Bronzové slitiny a jakosti

Bronzy jsou slitiny mědi, ve kterých zinek nebo nikl nejsou hlavními legujícími prvky.

Podle chemického složení se bronzy dělí na dvě skupiny: cínové bronzy, ve kterých je hlavním legujícím prvkem cín, a bezcínové bronzy, které jako legovací složku neobsahují cín.

Podle technologických charakteristik se bronzy dělí na lité a deformovatelné. Licí bronzy jsou určeny pro tvarové odlitky. Tvářené bronzy se dobře hodí k tlakovému zpracování.

Ve srovnání s mosazí mají bronzy lepší mechanické, kluzné vlastnosti a odolnost proti korozi. Jako legující prvky v bronzu se používají cín, hliník, nikl, mangan, železo, křemík, olovo, fosfor, berylium, chrom, zirkonium, hořčík a další prvky.

Lité cínové bronzy: Tekutost litých cínových bronzů je nižší než u jiných bronzů, ale mají nevýznamné objemové smrštění, což umožňuje získat z těchto slitin tvarové bronzové odlitky.

Cínová vsázka slévárenské bronzy v ingotech (GOST 614-73) slouží jako vsázka: BrOZTs8S4N1 – pro slévárenský bronz; BrOZTS7S5N; BrOZTs 1ZS4 – pro bronz BrOZTs12S5; Br04Ts7S5 – pro bronz BrOZ, 5Ts7S5; Br05Ts6S5 — pro bronz Br05Ts5S a Br04Ts4S17. Uvedené licí bronzy (GOST 613-79) se používají pro odlévání valivých dílů. Kromě toho se bronzy BrO3Ts12S5 a BrO3Ts7S5N používají pro armatury pracující ve vodě a vodní páře (BrO3Ts7S5N v mořské vodě a olejích) při tlacích do 245 MPa.

Nestandardní odlévací bronzy BrO10; Br019 pro kritické aplikace se používá pro tvarovky a tvarové odlitky; bronz BrO10F1 – pro ložiska ozubených kol a pouzder pro kritické účely; bronz BrO10Ts2 – pro kování, ložiska, tvarové odlitky; bronz Br08Ts4 – pro díly čerpadel a armatur; bronz BrO6TsbS3 – pro parní a vodní armatury; bronz Br08S12 – pro kritická ložiska pracující pod vysokými tlaky; bronzy Br05S25 a Br01S22 – pro výrobu ložisek a pouzder pracujících při nízkém zatížení a vysokých rychlostech, nízko těsnících kroužků; bronz BrO6Ts6S3 – pro parní a vodní armatury. Bronzy Br05S25, Br01S22, Br08S12 patří do skupiny olovnatých bronzů, kam patří slitiny BrS30 (pro ložiska, těsnění), BrS60N2,5 (pro ložiska, tvarové odlitky). Dvojolověné bronzy se pro jejich nízké mechanické vlastnosti používají na pouzdra a ložiska ve formě tenké vrstvy na ocelové základně. Olověné bronzy s vysokým obsahem cínu (Br08S12, BrO10S10, Br010S2NZ) se vyznačují vyššími mechanickými vlastnostmi než dvojitý olovnatý bronz. Proto se tento bronz používá k výrobě ložiskových pouzder a vložek bez ocelové základny.

Cínové bronzy, tlakově opracované – deformovatelné: se dělí do následujících skupin (GOST 5017-74): cín-fosforové bronzy BrOF8,0-0,3; BrOF6,5-0,4; BrOF6,5-0,15; BrOF7-0,2; BrOF4-0,25; cín-zinkové bronzy BrOTs4-3; cín-zinek-olověné bronzy BrOTsS4-4-2,5 a BrOTsS4-4-4.

