość przekracza 1,5%. I tak, gdy stop zawiera 2% Ni, faza β pojawia się w temperaturze 790 °C, a przy zawartości 4% Ni w temperaturze 830 °C.

Nikiel korzystnie wpływa na strukturę eutektoidu α + γ2 i pseudoeutektoidu α + β, znacznie zwiększa odporność na przemiany fazowe fazy β, a podczas odlewania i utwardzania przyczynia się do większego tworzenia ilości metastabilnego β '-faza typu martenzytu. W tym przypadku faza α nabiera bardziej zaokrąglonego kształtu, struktura staje się bardziej jednolita, a dyspersja eutektoidu wzrasta.

Stopowanie brązów aluminiowych niklem znacznie poprawia ich właściwości fizyczne i mechaniczne (przewodność cieplna, twardość, wytrzymałość zmęczeniowa), odporność na zimno i właściwości przeciwcierne, odporność na korozję i erozję w wodzie morskiej i słabych roztworach kwasu solnego; odporność na ciepło i temperaturę rekrystalizacji bez zauważalnego pogorszenia właściwości technologicznych. Zawartość niklu w stopach znacznie zwiększa modyfikujące działanie żelaza.

Rzadko stosuje się brązy aluminiowe układu Cu-Al-Ni. Nikiel z reguły jest wprowadzany do brązów aluminiowych w połączeniu z innymi pierwiastkami (głównie z żelazem). Najczęściej stosowany brąz aluminiowy typu BrAZhN10−4-4. Optymalne właściwości tych brązów uzyskuje się przy stosunku Fe: Ni wynoszącym 1:1. Gdy brązy te zawierają 3% Ni i 2% Fe, faza k może wytrącać się w dwóch postaciach: w postaci małych zaokrąglonych wtrąceń stałego roztworu na bazie żelaza stopowanego z aluminium i niklem oraz w postaci cienkich płytek, związek międzymetaliczny o składzie NiAl.

Najbardziej rozpowszechnione odkształcone brązy aluminiowe układów: Cu-Al, Cu-Al-Fe, Cu-Al-Mn, Cu-Al-Fe-Mn, Cu-Al-Fe-Ni.

Brązy aluminiowe wyróżniają się wysoką odpornością na korozję w roztworach kwasu węglowego, a także w roztworach większości kwasów organicznych (octowego, cytrynowego, mlekowego itp.), ale są niestabilne w stężonych kwasach mineralnych. W roztworach soli siarczanowych i zasad żrących trwalsze są jednofazowe brązy aluminiowe o obniżonej zawartości glinu.

Brązy aluminiowe są mniej podatne na zmęczenie korozyjne niż inne materiały.

Cechy obróbki kutych brązów aluminiowych

W celu uzyskania jednorodnie zdeformowanych półwyrobów o polepszonych właściwościach mechanicznych i wysokiej wytrzymałości zmęczeniowej zaleca się odlewanie brązów aluminiowych w sposób ciągły, a następnie wykonanie specjalnej obróbki obejmującej następujące operacje:

a) obróbka na gorąco wlewka odlewanego z łączną redukcją do 30%;

b) obróbka cieplna w zadanej temperaturze (t0) z odchyleniem ±2°C (nagrzewanie do zadanej temperatury, utrzymywanie przez 20 minut na każde 25 mm przekroju materiału);

c) utwardzanie w wodzie lub oleju w temperaturze 600 °C;

d) obróbka ciśnieniowa na gorąco w temperaturze o 35−50°C niższej niż przyjęta podczas obróbki cieplnej w etapie «b» w zależności od zawartości aluminium w stopie (zawartość aluminium należy określić z dokładnością ± 0,02%). Temperaturę obróbki cieplnej określa wzór empiryczny:

t=(1990 — 1000A)°С,

gdzie A jest zawartością aluminium w stopie, % (wagowo).

Graficzną zależność temperatury od zawartości aluminium podczas obróbki termicznej i drugiej obróbki cieplnej pod ciśnieniem brązów aluminiowych przedstawiono na rys. 4.

