Каталог
  

Состав бериллиевой бронзы


Бериллиевая бронза БрБ2

БрБ2 — это безоловянная бериллиевая бронза, обрабатываемая давлением. Химический состав сплава БрБ2 описан в ГОСТ 18175-78 и включает в себя следующие компоненты: медь 96,9-98,0 %, бериллий 1,8-2,1 %, никель 0,2-0,5 % и до 0,5 % примесей.
Сплав выделяется среди прочих бронз высокой износостойкостью и стойкостью к коррозионной усталости. Наряду с другими бронзами БрБ2 обладает хорошими антифрикционными и пружинящими свойствами, а также средними тепло и электропроводностью, что обуславливает применение ленты и проволоки БрБ2. Кроме того можно улучшить механические качества этого сплава, если подвергнуть его процедурам закалки и старения. Так, например, широко используют пруток БрБ2Т.

Свойства БрБ2

Рассмотрим свойства бериллиевой бронзы марки БрБ2 - химические, технологические, механические, физические.


Химический состав БрБ2


Химсостав сплава БрБ2 по ГОСТ 18175 - 78
Fe Si Ni Al Cu Pb Be Примесей
до   0. 15 до   0.15 0.2 - 0.5 до   0.15 96.9 - 98 до   0.005 1.8 - 2.1 всего 0.5

Примечание: Cu - основа; процентное содержание Cu дано приблизительно

 

Литейно-технологические свойства бронзы БрБ2
Температура плавления БрБ2 955 °C
Температура горячей обработки БрБ2: 750 - 800 °C
Температура отжига БрБ2: 530 - 650 °C

Механические свойства БрБ2
Сортамент Предел кратковременной прочности sв Предел пропорциональности (предел текучести дляостаточной деформации) sT Относительное удлинение при разрыве d5
- МПа МПа %
Проволока мягк. , ГОСТ15834 - 77 343-686   15-60
Проволока тверд.,ГОСТ 15834 - 77 735-1372    
Полоса мягк., ГОСТ1789-70 390-590   20-30
Полоса твердая, ГОСТ1789-70 590-930   2.5
Сплав мягкий , ГОСТ1789-70 400-600 196-344 40-50
Сплав твердый, ГОСТ1789-70 600-950 588-930 2-4

Твердость прутков из БрБ2 прописана в ГОСТ 15835-2013 (взамен ГОСТ 15835-70)

Твердость БрБ2
Твердость БрБ2, Пруток мягкий ГОСТ 15835-2013 HB 10 -1= 100 - 150 МПа
Твердость БрБ2, Пруток твердый ГОСТ 15835-2013 HB 10 -1= 150 МПа

HB - Твердость по Бринеллю бериллиевой бронзы


Физические свойства БрБ2 (бронзы бериллиевой)
Температура T Модуль упругости первого рода E 10-5 Коэффициент температурного (линейного) расширения a10 6 Теплоемкость l Плотность Удельная теплоемкость C Удельное электросопротивление R 109
Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м
20 1. 31   84 8200   70
100   16.6     419  

    

Аналоги БрБ2
США Германия Япония
  DIN,WNr JIS
                                                           
C17200
Alloy25
     
                                                                                           
2.1447
CuBe2

 

Применение бериллиевой бронзы БрБ2

Прутки из бронзы БрБ2 применяются в приборостроении и автомобилестроении. Ленты БрБ2 также применяются в приборостроении и производстве упругих и пружинящих деталей. Аналогичное применение нашла проволока в машиностроении и приборостроении. Бронза БрБ2 используется в различных областях производства. Из неё изготавливают антифрикционные детали и пружинящие детали: пружинящие детали и пружины. Из неё изготавливают детали ответственного назначения. Также из неё изготавливают неискрящие инструменты.

Технологические характеристики позволяют изготавливать из бериллиевых бронз сложные отливки высокого качества, но обычно детали из них производят из заготовок, подвергнутых предварительной пластической деформации (листы и полосы, проволока, ленты и др). Широкое применение сплавов бериллиевой группы обусловлено еще и тем, что они хорошо поддаются различным видам обработки, а для соединения деталей из них можно использовать все известные способы (сварка и пайка).

