Для деталей машин используют сплавы меди с цинком , оловом, алюминием, кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30-40 кгс/мм^2 у сплавов и 25-29 кгс/мм^2 у технически чистой меди (табл. 35-39).

Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не принимают термической обработки, и их механические свойства и износостойкость определяются химическим составом и его влиянием на структуру. Модуль упругости медных сплавов (900-12000 кгс/мм^2 ниже , чем у стали).

Основное преимущество медных сплавов - низкий коэффициент трения (что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения), сочетающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред и хорошей электропроводностью.

Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведение в условиях коррозии зависят от состава сплавов , a следовательно, от структуры. Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у однофазных.

    Марки медных сплавов.
    Марки обозначаются следующим образом.
    Первые буквы в марке означают: Л - латунь и Бр. - бронза.

Буквы, следующие за буквой Л в латуни или Бр. В бронзе, означают: А - алюминий, Б - бериллий, Ж - железо, К - кремний, Мц - марганец, Н - никель, О - олово, С - свинец, Ц - цинк, Ф. - фосфор.

Цифры, помещенные после буквы, указывают среднее процентное содержание элементов. Порядок расположения цифр, принятый для латуней, отличается от порядка, принятого для бронз.

В марках латуни первые две цифры (после буквы) указывают содержание основного компонента - меди. Остальные цифры, отделяемые друг от друга через тире, указывают среднее содержание легирующих элементов.

Эти цифры расположены в том же порядке, как и буквы, указывающие присутствие в сплаве того или иного элемента. Таким образом содержание цинка в наименовании марки латуни не указывается и определяется по разности. Например, Л86 означает латунь с 68% Cu (в среднем) и не имеющую других легирующих элементов, кроме цинка; его содержание составляет (по разности) 32%. ЛАЖ 60-1-1 означает латунь с 60% Cu , легированную алюминием (А) в количестве 1% , с железом (Ж) в количестве 3% и марганцем (Мц) в количестве 1%. Содержание цинка (в среднем) определяется вычетом из 100% суммы процентов содержания меди, алюминия, железа и марганца.

В марках бронзы (как и в сталях) содержание основного компонента - меди - не указывается, а определяется по разности. Цифры после букв, отделяемые друг от друга через тире, указывают среднее содержание легирующих элементов; цифры расположенные в том же порядке, как и буквы, указывающие на легирование бронзы тем или иным компонентом.

Например, Бр. ОЦ10-2 означает бронзу с содержанием олова (О) ~ 4% и цинка (Ц) ~ 3%. Содержание меди определяется по разности (из 100%). Бр. АЖНЮ-4-4 означает бронзу с 10% Al , 4% Fe и 4% Ni (и 82% Cu). Бр. КМц3-1 означает бронзу с 3% Si , и 1% Mn (и 96% Cu).

Медно-цинковые сплавы. Латуни

По химическому составу различают латуни простые и сложные, а по структуре однофазные и двухфазные. Простые латуни легируются одним компонентом: цинком. Однофазные простые латуни имеют высокую пластичность; она наибольшая у латуней с 30-32% цинка (латуни Л70 , Л67). Латуни с более низким содержанием цинка (томпаки и полутомпаки) уступают латуням Л68 и Л70 в пластичности, но превосходят их в электро- и теплопроводности. Они поставляются в прокате и поковках.

Двухфазные простые латуни имеют хорошие ковкость (но главным образом при нагреве) и повышенные литейные свойства и используются не только в виде проката, но и в отливках. Пластичность их ниже чем у однофазных латуней, а прочность и износостойкость выше за счет влияния более твердых частиц второй фазы.

Прочность простых латуней 30-35 кгс/мм^2 при однофазной структуре и 40-45 кгс/мм^2 при двухфазной. Прочность однофазной латуни может быть значительно повышена холодной пластической деформацией. Эти латуни имеют достаточную стойкость в атмосфере воды и пара (при условии снятия напряжений, создаваемых холодной деформацией).

2. Оловянные бронзы

Однофазные и двухфазные бронзы превосходят латуни в прочности и сопротивлении коррозии (особенно в морской воде).