Ryż. 4. Zależność temperatury od zawartości aluminium podczas obróbki cieplnej i na gorąco pod ciśnieniem brązów aluminiowych:

1 — temperatura obróbki cieplnej;

2 — wysoka temperatura robocza

Brązy berylowe (stopy miedzi i berylu)

Brązy berylowe są stopami wyjątkowymi ze względu na korzystne połączenie dobrych właściwości mechanicznych, fizykochemicznych i antykorozyjnych. Stopy te po hartowaniu i rafinacji mają dużą wytrzymałość na rozciąganie, elastyczność, plastyczność i zmęczenie zmęczeniowe, charakteryzują się wysokim przewodnictwem elektrycznym, przewodnictwem cieplnym, twardością, dużą odpornością na pełzanie, dużą wytrzymałością cykliczną przy minimalnej histerezie, dużą odpornością na korozję i zmęczenie korozyjne. Są mrozoodporne, niemagnetyczne i nie iskrzą przy uderzeniu. Dlatego brązy berylowe są wykorzystywane do produkcji sprężyn i części sprężyn do celów krytycznych, w tym membran i części mechanizmów zegarków.

Ryż. 5. Schemat stanu układu Cu-Be

Z diagramu widać, że miedź z berylem tworzy szereg stałych roztworów. Powierzchnia roztworu stałego α w temperaturze 864 °C osiąga 2,7% (wag.). Wraz ze spadkiem temperatury granica rozpuszczalności regionu α przesuwa się dość ostro w kierunku miedzi. Przy temperaturze przemiany eutektoidalnej 608 °C wynosi 1,55% i spada do 0,2% w temperaturze 300 °C, co wskazuje na możliwość rafinacji brązów berylowych.

Znaczna zmiana stężenia berylu w roztworze α-ciała stałego wraz ze spadkiem temperatury przyczynia się do utwardzania wydzieleniowego stopów Cu-Be. Wpływ utwardzania wydzieleniowego stopów Cu-Be na zawartość berylu przedstawiono na rys. 6.

Ryż. Rys. 6. Wpływ zawartości berylu na efekt utwardzania wydzieleniowego stopów Cu-Be: 1 — utwardzanie w temperaturze 780 °C; 2 — hartowanie w temperaturze 780 °C + odpuszczanie w temperaturze 300°C

Obróbkę cieplną brązów berylowych prowadzi się w temperaturze 750−790°C, a następnie hartowanie w wodzie do uzyskania przesyconego roztworu stałego. W tym stanie brązy berylowe z łatwością wytrzymują zginanie, rysowanie i inne rodzaje odkształceń. Drugą operację obróbki cieplnej — odpuszczanie przeprowadza się w temperaturze 300−325°C. W tym przypadku uwalniana jest faza β'. Wydzielenia te są związane ze znacznymi naprężeniami w sieci krystalicznej, które powodują wzrost twardości i wytrzymałości stopów.

W wyniku przemiany eutektoidalnej fazy β w temperaturze poniżej 608 °C powstaje eutektoid α + β'. Faza α ma siatkę sześcienną skupioną na twarzy, której parametr maleje wraz ze wzrostem zawartości berylu. Faza β ma sześcienną siatkę skupioną na ciele z nieuporządkowanym układem atomów. Struktura krystaliczna fazy β' jest taka sama jak fazy β, ale obserwuje się w niej uporządkowany układ atomów berylu.

W praktyce binarne stopy miedzi i berylu prawie nigdy nie są używane, stopy trój- i wieloskładnikowe stały się powszechne.

Aby spowolnić procesy przemian fazowych i rekrystalizacji w celu uzyskania bardziej jednolitej struktury, do stopów Cu-Be wprowadza się nikiel lub kobalt, a także żelazo. Sumaryczna zawartość niklu, kobaltu i żelaza w brązach berylowych waha się od 0,20 do 0,60% (m/m), w tym niklu i kobaltu — od 0,15 do 0,35% (m/m).