Пайка и сварка БрБ2

Пайку бериллиевых бронз следует выполнять сразу же, как была выполнена тщательная механическая зачистка соединяемых элементов. В качестве припоя при выполнении такой технологической операции используются сплавы на основе серебра, а в защитном флюсе, использование которого необходимо, должны в обязательном порядке содержаться фтористые соли. Высокое качество пайки деталей из данных сплавов обеспечивает технология, предполагающая выполнение соединения в вакууме и использование слоя защитного флюса.

Детали из бериллиевых бронз не соединяют при помощи электродуговой сварки, для этого успешно используют другие технологии: точечную, шовную, роликовую и сварку в среде инертных газов. Такое ограничение в применении электродуговой сварки обусловлено тем, что сплавы данной группы обладают большим температурным интервалом кристаллизации. Кроме этого, сварку бронз бериллиевой группы нельзя выполнять после термической обработки, что обусловлено их особыми механическими свойствами.

Износостойкость и коррозионной устойчивость бронзы БрБ2

Детали из бериллиевой бронзы не истираются и в то же время бережно воздействуют на сопрягаемые механизмы, хорошо сопрягаются с друг другом, полируются и идеальным образом взаимодействуют в механизмах при заданных параметрах.  Но даже если условия эксплуатации нарушены, детали из БрБ2 способны выдерживать большие нагрузки трения и других механических воздействий. При работе механизмов в ходе изнашивания БрБ2 не откалывается большими кусками, а истирается постепенно, давая очень мелкую стружку.

Коррозионная усталость – это один из показателей коррозионной стойкости металлов. Когда детали работают под воздействием большой массы, циклических динамических нагрузок в коррозионной среде, велика вероятность выхода из строя конструкций, в которых они используются. Сплав БрБ2 хорошо проявляет себя в различных коррозионных средах и может быть использован для изготовления ответственных деталей, так как коррозия проявляется достаточно медленно и не оказывает значительного воздействия на механические и физические свойства деталей из этого материала долгое время. Однако, под действием влажных паров аммиака и воздуха бериллиевые бронзы склонны к межкристаллизационной коррозии и растрескиванию. В газовой среде, насыщенной галогенами (фтором, бромом, хлором и йодом), на их поверхности образуются галогениды бериллия, из-за чего происходят уменьшение его концентрации в сплаве. Особенно активно процесс взаимодействия с галогенами происходит при повышенных температурах. В связи с этим, бериллиевую бронзу БрБ2 не рекомендуют использовать для изготовления деталей, эксплуатируемых в указанных газах.

Облагораживание и закалка БрБ2

Путём облагораживания изделия из БрБ2 получаются более твёрдыми и более пластичными. Соответственно выпускаются полуфабрикаты в мягком (М) и твёрдом (Т) состоянии. В ходе процедуры закалки металл нагревают до некоторой температуры, после чего остужают в воде. В результате пластичные свойства металла повышаются и его применяют для изготовления деталей путём прокатки, ковки, вытяжки и гибки в холодном состоянии. Также выпускаются полуфабрикаты из БрБ2 с закалкой и холодной деформацией. БрБ2 закаливают при температуре 750-790 °C, после чего сплав отпускают при температуре в пределах 300-350 °C. После холодной деформации механические качества твёрдости, прочности и текучести улучшаются. БрБ2 Т выделяется среди прочих бронз самым высоким показателем прочности на растяжение.  Медно-бериллиевый сплав БрБ2, подвергаемый термическому закаливанию, становится более прочным, упругим и пластичным. Первоначально его приводят в мягкое состояние, нагревая до 760-780°С, а затем подвергают старению в воде при температуре 310-330°С в течение 3 часов. При нагревании и последующем охлаждении сплава до комнатной температуры бериллий растворяется в меди с образованием насыщенного твердого раствора. Последующая закалка приводит к его осаждению, в результате чего бронза БрБ2 приобретает высокую твердость до 350 - 400 НВ.

