Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Уникальные свойства бериллиевой бронзы

Бериллиевая бронза

При соединении нескольких компонентов получаются сплавы, обладающие уникальными эксплуатационными качествами. Примером можно назвать бериллий и бронзу, при соединении которых получается бериллиевая бронза. Она обладает особыми эксплуатационными качествами, которые определяют активное применение материала для выпуска самых различных деталей и вещей. Рассмотрим данный сплав подробнее.

Свойства материала

Самым распространенным сплавом можно назвать БрБ2. Его очень часто называют высоколегированной бронзой. Кроме этого востребованы и другие марки бериллиевой бронзы, которые в составе могут иметь различный процент основных и легирующих компонентов.

Основные свойства бериллиевой бронзы заключаются в нижеприведенных моментах:

  1. Высокая упругость. Этот параметр определяет то, что изготовленные детали из рассматриваемого сплава могут выдерживать воздействие различной деформационной нагрузки, направленной перпендикулярно или под другим углом относительно оси.
  2. При соударении изделий не появляются искры. Данный эффект проявляется при применении обычной стали или некоторых других материалов. Подобное качество позволяет применять бериллиевой бронзы для изготовления ответственных деталей, которые работают в сложной, легко воспламеняемой среде.
  3. Высокая электропроводность бериллиевых бронз определяет большое распространение материала. Однако стоит учитывать, что показатель электропроводности чуть ниже чем у чистой меди.
  4. Повышенная теплопроводность обуславливает применение материала при изготовлении отводящих тепло элементов. Примером можно назвать изготовление охладительных систем различных компьютеров. Высокая стоимость бериллиевой бронзы не позволяет ее использовать при производстве отопительных систем.
  5. Не стоит забывать и о том, что сопротивление коррозии также высокое. Материал не реагирует на воздействие влаги, что определяет длительный срок службы при эксплуатации в сложных условиях.

Внешний вид бериллиевой бронзы

Состав сплава определяет основные эксплуатационные качества. Кроме этого не стоит забывать о том, что бериллиевые сплавы подвергаются термохимической обработке. Пластичность и прочность достигается при закалке, которая проводится при температуре около 800 градусов Цельсия.

Уникальные свойства бериллиевой бронзы связаны с ее особым химическим составом. В качестве примеров отметим следующие моменты:

  1. Бериллий в таком сплаве имеет концентрацию 1,6-3%. В материалах МНБ и МКБ показатель концентрации этого вещества составляет 0,8%.
  2. Концентрация легирующих элементов может меняться при проведении закалки. Этот момент следует учитывать при рассмотрении термохимической обработки.

Временное сопротивление имеет показатель 450 МПа, но может изменяться в зависимости от особенностей оказываемого воздействия. Пластическая модификация материала позволяет увеличить этот показатель примерно на 40%. После термохимической обработки показатель составляет 1400 МПа.

Изменение основных свойств происходит при нагреве бериллиевой бронзы до температуры 340 градусов Цельсия. При нагреве до 500 градусов Цельсия бериллиевый состав приобретает эксплуатационные качества, которые характерны алюминию.

Область применения

Технологические свойства сплава определяют то, что он может применяться для получения отливок сложной формы и высокого качества. Кроме этого, сплав бериллиевой бронзы обладает хорошей обрабатываемостью, а для соединения деталей могут применяться самые различные методы.

Детали из бериллиевой бронзы БрБ2

Может проводится пайка и сварка с учетом принятых ограничений. Пайка может проводится исключительно после чистки поверхности. В качестве припоя может применяться состав на основе серебра. Также может применяться метод вакуумной пайки, который обладает достаточно высокой эффективностью.

Нельзя применять метод электродуговой сварки для соединения бериллиевой бронзы.

Чаще всего применяются следующие технологии:

  1. Точечная сварка.
  2. Шовный метод.
  3. Роликовая сварка в среде инертных газов.

Электродуговая сварка не может применяться по причине высокого температурного интервала кристаллизации. Кроме этого проводить сварочную работу после термохимической обработки нельзя.

Бронза медно-бериллиевой группы получила широкое применение в той области, где металл должен обладать уникальными эксплуатационными качествами. Ограничением по области применения можно назвать то, что стоимость материала весьма велика. Поэтому его применяют для изготовления небольших деталей.