Bronzy BrOF8-0,3 a BrOF6,5-0,4 se používají na síta v průmyslu celulózy a papíru. Bronz BrOF6,5-0,4 se také používá na pružiny, strojní součásti a ložiska. Bronz BrOF6,5-0,15 se používá k výrobě pásků, pásků, tyčí, ložiskových dílů, bimetalických výrobků; bronz BrOF7-0,2 – pro tyče, ozubená kola, ozubená kola, pouzdra a těsnění vysoce zatěžovaných strojů; bronz BrOF4-0,25 – pro trubky regulačních a měřicích a jiných zařízení, pro manometrické pružiny; bronz BrOTs4-3 – pro pásky, pásy, tyče používané v elektrotechnice, pro proudové pružiny, kontakty, konektory, pro pružinový drát v chemickém průmyslu, přesné mechanice, pro armatury, škrabky v papírenském průmyslu; bronzy BrOCS4-4-2,5 a BrOCS4-4-4 – pro pouzdra a ložiska v automobilovém a traktorovém průmyslu.

Tlakově opracované cínové bronzy lze dodat, stejně jako mosazi, v měkkém (žíhaném), polotvrdém, tvrdém a extra tvrdém stavu.

Bronzy BrOF6,5-0,4, BrOF6,5-0,15 a BrOCS4-4-2,5 se obvykle zpracovávají za studena (válcování, tažení), za tepla – pouze lisováním. Bronz BrOC4-3 se dobře zpracovává pod tlakem v teplých i studených podmínkách.

Berylliové bronzy, jako precipitačně vytvrzované slitiny, mají vysoké mechanické, elastické a fyzikální vlastnosti. Vyznačují se vysokou odolností proti korozi, tepelnou odolností a cyklickou pevností; Jsou stabilní při nízkých teplotách, nemagnetické a při úderu nevytvářejí jiskry. Kalení beryliových bronzů se provádí při teplotě 750-790 °C, stárnutí – při 300-325 °C. Přísady niklu, kobaltu nebo železa pomáhají zpomalit rychlost fázových přeměn při tepelném zpracování, což výrazně zjednodušuje technologii kalení a stárnutí. Nikl navíc zvyšuje teplotu rekrystalizace a mangan může částečně nahradit drahé beryllium. Berylliové bronzy se používají na pružiny, membrány, části pružin a v hodinářském průmyslu.

Slitiny mědi a manganu se vyznačují vysokými mechanickými vlastnostmi a zpracovávají se pod tlakem v teplých i studených podmínkách. Mají zvýšenou tepelnou odolnost a odolnost proti korozi. Používá se pro armatury pecí.

Silikonové bronzy obvykle obsahují nikl nebo mangan. Tyto slitiny se vyznačují vysokými mechanickými, elastickými a kluznými vlastnostmi; přitom při nízkých teplotách neztrácejí svou plasticitu. Křemíkové bronzy se dobře pájí a zpracovávají pod tlakem při nízkých i vysokých teplotách. Jsou nemagnetické a při úderu nevytvářejí jiskry. Používají se na valivé díly, pružiny, ložiska, při stavbě námořních lodí, na sítě, rošty, výparníky, vodicí pouzdra.

Odlévané bezcínové bronzy (GOST 493-79) se vyznačují vysokou pevností a dobrými kluznými a korozními vlastnostmi. Používají se k výrobě dílů, které pracují ve zvláště náročných podmínkách (ozubená kola, pouzdra, ventily, ozubená kola pro výkonné jeřáby a turbíny, šneky, které pracují v tandemu s díly z kalených ocelí, ložiska, která pracují pod vysokým tlakem a rázovým zatížením).

Získání bronzu: Bronz se taví v jakémkoli typu pece používané pro tavení slitin mědi.

Vsázka pro tavení bronzu může být složena buď z čerstvých kovů, nebo z čerstvých kovů s přídavkem odpadních a sekundárních kovů. Tavení se provádí pod vrstvou dřevěného uhlí nebo pod vrstvou tavidla.