 

Бериллиевые бронзы: состав, свойства, обработка

Бериллиевые бронзы - это сплавы меди с бериллием. Они применяются в промышленности для изготовления упругих элементов ответственного назначения (плоских и витых пружин, упругих элементов в виде гофрированных мембран, токопроводящих упругих деталей электрооборудования, пружинящих деталей электронных приборов и устройств и т.д.). Их отличают высокие: прочностные свойства, предел упругости и релаксационная стойкость, электро- и теплопроводность, сопротивление коррозии и коррозионной усталости. Они не магнитны, не дают искры при ударе, технологичны, т.е. хорошо штампуются, свариваются. Из бериллиевой бронзы изготавливают инструменты стойкие к образованию искры для работы на пожароопасных производствах. Бериллиевые бронзы мало склонны к хладоломкости и могут работать в интервале температур от -200°С до +250°С. К недостаткам этих сплавов относятся высокая стоимость и дефицитность бериллия, а также его токсичность.

Оптимальными свойствами обладают сплавы, содержащие около 2—2,5 % Be. При дальнейшем увеличении содержания бериллия прочностные свойства повышаются незначительно, а пластичность становиться чрезмерно малой.

Согласно диаграмме состояния Cu-Be, в равновесии с α-твердым раствором бериллия в меди в твердом состоянии могут находиться фазы β и γ. Равновесная γ(CuBe)-фаза - твердый раствор на основе соединения CuBe - имеет упорядоченную ОЦК решетку. Такую же решетку, но неупорядоченную имеет β-фаза. Фаза β устойчива только до температуры 578°С, при которой она претерпевает эвтектоидный распад β → α+γ (CuBe).

Химический состав (%) и назначение безоловянных деформируемых бронз(ГОСТ 18175–78)
Марка бронзы Be Ni Ti Mg Примеси Примерное назначение
БрБ 2 1,8–2,1 0,2-0,5 0,15Al; 0,15Fe; 0,15Si; 0,005Pb; в сумме не более 0,5

Прутки, проволока, листы, лента, полосы. Пружины и пружинящие детали ответственного назначения, мембраны, износостойкие детали всех видов, детали часовых механизмов, неискрящии инструмент

БрБ 2,5 2,3–2,6 0,2–0,5 0,1Al; 0,15Fe; 0,15Si; 0,005Pb; в сумме не более 0,5
БрБНТ 1,7 1,60–1,85 0,2–0,4 0,1–0,25 0,1Al; 0,15Fe; 0,15Si; 0,005Pb; в сумме не более 0,5
БрБНТ 1,9 1,85–2,10 0,2–0,4 0,10–0,25 0,1Al; 0,15Fe; 0,15Si; 0,005Pb; в сумме не более 0,5
БрБНТ 1,9Мг 1,85–2,10 0,2–0,4 0,10–0,25 0,07–0,13 0,1Al; 0,15Fe; 0,15Si; 0,005Pb; в сумме не более 0,5
БрБНТ 0,4–0,7 1,4–1,6 0,05–0,15 0,1Al; 0,15Fe; 0,15Si; 0,005Pb; в сумме не более 0,5 Листы, полосы, прутки. Детали машин стыковой сварки, электроды для сварки коррозионно­стойких сталей и жаро­прочных сплавов

Бериллиевые бронзы широко применяются за рубежом в промышленно развитых странах. Из них изготовляют плиты, листы, ленты, горячепрессованные прутки, сварные и бесшовные трубы, прессованные профили и другие полуфабрикаты. Для улучшения свойств бериллиевые бронзы дополнительно легируют небольшими добавками металлов VIIIA группы - кобальтом, никелем и железом. В марочном составе обычно оценивают суммарное содержание этих металлов.

Химический состав (%) стандартных бериллиевых бронз, применяемых в США, Германии, Японии, Франции и Англии
Марка Страна Стандарт Ве Другие элементы и примеси
С17000 США ASTM B194 1,60–1,79 0,20 Аl; 0,20 Si; (Niі+Co) > 0,20; (Ni+Со+Fе) = 0,6
С17200 США ASTM B194, В570 1,8–2,0 (Ni+Со) > 0,20; (Ni+Со+Fе) = 0,6 сумма примесей не более 0,5
CuBe1,7
(2. 1245)
Германия DIN 17666 1,6–1.8 (Ni+Со) > 0,20; (Ni+Со+Fe) = 0,6
CuВе2 Германия DIN 17666 1,8–2,1 (Ni+Со) > 0,20; (Ni+Со+Fе) = 0,6 сумма примесей не более 0,5
CuВе2РЬ (2.1248) Германия DIN 17666 1,8–2,1 0,20–0,6 РЬ; (Ni+Со) > 0,20; (Ni+Со+Fе) = 0,6 сумма примесей не более 0,5
С1700 Япония JIS130 1,6–1,79 (Cu+Ве+Nі+Со+Fе)>99,5; (Ni+Со) > 0,2; (Ni+Со+Fе) > 0,6
С1720 Японии JIS Н3130 1,8–2,0 (Cu+Ве+Nі+Со+Fе)>99,5; (Ni+Со) > 0,2; (Ni+Со+Fе) > 0,6
Сu-Ве 250 Англия - 1,8–2,0 0,25 (Со+Ni)
Сu-Ве 275 Англия - 2,13–2,8 0,3–0,6 (Со+Ni)
V Ве Франция - 1,6–1,9 0,15–0,35(Со+Ni)