Наиболее распространенное применение заключается в производстве современных микросхем.

Примеры изготавливаемых из бронзы деталей:

  1. Гнездовые разъемы, элементы интегральных микросхем.
  2. Соединительных элементов, через которые проходит передача электричества.
  3. Контактов пружинного типа.
  4. Монтажные элементы оптико-волоконных сетей.
  5. Телекоммуникационное оборудование.

Инструмент из бериллиевой бронзы

Подобный сплав сегодня применяется при производстве различных мобильных устройств, а также оргтехники или бытовых приборов. Кроме этого он используется при выпуске оборудования, применяемого в нефтяной промышленности. Это связано с антикоррозионными и антифрикционные качества. Примером можно назвать то, что сплав применяется для производства труб для бурильных установок, опор для устанавливаемых насосов и других элементов. Этот момент определяет то, что затраты при нефтедобыче весьма велики.

Бериллиевая бронза БрБ2

Бронза бериллиевая БрБ2 получила достаточно большое распространение. Это связано с необычными эксплуатационными качествами данного сплава.

Лента бериллиевой бронзы БрБ2

Применение бронзы БрБ2 следующее:

  1. Автомобилестроение. Сегодня автомобили имеют достаточно большое количество точных элементов. Примером можно назвать электрические схемы, на которых работает мультимедийная и навигационная система, электрические приводы и многое другое. Сегодня подобный материал применяется все чаще.
  2. Авиастроение. В данной области применения сплав практически незаменим. Это связано с тем, детали из бериллиевой бронзы могут выдерживать переменную нагрузку. Примером назовем элементы шасси, навигационных систем и других ответственных элементов. При применении современных технологий можно получить детали высокой точности и с уникальными эксплуатационными качествами.
  3. Контактная сварка. Применяется бериллиевая бронза при изготовлении стержней и электродержателей. Это связано с тем, сплав обладает повышенной электропроводностью и жаропрочностью, может выдерживать прохождение высоких токов на протяжении длительного периода.

Довольно часто сплав применяется для изготовления поршней агрегатов. Для повышения эксплуатационных качеств может проводится дополнительная химико-термическая обработка.

Особенностями бериллиевой бронзы БрБ2 можно назвать нижеприведенные моменты:

  1. В состав не входит олово.
  2. При производстве проводится дополнительная обработка давлением.
  3. Химический состав представлен сочетанием меди, бериллия, никеля и небольшой концентрацией других примесей.
  4. Бериллиевая бронза отличается высокой коррозионной стойкостью, обладает высокой устойчивостью к износу.
  5. Основные эксплуатационные качества можно улучшить путем проведения закалки.
  6. Плавление проходит при температуре 955 градусов Цельсия.
  7. Горячая обработка возможна при нагреве поверхности до 750 градусов Цельсия.
  8. Материал может выдерживать существенное воздействие, истирание проходит постепенно, откалывание поверхности не происходит.
  9. Поверхность подается полировке. При необходимости можно создать деталь с небольшим показателем шероховатости. Именно поэтому берилловая бронза применяется при изготовлении деталей, которые во время эксплуатации подвержены трению.

Дополнительная обработка позволяет придать поверхности большую твердость и пластичность. В продаже можно встретить полуфабрикаты, которые выпускаются в мягком и твердом состоянии. Подобная бериллиевая бронза отлично проявляет себя при работке в коррозионных средах, не поддается истиранию.

В заключение отметим, что бериллиевая бронза обладает высокими эксплуатационными качествами, но при этом стоимость материала тоже очень высока из-за редкости применяемых компонентов и сложности процесса соединения основных составляющих. Однако сегодня сплав встречается довольно часто, так как позволяет изготавливать электрические схемы небольших размеров. Этот момент также обуславливает существенное увеличение стоимости современного оборудования.

Бериллиевая бронза — уникальный сплав

Сплав, состоящий из меди и бериллия и подвергнутый термической обработке называют бериллиевой бронзой, обладающей уникальными свойствами, и нашедшей применение в современном смартфоне и телефоне.