Wprowadzenie do stopów Cu-Be tytanu, który tworzy z berylem fazę wzmacniającą, spowalnia w nich procesy dyfuzyjne. Tytan, jako pierwiastek powierzchniowo czynny, zmniejsza stężenie berylu wzdłuż granic ziaren i zmniejsza szybkość dyfuzji w tych strefach. W brązie berylowym z dodatkami tytanu obserwuje się równomierny rozkład, w wyniku czego obserwuje się bardziej równomierne utwardzanie.

Tytan ma najkorzystniejszy wpływ na właściwości brązu berylowego w obecności niklu. Dzięki dodatkowi tytanu i niklu zawartość berylu w stopach można obniżyć do 1,7−1,9% (wag.).

Mangan w stopach Cu-Be może częściowo zastąpić beryl bez zauważalnego spadku wytrzymałości. Stopy Cu + 1% Be + 5−6% Mn i Cu + 0,5% Be + 10% Mn po utwardzaniu wydzieleniowym zbliżają się do właściwości mechanicznych brązu berylowego gatunku BrB2.

Dodatki magnezu w niewielkich ilościach (0,1%) zwiększają efekt utwardzania wydzieleniowego brązu berylowego, a w zakresie od 0,1 do 0,25% znacznie zmniejszają jego ciągliwość.

Ołów, bizmut i antymon dla brązów berylowych są bardzo szkodliwymi zanieczyszczeniami, które pogarszają ich odkształcalność na gorąco.

W standardowych stopach Cu-Be zawartość Al i Si jest dozwolona nie więcej niż 0,15% każdego pierwiastka. W takich stężeniach pierwiastki te nie wpływają niekorzystnie na właściwości stopów.

brązy manganowe

Brązy manganowe charakteryzują się wysokimi właściwościami mechanicznymi. Stopy te doskonale nadają się do obróbki na gorąco i na zimno, pozwalając na odkształcenie do 80% podczas walcowania na zimno.

Brązy manganowe wyróżniają się odpornością na korozję, wysoką żaroodpornością i dlatego są wykorzystywane do produkcji części i wyrobów pracujących w podwyższonych temperaturach. W obecności manganu temperatura rekrystalizacji miedzi wzrasta o 150−200°C.

Ryż. 7. Diagram stanu układu Cu-Mn

Mangan w podwyższonej temperaturze jest nieskończenie rozpuszczalny w miedzi zarówno w stanie ciekłym, jak i stałym. Gdy stop zawiera 36,5% magnezu (wagowo), temperatury likwidusu i solidusu układu są takie same i wynoszą 870 ± 5 °C. Wraz ze spadkiem temperatury następuje szereg przemian i wydzielają się nowe fazy. Obszar stałego roztworu y zmniejsza się wraz ze spadkiem temperatury. Brązy manganowe zawierające mniej niż 20% magnezu w zakresie temperatur od temperatury pokojowej do temperatury topnienia są jednofazowe. na ryc. 8. przedstawia zależność właściwości mechanicznych brązów manganowych od zawartości manganu.

Ryż. Rys. 8. Zmiana właściwości mechanicznych stopów Cu-Mn w zależności od zawartości manganu: a — granica plastyczności σ0,2; b — wytrzymałość graniczna σb; c — wydłużenie względne δ

Najczęściej stosowanym brązem jest BrMts5, który dobrze odkształca się w wysokich i niskich temperaturach, ma wysoką odporność korozyjną i zachowuje swoje właściwości w podwyższonych temperaturach.

Brązy silikonowe

Brązy krzemowe wyróżniają się wysokimi właściwościami mechanicznymi, sprężystymi i przeciwciernymi, odpornością na korozję i zużycie. Stopy te doskonale poddają się obróbce ciśnieniowej zarówno w stanie gorącym, jak i zimnym, dobrze spawane ze stalą, lutowane, zarówno miękkimi, jak i twardymi lutami. Nie są magnetyczne, nie iskrzą przy uderzeniu i nie tracą plastyczności w bardzo niskich temperaturach.

Diagram stanu stopu układu Cu-Si:

Ryż. 9. Diagram stanu układu Cu-Si

Jak widać z wykresu, granica stałego roztworu α w temperaturze 830 °C osiąga 5,4% Si (masowo) i wraz ze spadkiem temperatury przesuwa się w kierunku miedzi. Faza α ma siatkę sześcienną centrowaną na ścianie z parametrem a=(3,6077+0,00065k) Å, gdzie k jest stężeniem krzemu, %.