Однофазные бронзы в катаном состоянии, особенно после значительной холодной пластической деформации, имеют повышенные прочностные и упругие свойства (д>= 40 кгс/мм^2). Для двухфазных бронз характерна более высокая износостойкость. Важное преимущество двухфазных оловянистых бронз - высокие литейные свойства; они получают при литье наиболее низкий коэффициент усадки по сравнению с другими металлами, в том числе чугунами. Оловянные бронзы применяют для литых деталей сложной формы. Однако для арматуры котлов и подобных деталей они используются лишь в случае небольших давлений пара. Недостаток отливок из оловянных бронз - их значительная микропористость. Поэтому для работы при повышенных давлениях пара они все больше

заменяются алюминиевыми бронзами.

Из-за высокой стоимости олова чаще используют бронзы, в которых часть олова заменена цинком (или свинцом).

3. Алюминиевые бронзы

Эти бронзы (однофазные и двухфазные) все более широко заменяют латуни и оловянные бронзы.

Однофазные бронзы в группе медных сплавов имеют наибольшую пластичность (д до 60%). Их используют для листов (в том числе небольшой толщины) и штамповки со значительной деформацией. После сильной холодной пластической деформации достигаются повышенные прочность и упругость. Двухфазные бронзы подвергают горячей деформации или применяют в виде отливок. У алюминиевых бронз литейные свойства (жидкотекучесть) ниже, чем у оловянных; коэффициент усадки больше, но они не образуют

пористости, что обеспечивает получение более плотных отливок. Литейные свойства улучшаются введением в указанные бронзы небольших количеств фосфора. Бронзы в отливках используют, в частности, для котельной арматуры сравнительно простой формы, но работающей при повышенных напряжениях.

Кроме того, алюминиевые двухфазные бронзы, имеют более высокие прочностные свойства, чем латуни и оловянные бронзы. У сложных алюминиевых бронз, содержащих никель и железо, прочность составляет 55-60 кгс/мм^2. Все алюминиевые бронзы, как и оловянные, хорошо устойчивы против коррозии в морской воде и во влажной тропической атмосфере.

Алюминиевые бронзы используют в судостроении, авиации, и т. д...В виде лент, листов, проволоки их применяют для упругих элементов, в частности для токоведущих пружин.

4. Кремнистые бронзы

Применение кремнистых бронз ограниченное. Используются однофазные бронзы как более пластичные. Они превосходят алюминиевые бронзы и латуни в прочности и стойкости в щелочных (в том числе сточных) средах.

Эти бронзы применяют для арматуры и труб, работающих в указанных средах. Кремнистые бронзы, дополнительно легированные марганцем, в результате сильной холодной деформации приобретают повышенные прочность и упругость и в виде ленты или проволоки используются для различных упругих злементов.

5. Бериллиевые бронзы.

Бериллиевые бронзы сочетают очень высокую прочность (у до 120 кгс/мм ^2) и коррозионную стойкость с повышенной электропроводностью. Однако эти бронзы из-за высокой стоимости бериллия используют лишь для особо ответственных в изделиях небольшого сечения в виде лент, проволоки для пружин, мембран, сильфонов и контактах в электрических машинах, аппаратах и приборах. Указанные свойства бериллиевые бронзы после закалки и старения, т. к. растворимость бериллия в меди уменьшается с понижением температуры. Выделение при старении частиц химического соединения CuBe повышает прочность и уменьшает концентрацию бериллия в растворе меди.

    Медные сплавы. Оловянные бронзы.
    марка
    химический состав
    Назначение
    Sn
    P
    Zn
    Ni
    Pb
    обрабатываемые давлением (однофазные) по ГОСТ 5017–49
    Бр. ОФ6, 5–0, 15
    6–7
    0, 1–0, 25
    Ї
    Ї
    Ї
    Ленты, сетки в аппаратостроении, бумажной
    пром...Мембраны, пружины, детали работающие на трение.
    Бр. ОЦ4–3
    3, 5
    Ї
    2, 7–3, 3
    Ї
    Ї
    литейные (двухфазные) по ТУ
    Бр. ОЦ10–2
    9–11
    Ї
    2–4
    Ї
    Ї
    шестерни, втулки, подшипники.
    Бр. ОФ10–1
    9–11
    0, 8–0, 12
    Ї
    Ї
    Ї
    То же, пластичность выше.
    Бр. ОНС11–4–3
    Ї
    Ї
    Ї
    4
    3
    То же, при нагреве. Втулки клапанов.
    Алюминиевые бронзы (по ГОСТ 18175–72)
    марка
    химический состав
    назначение
    Al
    Fe
    Ni
    высокой пластичности (однофазные)
    Бр. А5
    4–6
    Ї
    Ї
    Ленты, полосы, для пружин.
    высокой прочности (двухфазные)
    Бр. АЖ 9–4
    8–10
    2–4
    Ї
    Шестерни, втулки, арматура, в. т. ч для морской воды.
    Бр. АЖН10–4–4
    9, 5–11
    3, 5–5, 5
    3, 5–5, 5
    То же, при больших давлениях и трении.
    Кремнистые бронзы (по ГОСТ 18175–72)
    марка
    химический состав
    назначение
    Si
    Mn
    Ni
    Бр. КМц 3–1
    2, 75–3, 5
    1–1, 5
    Ї