Базовые параметры

БрБ2 — это самая широко распространённый тип бериллиевой бронзы. В состав этого материала входит бериллий, который обеспечивает ему высокую твёрдость — до 400 единиц по Бринелю. Но, необходимо отметить, что такая высокая твёрдость присуща сплаву, который прошёл через искусственное старение при температуре 300 — 350 градусов цельсия.

Бериллиевая бронза обладает высокой прочностью, стойкостью к воздействию различных химических веществ. Кроме этого, сплав отличается хорошей свариваемостью. Набор этих свойств позволяет применять бериллиевую бронзу в различных отраслях, например, в электротехнической, из него производят элементы контактных групп, пружины, различного типа мембраны. К сожалению, бериллий стоит достаточно дорого и это мешает массовому применению этого материла.

Массовый объем бериллия в таком сплаве лежит в диапазоне от 1,5 до 3 %, остальное занимает медь. Вместе с тем существуют сплавы, в состав которых входят кобальт или никель. Первую называют медно — кобальтовой, она носит название МКБ. Вторую называют медно — никелевой и обозначают МНБ. В этих марках объем бериллия не превышает 0,8%. МКБ и МНБ относят к низколегированным составам.

Между тем существует такая марка, как БрВ2,5. В ней массовая доля легирующих добавок составляет 2,5% и это позволяет отнести ее к высоколегированным.

Существуют и импортные материалы, имеющие следующую маркировку:

  • CuСо2Be, alloy 10, С17500;
  • CuNi2Be, alloy 11, С17510.

Бериллиевые бронзы имеют следующее свойство — при нагревании до определенных температур, легирующие добавки, входящие в их состав, начинают растворяться. То есть при термической обработке (закалке), концентрация легирующих компонентов растет. В итоге происходит образование так называемого пресыщенного раствора, который, кстати, обладает низкой устойчивостью. Все дело в том, что он (раствор) может сохранять базовые свойства, возникшие во время его появления. Если изменяются какие-либо параметры, например, температура, то раствор начинает распадаться на составные части. Более того, при нагреве, в соответствии с законами термодинамики, процесс разложения ускоряется. При разложении раствора образуются элементы разного размера и именно от их наличия зависит упрочняющий эффект, достигаемый в процессе закалки. Это называется дисперсионным упрочнением.

Важно — соблюдение всех технологических норм позволяет значительно повысить предельные параметры текучести бериллиевой бронзы.

Ключевой параметр термообработки — это температура. При обработке медно — бериллиевого сплава она лежит в пределах 775 ºC. Такая обработка приводит к росту временного сопротивления от 450 до 1400 МПа. Кроме того детали получают дополнительную пластичность.

Технологические свойства бериллиевой бронзы

К отличительным параметрам бериллиевой бронзы необходимо отнести теплостойкость. Свойства материалов этой группы не изменяются при нагреве вплоть до 340 ºC, а по достижении 500 ºC медно — бериллиевые сплавы показывают характеристики, такие же, как у алюминия или олова и их сплавов, работающих их в нормальных условиях.

Совокупность параметров медно — бериллиевого сплава допускает их использовать для изготовления высокоточных отливок. Кроме этого из бронзы производят листы, полосы, ленты (ГОСТ 1789-70), пруток (ГОСТ 15835-70), проволоку (ГОСТ 15834-77).

Надо отметить что этот материал легко поддается всем видам механической обработки, сварки и пайки. Но, выбирая бериллиевую бронзу в качестве материала для производства деталей и узлов, технолог должен помнить, что существует ряд ограничений, в частности на сварочные операции. Перед этими операциями необходимо выполнить зачистку кромок обрабатываемых деталей. Для пайки необходимо применять припой, в состав которого входит серебро. Место пайки, должно быть, защищено флюсом, содержащим в себе фтористые соли. Максимальное качество пайки может быть достигнуто при выполнении ее в вакууме.

Практика применения

Чаще всего детали, выполненные их бериллиевых сплавов, применяют в электронной и электротехнических отраслях. Из них изготавливают следующие узлы и детали, применяемые:

  • в аппаратуре для коммуникационных линий, оптико — волоконных коммуникациях;
  • соединительных компонентах, контактных группах, пружинных контактах;
  • разъёмах, компонентах микросхем.