Термическая обработка бериллиевой бронзы

Предельная растворимость бериллия в меди в двойной системе Cu-Be при 870°С составляет 2,7% (по массе), и она резко уменьшается с понижением температуры. Это указывает на возможность применения упрочняющей термообработки к меднобериллиевым сплавам. Бериллиевые бронзы являются дисперсионно-твердеющими сплавами, причем эффект упрочнения при термической обработке у них максимальный среди всех сплавов на медной основе. Они подвергаются закалке и последующему старению.

Технологические свойства и режимы обработки бериллиевых бронз
Марка Температура, °С Обрабаты­ваемость резанием, %
(ЛС63-3 - 100%)
Линейная
усадка, %
Коэффициент трения
литья горячей обработки отжига закалки старения со смазкой без смазки
1) Низкотемпературный отжиг для повышения упругих характеристик, рекристаллизационный отжиг проводят при температурах 600–700°С.
БрБ2 1030‑1060 700‑800   760‑780 320 20 1,8 0,016 0,35
БрБ 2,51) 1030‑1060 700‑800 - 770‑790 300 - - - -
БрБНТ 1,7 1030‑1060 700‑800 - 755‑775 300 - - - -
БрБНТ1,9 1030‑1060 700‑800 - 760‑780 320 - - - -

При термической обработке бериллиевых бронз существенным является выбор температуры нагрева под закалку (Tзак). Ее значение определяет полноту перевода легирующих элементов в твердый раствор и возможность его гомогонизации. С точки зрения указанных факторов, предпочтительно повышение температуры закалки.

Нагрев под закалку выше оптимальной температуры способствует дополнительному пересыщению твердого раствора бериллием (особенно для сплава БрБ2,5) и вакансиями. Оба эти фактора ускоряют распад твердого раствора при последующем старении, но повышение температуры закалки приводит к росту зерен α-твердого раствора, что приводит к понижению пластичности и упругих свойств и ухудшает штампуемость. Для получения мелкого зерна при нагреве до температуры закалки в структуре бронзы должно сохраняться некоторое количество равномерно распределенных включений избыточной β-фазы, которые препятствуют собирательной рекристаллизации α-твердого раствора. Получению мелкозернистой сгруктуры способствует также никель: дисперсные частицы фазы NiBe не растворяются полностью при нагреве под закалку и сдерживают рост зерен α-раствора.

Диапазон температур нагрева под закалку бериллиевых бронз составляет 760—800°С. Выше указанных температур бронзы нагревать не следует из-за опасности роста зерен и ухудшения служебных характеристик сплава. Нагрев под закалку ниже оптимальной температуры уменьшает пересыщение α-твердого раствора бериллием в закаленном сплаве и интенсифицирует прерывистый распад при старении с образованием грубой двухфазной структуры с некогерентным выделением γ-частиц в приграничных участках. Закалка с низких температур стимулирует прерывистый распад особенно сильно при высокотемпературном старении (выше 350°С). Локализованный в приграничных участках прерывистый распад твердого раствора приводит к охрупчиванию сплава.

Скорость охлаждения

Важным параметром закалки бериллиевых бронз является скорость охлаждения, которое должно быть достаточно резким, чтобы исключить распад пересыщенного твердого раствора. При выборе закалочных сред руководствуются критическими скоростями (vKp), оцениваемыми с помощью термокинетических диаграмм или диаграмм изотермического превращения переохлажденного α-твердого раствора. Эти диаграммы строят по микроструктурным исследованиям или по изменению свойств в процессе распада α-раствора по сравнению со свойствами после старения на максиматьную прочность.