W temperaturze > 577 ° C, na prawo od granicy α-stałego roztworu, pojawia się nowa współfaza z sześciokątną gęsto upakowaną siecią (a = 2,5550 Å, c = 4,63644 Å). Charakterystyczną cechą fazy k jest zauważalna zmiana koloru światła spolaryzowanego z jasnego na ciemnobrązowy. W temperaturze 557 °C następuje przemiana fazowa w → α+ γ.

Charakter przemian krzemu w roztworze α-ciała stałego wraz ze spadkiem temperatury wskazuje na możliwość uszlachetniania niektórych stopów układu Cu-Si. Jednak efekt utwardzania wydzieleniowego stopów jest słabo wyrażony i nie jest stosowany w praktyce.

Najszerzej stosowane brązy krzemowe z dodatkiem manganu i niklu. Rzadziej stosowane są brązy dwuskładnikowe oraz z domieszkami cyny, cynku, żelaza i aluminium.

Stapianie brązów miedziowo-krzemowych z manganem może znacznie poprawić ich właściwości mechaniczne i odporność korozyjną.

Diagram stanu układu Cu-Si-Mn:

Ryż. 10. Diagram stanu układu Cu-Si-Mn. Izoterma nasycenia obszaru roztworu stałego

Pomimo przesunięcia granicy obszaru α wraz ze spadkiem temperatury w kierunku kąta miedziowego, efekt wzbogacania stopów Cu-Si-Mn jest słabo wyrażony.

Dodatki niklu znacznie podwyższają właściwości mechaniczne brązów krzemowych. Krzem i nikiel tworzą związek międzymetaliczny (Ni2Si), który wyraźnie rozpuszcza się w miedzi. Wraz ze spadkiem temperatury (od 900 do 500°C) gwałtownie spada rozpuszczalność Ni2Si w miedzi, a uwalniane w tym przypadku rozproszone cząstki związku międzymetalicznego wzmacniają stopy. Obróbka cieplna (hartowanie, starzenie) pozwala prawie 3-krotnie zwiększyć właściwości wytrzymałościowe i twardość tych stopów w porównaniu do stopów wyżarzanych. Po hartowaniu stopy Cu-Si-Ni mają wysoką plastyczność i doskonałą obrabialność na zimno.

Zmiana wytrzymałości na rozciąganie tych stopów w zależności od zawartości Ni2Si oraz sposobu obróbki cieplnej:

Ryż. Rys. 11. Zmiana wytrzymałości stopów układu Cu-Ni-Si w zależności od zawartości Ni2Si oraz sposobu obróbki cieplnej: 1 — hartowanie w temperaturze 900−950°C; starzenie w temperaturze 350−550°C; 2 — wyżarzanie w temperaturze 800 °C; 3 — hartowanie w temperaturze 900−950°C

Dodatki kobaltu i chromu mają taki sam wpływ na brązy krzemowe jak nikiel, jednak wpływ utwardzania wydzieleniowego stopów pod wpływem krzemków kobaltu i chromu jest znacznie słabszy.

Dodatki niewielkich ilości Sn (do 0,5%) znacznie zwiększają, a żelazo zmniejsza odporność korozyjną brązów krzemowych. Z tego powodu w brązach krzemowych obrabianych ciśnieniowo zawartość Fe nie powinna przekraczać 0,2−0,3% (m/m).

Dodatek Zn w ilości od 0,5 do 1,0% podczas topienia brązów krzemowych poprawia ich właściwości technologiczne.

Stapianie brązów krzemowych z aluminium zwiększa ich wytrzymałość i twardość, jednak stopy układu Cu-Si-Al nie zyskały popularności ze względu na ich słabe spawanie i lutowanie.

Szkodliwymi zanieczyszczeniami w brązach krzemowych przetwarzanych pod ciśnieniem są arsen, fosfor, antymon, siarka i ołów.