В носимом мобильном устройстве связи и персональных компьютерах можно найти компоненты, выполненные из бериллиевых бронз.

Не обошлась без деталей из этого материала и нефтедобывающая промышленность. Из них получают такие детали и узлы:

  • трубы;
  • резьбовые компоненты;
  • инструмент;
  • детали насосов и оборудования, предназначенного для бурения породы.

Химический состав этого материала обеспечивает высокую упругость. То есть, при ударах по изготовленным из этой бронзы деталям не возникают искры, а это очень важно для опасных производств, например, при добыче и транспортировке углеводородов.

Параметры бериллиевых сплавов допускают их использование в авиационной промышленности. Например, в конструкции шасси самолётов и вертолётов, навигационных системах и других комплексах.

Низколегированные сплавы нашли свое место и в сварочном деле. Из них производят электроды, применяемые в аппаратах контактной сварки.

Эта бронза широко применяется в литейном деле. В частности, из этого материала производят отдельные узлы для литьевых машин, стены камер, в которых осуществляется кристаллизация, литейные формы.

Развитие электротехнической промышленности, в том числе приборостроительной отрасли постоянно требует появление новых материалов. Это вызвано ужесточением требований к качеству продукции, ее надежности и длительность эксплуатации. До недавних пор бериллиевая бронза вполне удовлетворяла предъявляемым потребителями требованиям.

Промышленность освоила выпуск трех типов этих сплавов, но наращивание объемов их производства затруднено тем, что бериллий — это достаточно дефицитный материал и вследствии этого он обладает высокой ценой. Все это стало основанием для масштабных исследований в части поисков новых сплавов. В результате на свет появился материал под названием сплав 131. Из его состава исключен марганец, вместо него введен кремний и снижено содержание никеля. Такая замена привела к тому, что произошло кардинальное снижение электросопротивления, при сохранении параметров прочности и временного сопротивления разрыву.

Немного слов в заключение

Из всего вышесказанного можно сделать следующее заключение — на бронзы этого класса практически не оказывает влияние время и коррозия. Более того, с течением времени, бронза не теряет своих механических и других свойств. Уникальные параметры этого материала обеспечивают тепло — и электропроводность не уступающую, чистой меди.

Все это позволяет применять в технически сложных конструкция и можно сказать, что многие товаропроизводители применяют этот материал для повышения качества своей продукции.

Уникальные свойства бериллиевой бронзы

НИЗКОЛЕГИРОВАННЫЕ БЕРИЛЛИЕВЫЕ БРОНЗЫ
свойства, преимущества и применение в автомобилестроении

В. Зисельман, О. Толмачев
(ОАО «Московский завод по производству цветных металлов», ООО «БериллиУМ»)

Бериллиевые бронзы относятся к классу так называемых дисперсионно-упрочняемых сплавов, особенностью которых является зависимость растворимости легирующих компонентов от температуры, что позволяет управлять свойствами бронз, как при производстве проката, так и при изготовлении изделий.

В промышленных сплавах системы Cu-Be, как и в большинстве материалов с эффектом дисперсионного упрочнения, концентрационная область располагается возле границы максимальной растворимости в твердом растворе, и соответствует примерно 2% содержания Be (рис. 1) Бронзы с таким содержанием бериллия давно известны и широко применяются. Это сплавы БрБ2, БрБНТ1,9 (стандарты России), сплав 25, сплав 165, C17000, C17200 (зарубежные спецификации). Области их применения обусловлены уникальным набором свойств — отличной прочностью, пластичностью и упругостью, а так же коррозионной устойчивостью, криогенной и циклической прочностью.
На долю автомобильной промышленности приходится около 12% мирового потребления бериллиевой бронзы и этот рынок постоянно растет. Cu-Be бронза используется для изготовления втулок и подшипников, работающих в ответственных узлах, для деталей в электрических и электронных системах автомобилей. К сожалению, нам не известны точные объемы потребления бериллиевой бронзы в российском автопроме. Наша приблизительная оценка говорит, что относительная доля потребления Cu-Be бронзы производителями автомобилей и комплектующих частей на российском рынке ниже мировой, что позволяет надеяться на хорошие перспективы. Особо следует отметить, что в последнее время все более широкое распространение, как на мировом, так и на российском рынке, находят малолегированные бериллиевые сплавы, стоимость изготовления которых, как правило, в 2-3 раза ниже, но при этом их свойства остаются на высоком уровне. Это сплавы БрНБТ (стандарты России), сплав 3, сплав 10, сплав 174, C17410, C17500, С17510 (зарубежные спецификации). Прочность этих сплавов (Таблица 1) существенно превосходит большинство сплавов (латуни, алюминиевые бронзы, сплавы меди с кремнием, оловом, хромом, фосфором и др.).