Данные показывают, что при закалке бронзы наибольшие скорости охлаждения должны быть в интервале температур 550— 250°С. Замедленное охлаждение в этом интервале может вызвать преждевременное выделение из α-твердого раствора фазы-упрочнителя и, следовательно, привести к уменьшению способности к последующему старению. Критическая скорость закалочного охлаждения, позволяющая получить необходимое сочетание физико-механических свойств составляет 60°С/с для бронзы с 2,46% Ве и 0,27% Со.

Критическая скорость охлаждения у бериллиевых бронз достаточно высока и составляет 30— 60°С/с, поэтому их обычно закаливают в воде. Для уменьшения критической скорости в бериллиевые бронзы вводят никель или кобальт. Добавки этих металлов приводят к повышению устойчивости переохлажденного α-твердого раствора в области температуры его наименьшей стабильности (~ 500°С). Примерно так же на устойчивость твердого раствора влияют небольшие добавки магния. Важным достоинством бериллиевых бронз является их высокая пластичность при умеренной прочности в закаленном состоянии: σв = 400—500 МПа. δ = 30—45%. В этом состоянии они легко переносят операции гибки, вытяжки и другие виды деформации.

Температурный режим старения и фазовые переходы при старении

Температурный режим старения зависит от необходимого сочетания свойств изделия и находится в интервале температур 300—350°С. При старении бериллиевых бронз распад α-раствора характеризуется сложностью форм фазовых переходов. Превращение проходит через ряд метастабильных состояний, последовательность которых зависит от температуры изотермической выдержки. При температурах ниже 430°С распад начинается с образования зон Гинье-Престона (ЗГП), представляющих собой дискообразные монослои атомов бериллия, расположенные паралельно плоскостям {100} матрицы. Их диаметр оценивается пределами 2— 10 нм, а толщина - 0,2—1,0 нм. Монослои окружены полями искажений решетки матрицы.

После образования ЗГП при температурах ниже 300—350°С появляются частицы метастабильной γ"-фазы, имеющей моноклинную решетку: а = b = 0,254 нм, с = 0,324 нм, Р - 85°25'.

Метастабильная γ'-фаза образуется из γ"-фазы при температурах ниже 350°С, либо непосредственно из ЗГП при более высоких температурах. Она имеет объемноцентрированную тетрагональную решетку с периодом а = 0,279 нм и с - 0,254 нм и плоскостью габитуса {112}α. По мере развития процесса старения размеры выделений γ'-фазы увеличиваются а тетрогональность ее решетки уменьшается.

После длительного старения и особенно выше температуры 400 °С γ'-фаза теряет когерентность с матрицей, степень тетрагональности ее решетки приближается к единице, и она превращается в стабильную γ(CuBe)-фазу. Возможно образование γ-фазы из метастабильной γ'-фазы и непосредственно из α-твердого раствора. Таким образом, в бериллиевых бронзах при различных температурах старения наблюдается следующая последовательность превращений:

300°C : αCu-Be → ЗГП → γ" → γ' → γ(CuBe)
350‑400°C : αCu-Be → ЗГП → γ' → γ(CuBe)

После дисперсионного твердения при старении готовые детали приобретают высокиеупругие свойства: предел упругости достигает 750—770 МПа, предел выносливости 250—290 МПа (на базе 1⋅108 циклов), твердость 350—400 HV. Температуроустойчивость упругих элементов из бериллиевых бронз значительно выше по сравнению с другими сплавами на медной основе, электропроводность составляет 25—30 % от электропроводности меди. Бериллиевые бронзы хорошо свариваются и паяются. Обработка резанием даже после дисперсионного твердения затруднений не вызывает.