Пружины, трубы, втулки в судостроении, авиации, химической промышленности. Бр. КН 1–3

    0, 6–1, 1
    0, 1–0, 4
    2, 4–3, 4
    Втулки, клапаны, болты,
    и др. детали для работы в
    морской и сточных водах.
    Бериллиевые бронзы (по ГОСТ 18175–72)
    марка
    химический состав
    назначение
    Be
    Ni
    Ti
    Mg
    Бр. Б2
    1, 8–2, 1
    0, 2–0, 5
    Ї
    Ї
    Высокопрочные и токоведущие пружины, мембраны, сильфоны.
    Бр. БНТ1, 7
    1, 6–1, 85
    0, 2–0, 4
    0, 1–0, 25
    Ї
    Бр. БНТ1, 9
    1, 85–2, 1
    0, 2–0, 4
    0, 1–0, 25
    Ї
    Бр. БНТ1, 9Mr
    1, 85–2, 1
    0, 2–0, 4
    0, 1–0, 25
    0, 07–0, 13
    Латуни
    марка
    химический состав
    назначение
    Cu
    Al
    Pb
    Sn
    другие
    Простые латуни

Пластичные (однофазные), деформируемые в холодном и горячем состоянии

    Л96 (томпак)
    95, 0–97, 0
    Ї
    Ї
    Ї
    Ї
    Трубки радиаторные, листы, ленты.
    Л80 (полутомпак)
    79, 0–81, 0
    Ї
    Ї
    Ї
    Ї
    Трубки, лента, проволока.
    Л68
    67, 0–70, 0
    Ї
    Ї
    Ї
    Ї
    Листы, ленты для глубокой вытяжки.

Меньшей пластичности (двухфазные), деформируемые в горячем состоянии и литейные.

    ЛС59–1
    57, 0–60, 0
    Ї
    0, 8–1, 9
    Ї
    Ї
    Листы, трубы, литье; хорошая обрабатываемость резанием.
    Сложные латуни
    Обрабатываемые давлением (однофазные)
    ЛА 77–2
    76, 0–79, 0
    1, 7–2, 5
    Ї
    Ї
    Ї
    Трубы в морском и общем машиностроении
    ЛО70–1
    69, 9–71, 0
    Ї
    Ї
    1–1, 5
    Ї
    Трубы подгревателей
    Литейные (двухфазные) по ГОСТ 17711–72
    ЛА 67–2, 5
    66–68
    2–3
        Ї
    Ї
    Отливки в морском и общем машиностроении

Сложные латуни повышенной прочности и стойкости против коррозии

    ЛАН 59–3–2
    57, 0–60, 0
    2, 5–3, 5
    Ї
    Ї
    2–3 Ni
    Трубы, тяжело нагруженные детали в моторо- и судостроении
    ЛАЖ 60–1–1
    58, 0–61, 0
    0, 75–1, 5
        Ї
    0, 8–1, 5 Fe
    Литейные (двухфазные) по ГОСТ 17711–72
    ЛМцЖ 55–3–1
    53–58
    Ї
        1, 3–4, 5
    0, 5–1, 5 Fe
    4–3 Mn
    Массивное литье в судосроении.
    ЛмцОС 58–2–2–2
    57–60
    Ї
    0, 5–2, 5
    1, 5–2, 5
    1, 5–2, 5 Mn
    Шестерни, зубчатые колеса