Tavení vsázky z čerstvých kovů se provádí v následujícím pořadí: příslušné množství dřevěného uhlí nebo tavidla se vloží do dobře vyhřáté pece. Poté se naloží měď a po jejím roztavení a zahřátí na teplotu 1150-1170°C se tavenina dezoxiduje fosforovou mědí (dezoxidace se někdy provádí ve dvou stupních: v peci a v pánvi; po dezoxidaci taveniny se přidá 50% fosforové mědi, přidají se odpovídající legující prvky, zahřejí se na 100°C.120);

Žáruvzdorné legující prvky jsou zavedeny ve formě ligatur. Poté se tavenina míchá, dokud se legující prvek úplně nerozpustí a zahřeje se na danou teplotu. Když se slitina před litím uvolní z pece v pánvi, tavenina se nakonec deoxiduje zbývající fosforovou mědí, aby se z ní uvolnily oxidy. Fosforový bronz zlepšuje tekutost taveniny.

V případě výroby bronzu za použití recyklovaných materiálů (odpad z vlastní výroby a druhotné kovy) probíhá tavení v tomto sledu: nejprve se roztaví měď, dezoxiduje měď fosforem a přidají se k ní recyklované kovy. Po úplném roztavení recyklovaných kovů se do taveniny zavádějí legující složky ve vhodném pořadí. Pokud vsázka obsahuje malé množství čisté mědi, pak se v tomto případě nejprve roztaví recyklované kovy a poté měď a legovací přísady.

Měď lze také naložit prvními částmi vsázky. Tavení se provádí pod vrstvou dřevěného uhlí nebo pod vrstvou tavidla.

Po roztavení celé vsázky a zahřátí taveniny na požadovanou teplotu se nakonec dezoxiduje fosforovou mědí a navrch se nanese dobře vypálené dřevěné uhlí nebo dobře vysušené vhodné tavidlo. Spotřeba tavidla je 2-3% hmotnosti vsázky. Tavenina zahřátá na danou teplotu se udržuje pod vrstvou tavidla po dobu 20-30 minut za pravidelného míchání, poté se výsledná struska odstraní z povrchu taveniny a nalije se do forem.

Pro lepší odstranění strusky z povrchu taveniny se do pánve přidává křemičitý písek, který strusku zahustí.

Připravenost bronzu k lití do forem se zjišťuje technologickými zkouškami. Lom technologického vzorku musí být čistý a rovnoměrný.

V případě přípravy hliníkového bronzu s použitím recyklovaných slitin ve vsázce se operace dezoxidace taveniny fosforovým bronzem nepoužívá, jelikož fosfor má nižší afinitu ke kyslíku než hliník, navíc je třeba mít na paměti, že tento bronz je velmi citlivý na přehřátí (nad 1200°C).

Při přehřátí hliníkový bronz oxiduje a nasytí se plyny. Oxid hlinitý vznikající při tavení hliníkových bronzů není redukován deoxidačními činidly a je velmi obtížně odstranitelný z taveniny. Oxidové filmy hliníku, které mají velmi vysokou teplotu tání, snižují tekutost bronzu a způsobují defekty. Tavení by mělo probíhat intenzivně při horní hranici teplot ohřevu a hotová slitina by se neměla držet v peci. Jako krycí tavidlo při tavení hliníkových bronzů se doporučuje použít tavidlo skládající se z 50 % uhličitanu sodného a 50 % kryolitu. Hliníkový bronz se před litím zušlechťuje přidáním chloridu manganatého nebo chloridu zinečnatého do taveniny v množství 0,2-0,4 % hmotnosti vsázky. Po rafinaci se tavenina udržuje v pánvi po dobu 3-5 minut, dokud se nezastaví vývoj plynu. Slitina se nalévá do forem při dané teplotě.

Pro zabránění zkapalnění v bronzu s vysokým obsahem olova (50-60%) se doporučuje zavést 2-2,3% Ni ve formě mědi-niklové ligatury nebo použít jako tavidla sírany alkalických kovů. Nikl, mangan a stříbro, pokud jsou součástí bronzu, se do taveniny zavádějí před přidáním cínu.

Pro zlepšení kvality bronzu je někdy upravován drobnými přísadami žáruvzdorných kovů.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _