Алюминиевая бронза

Алюминиевая бро́нза — вид бронзы, у которой алюминий является основным легирующим металлом, добавляемым к меди (в отличие от обычной бронзы, где медь легируется оловом, или латуни, где используется цинк). Промышленное применение нашли алюминиевые бронзы разного состава, но при этом большинство сплавов содержит алюминий в количестве от 5 % до 11 % по массе, а остальное составляет медь и другие легирующие элементы, такие как железо, никель, марганец и кремний.

Микроструктура алюминиевой бронзы с 20 % алюминия

Химический состав сплавов

Ниже в таблице приведены составы нескольких типовых стандартных алюминиевых бронз, которые обрабатываются давлением, и их обозначения по ГОСТ 18175-78[1] и ISO 428[2]. В процентах показан пропорциональный состав сплава по массе. Медь составляет остальную часть и в таблице не приводится:

Сплав по ISO 428 Сплав по ГОСТ 18175-78 Al Fe Ni Mn Zn As
CuAl5 БрА5 4,0…6,5 % 0,5 % max. 0,8 % max. 0,5 % max. 0,5 % max. 0,4 % max.
CuAl8 БрА7 7,0…9,0 % 0,5 % max. 0,8 % max. 0,5 % max. 0,5 % max.
CuAl8Fe3 6.5…8,5 % 1,5…3,5 % 1,0 % max. 0,8 % max. 0,5 % max.
CuAl9Mn2 БрАМц9―2 8,0…10,0 % 1,5 % max. 0,8 % max. 1,5…3,0 % 0,5 % max.
CuAl10Fe3 БрАЖ9―4 8,5…11,0 % 2,0…4,0 % 1,0 % max. 2,0 % max. 0,5 % max.
CuAl10Fe5Ni5 БрАЖН10―4―4 8,5…11,5 % 2,0…6,0 % 4,0…6,0 % 2,0 % max. 0,5 % max.

Свойства

Цвет алюминиевой бронзы соломенно-жёлтый, с красноватым оттенком, напоминающим цвет золота. Основные механические свойства в твёрдом состоянии: плотность 7500…8200 кг/м³, температура плавления 1040…1084 °C, твёрдость по Бринеллю 55…220 кгс/мм², предел прочности 20…75 кгс/мм², относительное удлинение 20…75 %[3].

Алюминиевые бронзы в сравнении с другими бронзовыми сплавами имеют бо́льшую прочность и коррозионную стойкость[4]. Эти сплавы демонстрируют низкий уровень поверхностной коррозии в атмосферных условиях, низкий уровень окисления при высоких температурах и слабую способность к реакциям с сернистыми соединениями и продуктами выхлопа двигателей внутреннего сгорания.

Применение
Монета номиналом в 1 гривну, сделанная из такого материала

Алюминиевые бронзы чаще всего применяются в оборудовании, где благодаря стойкости к коррозии, они имеют преимущество в сравнении с другими конструкционными материалами. Сюда следует отнести подшипники и детали шасси в самолётах, сборочные единицы в двигателях (особенно для морских судов), погружённые в воду элементы конструкций корпусов судов, гребные винты кораблей.

Алюминиевая бронза, благодаря красивому золотисто-жёлтому цвету и высокой коррозионной стойкости, иногда также используется в качестве замены золота для изготовления бижутерии и монет[5].

Наибольшим спросом алюминиевые бронзы пользуются в следующих сферах:

  • при изготовлении оборудования, эксплуатируемого в морских условиях;
  • в оборудовании водоснабжения;
  • в нефтяной и нефтехимической промышленности (например, для изготовления инструмента, эксплуатируемого во взрывоопасных средах);
  • для изготовления оборудования, эксплуатируемого в условиях коррозионной среды;
  • для изготовления декоративных элементов строительных конструкций.

Широко применяется для изготовления мелких деталей машиностроения (втулок, шестерней, фланцев). Положительными качествами алюминиевой бронзы перед оловянной являются:

  • меньшая склонность к внутрикристаллической ликвации;
  • большая плотность отливок;
  • более высокая прочность и жаропрочность;
  • меньшая склонность к хладоломкости.

Основные недостатки алюминиевых бронз перед оловянными:

  • значительная усадка:
  • склонность к образованию столбчатых кристаллов при кристаллизации и росту зерна при нагреве, что сильно охрупчивает сплав;
  • сильное газопоглощение жидкого расплава;
  • самоотпуск при медленном охлаждении;
  • недостаточная коррозионная стойкость в перегретом паре.[6]

Алюминиевая бронза поддаётся сварке в среде инертного газа (аргона).

См. также

Примечания
  1. ГОСТ 18175-78 Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. Марки.
  2. ISO 428 Wrought Copper-Aluminium Alloys — Chemical Composition And Forms of Wrought Products.
  3. ГОСТ 1628-78 Прутки бронзовые. Технические условия.
  4. Material Safety Data Sheet. Aluminium Bronze material. Архивировано 21 декабря 2010 года. (англ.)
  5. Нумизматический словарь. Бронза алюминиевая (недоступная ссылка). Дата обращения: 12 июня 2015. Архивировано 22 марта 2012 года.
  6. О.А. Масанский; В.С. Казаков. Материаловедение и технологии конструкционных материалов. — Красноярск: Сиб. Фед. университет, 2015.

Литература

Колачев Б. А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов [Текст]: учебник для студ. высш. уч. завед. / Б. А. Колачев, В. А. Ливанов, В. И. Елагин . — 2-е изд. — М.: Металлургия, 1981. — 416 с.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.