Типичные свойства бериллиевых бронз
Марка Состояние материала σB,
МПа
σ0,2
МПа
δ
%
HV (НВ) σ0,005
МПа
E
ГПа
KCU, МДж/м2 σ-1 на базе 1⋅108 циклов, МПа
БрБ2 Закаленное 500 250 40 90 130 117 0,7 -
Состаренное 1250 1000 3 370 770 131 0,125 245
Состаренное после закалки и деформации на 40% 1350 1200 2 400 960 135   294
БрБ 2,5 Закаленное 550 300 30 115 160 120,5 - -
Состаренное 1300 1100 2 380 790 133 - -
Состаренное после закалки и деформации на 40% 1400 1300 1,5 410 970 138   294
БрБНТ 1,7 Закаленное 420 220 50 85 120 107 - -
Состаренное 1150 930 7 320 700 128 - 245
Состаренное после закалки и деформации на 40% 1250 1150 3 360 890 131,5   275
БрБНТ 1,9 Закаленное 480 250 50 90 130 110 - -
Состаренное 1250 1000 6 360 77 130 - 245
Состаренное после закалки и деформации на 40% 1350 1180 2 400 960 134   294
 
Механические свойства бериллиевых бронз
Марка Закалка Старение по оптимальному режиму
σB, МПа δ,% σB, МПа σ0,02, МПа δ,%
БРБНТ 1,9 400 - 500 38 - 45 1150 - 1250 700 4 - 6
БрБ2 400 - 500 38 - 45 1150 - 1250 600 4. .6
БрБ 2,5 400 - 500 30 - 38 1250 - 1350 650 3 - 5
БрБНТ 1,7 300 - 400 45 - 50 1000 - 1100 400 5 - 7

Легирование бериллиевых бронз

Легирование бериллиевых бронз направлено на улучшение их свойств. В качестве легирующих элементов используют Ni, Co и Ti. Эти элементы подавляют прерывистый распад и замедляют непрерывный. Такое влияние никеля и кобальта связывают с тем, что эти элементы, имеющие меньший атомный радиус, чем медь, уменьшают период решетки α-раствора, что приводит к сохранению когерентности матрицы и выделений, т.е. к отностильной стабилизации γ'-фазы. Кроме того, Ni и Ti могут образовывать соединения типа NiВе, Cu3Тi, которые обеспечивают дополнительное упрочнение.

Бериллиевые бронзы отличаются высоким сопротивлением малым пластическим деформациям из-за сильного торможения дислокаций дисперсными частицами, выделившимися из твердого раствора при старении, а следовательно, они имеют высокий предел упругости. С увеличением этого сопротивления уменьшаются микропластические деформации при заданном напряжении и. следовательно, уменьшается релаксация напряжений. Все это приводит к повышению релаксационной стойкости сплавов — основной характеристики, определяющей свойства упругих элементов.

Бериллиевые бронзы часто подвергают низкотемпературной термомеханической обработке (НТМО), заключающейся в применении пластической деформации между операциями закалки и старения. В этом случае деформация закаленного сплава обеспечивает равномерный распад по всему объему твердого раствора при старении и получение высоких упругих характеристик.

Бериллиевая медь - Belmont Metals

Бериллиевая медь - Belmont Metals

Сплавы бериллия и меди в различных формах; 4% бериллиевой меди, сплавы бериллиевой меди: 20C, 10C, 70C, 165C, 275C и другие

Бериллиевая медь, также известная как бериллиевая бронза или пружинная медь, представляет собой медный сплав с 0,5-3% бериллия и иногда других элементов. Сплав сочетает в себе высокую прочность с немагнитными и искробезопасными свойствами. Он обычно используется в приложениях, где важно иметь сочетание отличной формуемости, высокой усталостной прочности, хороших свойств гистерезиса и сопротивления ползучести. Бериллиевая медь также используется там, где предъявляются требования к сплаву, требующему коррозионной стойкости и относительно высокой электропроводности или немагнитных свойств в сочетании с высокой прочностью.

Бериллиевый медный сплав 20C, CDA 825, является нашим самым популярным предложением в этой категории и содержит 2 % бериллия, 0,5 % кобальта и 0,25 % кремния. Бериллиевая медь 20C (код продукта Belmont: 4977) известна тем, что обеспечивает превосходную детализацию отливки в сочетании с высокой прочностью и привлекательным цветом.

Формы: 2 Секция 5 фунтов Слиток, отрезной брусок – поперечное сечение длиной ¾” x ½” x 1”, длиной 2”, полированные кубики ½”, полированная и неполированная дробь

Подробнее

Показаны все 9 результатов

Сортировка по умолчаниюСортировать по популярностиСортировать по последнимПо алфавиту A. .ZПо алфавиту Z..A
  •