Właściwości korozyjne brązów krzemowych

Brązy krzemowe mają doskonałą odporność na korozję w atmosferze morskiej, przemysłowej i wiejskiej, wodzie słodkiej i morskiej (przy prędkości przepływu 1,5 m/s), gorących i zimnych roztworach oraz zimnych stężonych alkaliach i kwasie siarkowym, zimnych roztworach chlorowodoru i kwasy organiczne, chlorki i siarczany metali lekkich. Są dość stabilne w atmosferze suchych gazów: chloru, bromu, fluoru, siarkowodoru, fluorowodoru i chlorku, dwutlenku siarki i amoniaku, jednak w obecności wilgoci korodują w tych mediach.

Jednak brązy krzemowe są słabo odporne na wodorotlenek glinu, chlorki i siarczany metali ciężkich. Szybko korodują również w kwaśnych wodach kopalnianych zawierających Fe2 (SO4)3, a także w roztworach soli kwasów chromowych.

Cechy obróbki cieplnej brązów krzemowych

Wyżarzanie jasne brązów krzemowych (w tym ogrzewanie i chłodzenie) celowo przeprowadza się w parze wodnej. Warstwy tlenków utworzone na powierzchni półwyrobów podczas wyżarzania można łatwo usunąć przez wytrawianie w temperaturze pokojowej w 5% roztworze kwasu siarkowego.

Brązy cynowe

Brązy cynowe to stopy o różnym składzie oparte na układzie Cu-Sn. Podsumowanie wykazu krajowych brązów cynowych poddanych obróbce ciśnieniowej i ich obcych stopów analogicznych podano w tabeli. 4.

Skonsolidowana lista krajowych brązów cynowych poddanych obróbce ciśnieniowej i ich zagranicznych odpowiedników

Brązy cynowo-fosforowe:

Marka krajowego brązu	odpowiednik USA	Analogowe Niemcy	Analogowa Japonia
BrOF2−0,25	-	-	-
BrOF4−0,25	С51100	CuSn4 (2.1016)	C5111
-	C53400	-	-
BrOF6,5−0,15	-	CuSn6 (2.1020)	C5191
-	C51000	-	-
-	C53200	-	-
BrOF6,5−0,4	-	-	-
BrOF7−0,2	-	SuSn6 (2.1020)	C5210
BrOF7−0,2	-	SuSn8 (2.1030)	-
BrOF8,0−0,3	C52100	To samo	C5212
-	C52400	-	-

Brązy cynowo-cynkowe:

Marka krajowego brązu	odpowiednik USA	Analogowe Niemcy	Analogowa Japonia
BroOC4−3	-	-	-
-	-	CuSn6Zn6 (2.1080)	-

Brązy cynowo-niklowe:

Marka krajowego brązu	odpowiednik USA	Analogowe Niemcy	Analogowa Japonia
-	C72500	CuNi9Sn2 (2,0875)	-
-	C72650	-	-
-	C72700	-	-
-	C72900	-	-

Brązy cynowo-cynkowo-ołowiowe:

Marka krajowego brązu	odpowiednik USA	Analogowe Niemcy	Analogowa Japonia
BroOCS4−4-2,5	-	-	-
-	С54400	-	-
BROC4−4-4	-	-	-

Diagram stanu układu Cu-Sn pokazano na ryc. 12.

Ryż. 12 Schemat stanu układu Cu-Sn

Stały roztwór α cyny w fazie miedzi (sześcienna sieć krystaliczna skupiona na twarzy) jest plastyczny w stanie gorącym i zimnym.

Fazy β i γ są stabilne tylko w podwyższonych temperaturach, a wraz ze spadkiem temperatury rozkładają się z dużą szybkością. Faza δ (Cu31Sn8, sieć fazowa γ) jest produktem rozkładu fazy γ (lub β') w temperaturze 520 °C, jest twarda i krucha.

Rozkład fazy δ na α + Cu3Sn (faza ε) rozpoczyna się w temperaturze 350 °C. Wraz ze spadkiem temperatury rozkład fazy δ przebiega niezwykle wolno (o 70−80% przy długotrwałym wyżarzaniu po odkształceniu na zimno). W praktyce w stopach zawierających do 20% Sn faza ε jest nieobecna.

W technicznych brązach cynowych zawartość cyny waha się od 2 do 14%, rzadziej do 20%.

Stopy układu Cu-Sn, w zależności od zawartości cyny, składają się albo z jednorodnych kryształów roztworu α-stałego, albo z kryształów α i eutektoidu α + β.

Proces dyfuzji w brązach cynowych przebiega powoli, struktura dendrytyczna zanika dopiero po wielu cyklach obróbki termomechanicznej. Z tego powodu proces technologiczny ciśnieniowej obróbki brązów cynowych jest trudny.

Podczas procesu topienia brązy cynowe są odtleniane fosforem, więc większość dwuskładnikowych stopów Cu-Sn zawiera szczątkowe ilości fosforu. Fosfor jest uważany za dodatek stopowy, gdy jego zawartość w stopie jest > 0,1%.

Głównymi dodatkami stopowymi brązów cynowych, oprócz fosforu, są ołów, cynk i nikiel.

Wpływ dodatków stopowych

Fosfor w interakcji z miedzią daje związek chemiczny Cu3P (14,1% P), który tworzy eutektyk z miedzią w temperaturze 714 °C (zawartość P wynosi 8,4% (masowo). W trójskładniku Cu-Sn-P w temperaturze 628 °C powstaje trójskładnikowy eutektyk, zawierający %: 80,7Cu, 14,8 Sn i 4,5P.

Z diagramu stanu układu Cu-Sn-P (rys. 13) widać, że wraz ze wzrostem zawartości cyny i spadkiem temperatury granica nasycenia roztworu α-stałego przesuwa się gwałtownie w kierunku miedzianego rogu .

Ryż. 13. Schemat stanu układu Cu-Sn-P: a — kąt miedziany; b — polimetryczne nacięcia naroża miedzianego układu Cu-Sn-P przy stałej zawartości cyny

Gdy zawartość brązów cynowych > 0,3% P, ten ostatni wytrąca się w postaci wtrąceń eutektyki fosforkowej. Brązy cynowe o zawartości 0,5% P i więcej łatwo ulegają zniszczeniu podczas odkształcania na gorąco, ponieważ eutektyka fosforkowa ulega stopieniu. Dlatego maksymalna zawartość fosforu w brązach cynowych poddanych obróbce ciśnieniowej wynosi 0,4%. Przy takiej zawartości fosforu brązy cynowe mają optymalne właściwości mechaniczne, mają zwiększony moduł normalnej sprężystości, granice sprężystości i zmęczenia. Stosując wyżarzanie-homogenizację, po którym znaczna część fosforu przechodzi do roztworu α-ciała stałego, można poprawić odkształcalność brązów cynowych o dużej zawartości fosforu.

Niewielkie dodatki cyrkonu, tytanu, boru i niobu również poprawiają obrabialność na gorąco i na zimno brązów cynowych.

Ołów jest praktycznie nierozpuszczalny w stałych brązach cynowych. Gdy stop krzepnie, oddziela się jako niezależna faza w postaci ciemnych wtrąceń między dendrytami. Ołów zauważalnie poprawia gęstość, tarcie i obrabialność brązów cynowych, ale znacznie obniża ich właściwości mechaniczne. Przeciwcierne brązy cynowe zawierają do 30% Pb.

Cynk jest dobrze rozpuszczalny w brązach cynowych w stanie stałym i nieznacznie zmieniając strukturę stopów, wyraźnie poprawia ich właściwości technologiczne.

Nikiel przesuwa granicę roztworu stałego α w kierunku kąta miedziowego (rys. 14).

Ryż. 14. Schemat stanu układu Cu-Sn-Ni: a — przekrój naroża miedzianego o zawartości 2% niklu; (b) obszar granicznego nasycenia roztworu stałego w temperaturze pokojowej. Kącik miedziany.

Sieć krystaliczna α-stałego roztworu nie zmienia się pod wpływem niklu, ale jej parametr nieznacznie wzrasta (-0,007 A). Przy niskim stężeniu cyny w obszarze niejednorodnym pojawia się nowa faza (Ni4Sn), która w zależności od szybkości krzepnięcia wytrąca się albo w postaci małych igiełkowatych kryształów (szybkie stygnięcie), albo jasnoniebieskich wtrąceń. Likwidus w stopach Cu-Sn zauważalnie wzrasta, gdy stopuje się je z niklem. W temperaturze 539 °C następuje przemiana eutektoidalna α + γ w α + β'. Faza δ', w przeciwieństwie do fazy δ układu podwójnego Cu-Sn, jest spolaryzowana.

Nikiel poprawia właściwości mechaniczne i odporność korozyjną brązów cynowych, udoskonala ich strukturę, aw zawartości 1% jest użytecznym dodatkiem. Przy zawartości > 1% Ni wprawdzie stopy poprawiają się, ale ich urabialność pod wpływem ciśnienia ulega pogorszeniu. Nikiel ma szczególnie ostry wpływ na brązy cynowo-fosforowe. Jednocześnie Ni przy zawartości w zakresie 0,5−1% nie wpływa ani na strukturę, ani na właściwości brązów cynowo-cynkowych.

Wpływ zanieczyszczeń

Zanieczyszczenia aluminium, magnezu i krzemu są bardzo szkodliwe w brązach cynowych. Pierwiastki te zawarte w roztworze stałym, choć zwiększają właściwości mechaniczne brązów, to jednak podczas topienia ulegają one energicznemu utlenieniu, tworząc ogniotrwałe tlenki, które usytuowane wzdłuż granic ziaren rozrywają wiązanie między nimi.

Szkodliwe dla brązów cynowych poddanych obróbce ciśnieniowej są również zanieczyszczenia arsenu, bizmutu, antymonu, siarki i tlenu. Ten ostatni zmniejsza właściwości przeciwcierne brązów cynowych.

Właściwości korozyjne

Brązy cynowe charakteryzują się dobrą odpornością na warunki atmosferyczne (wiejskie, przemysłowe, morskie). W wodzie morskiej są bardziej stabilne niż miedź i mosiądz (odporność brązów w kontakcie z wodą morską wzrasta wraz ze wzrostem zawartości cyny). Nikiel zwiększa również odporność na korozję brązów cynowych w wodzie morskiej, podczas gdy ołów w dużych ilościach ją zmniejsza. Brązy cynowe są stabilne w słonej wodzie.

Brązy cynowe wykazują zadowalającą odporność korozyjną w atmosferze przegrzanej pary wodnej o temperaturze 250 °C i ciśnieniu nieprzekraczającym 2,0 MPa, przy wystawieniu w temperaturze pokojowej na działanie roztworów alkalicznych, suchych gazów (chloru, bromu, fluoru i ich związków wodoru, tlenki węgla i siarki, tlen), czterochlorek węgla i chlorek etylu.

Brązy cynowe są nietrwałe w środowisku kwasów mineralnych (azotowych, siarkowych) i tłuszczowych, zasad, amoniaku, cyjanków, związków żelaza i siarki, gazów (chlor, brom, fluor) w wysokich temperaturach, kwaśnych wodach kopalnianych.

Korozja brązów cynowych pod wpływem kwasu siarkowego wzrasta w obecności utleniaczy (K2SiO7, Fe2 (SO4)3 itp.) i zmniejsza się 10−15-krotnie w obecności 0,05% benzylotiocyjanianu.

Szybkość korozji brązów cynowych pod działaniem szeregu czynników jest następująca, mm/rok:

zasady:

gorąco…1,52

w temperaturze 293 K …0,4−0,8

roztwory amoniaku o temperaturze pokojowej …1,27−2,54

kwas octowy w temperaturze pokojowej …0,025−0,6

Pary H2S przy 100 °C …1,3

mokry kwaśny gaz …2,5

sucha i wilgotna para wodna (w zależności od natężenia przepływu) …0,0025−0,9

Brązy cynowe ulegają korozji naprężeniowej pod wpływem azotanu rtęci.

Mosiądz, żelazo, cynk i aluminium w procesie korozji elektrochemicznej są ochraniaczami brązów cynowych.