Читать еще:  Оборудование для холодной объемной штамповки

Таблица 1. Сравнительные характеристики медно-бериллиевых сплавов.

Московский завод по обработке цветных металлов выпускает следующую продукцию из бериллиевой бронзы: заготовку плоскую и круглую литую, плиты горячекатаные, полосы и ленты.
В августе-сентябре планируется начало выпуска прутка и проволоки.
Сплавы, из которых изготавливаются указанные изделия и их основные свойства приведены в таблицах 2, 3.

Таблица 2. Основные компоненты бериллиевых бронз:

Марка
(международные
Массовая доля основных компонентов, %
стандарты)BeNiCoFeSiТiAlCu
C170001,6-1,79*******0,20,2баланс
C172001,8-2,0*******0,20,2баланс
С174100,15-0,50,35-0,60,20,20,2баланс
С175000,4-0,72,4-2,70,10,20,2баланс
С175100,2-0,61,4-2,20,30,10,20,2баланс
БрБ2*1,8-2,10,2-0,5≤0,15≤0,15≤0,15баланс
БрБНТ1,9*1,85-2,10,2-0,4≤0,15≤0,150,1-0,25≤0,15баланс
БрНБТ*0,2-0,41,4-1,80,05-0,15≤0,15баланс

* наименование сплава по стандартам РФ
** Ni + Co = 0,2% min
*** Ni + Co + Fe =0,6% max

Таблица 3. Основные свойства сплавов Cu-Be:

ПоказательБрБ2
БрБНТ1,9
С17000
С17200
БрНБТ
С17410
С17500
С17510
Твердость (НV) для основных состояний поставки:
— мягкое (А);
— твердое (Н);
— после старения из твердого (НТ)
90-140
215-260
380-450
60-95 145-185
215-260
Электропроводность, м/Ом х мм кв.9-1311-34
Теплопроводность, в % от Cuдо 28до 60
Температура начала распада пересыщенного твердого раствора, °С260320

Для использования в особо ответственных изделиях, где ключевыми являются свойства — коррозионная стойкость, твердость, пружинистость предпочтительны высоколегированные бронзы (БрБ2; БрБНТ1,9; С17000; С17200).
В тех случаях, когда наряду с высокой твердостью необходимо сочетание высокой электро — и (или) теплопроводности при высоких температурах эксплуатации предпочтительны низколегированные бронзы (с учетом существенно более низкой цены).
Понимая трудности, связанные с внедрением новых материалов для изготовления деталей и узлов автомобилей, мы настоятельно рекомендуем обратить внимание на использование малолегированных бериллиевых бронз в производственном оборудовании автомобилестроения, что позволяет производителям в кратчайшие сроки оценить эффективность такого использования.
В этой связи, наиболее перспективные области их применения — производство электродов контактной точечной сварки, изготовление пресс-форм для литья металлов под давлением, литья пластмасс.

Основные преимущества низколегированных бериллиевых сплавов перед другими:

  • 1. Отличная электропроводность;
  • 2. Высокая теплопроводность;
  • 3. Коэффициент теплового расширения этих сплавов не зависит от температуры эксплуатации и соответствует КТР сталей, включая нержавеющую, что позволяет использовать их в одном узле;
  • 4. Магнитная проницаемость этих сплавов приближается к единице, что делает их практически прозрачными для магнитных полей;
  • 5. Эти сплавы легко поддаются механической обработке, при этом происходит закаливание обработанной резкой поверхности;
  • 6. Устойчивость бериллиевых сплавов к циклическим нагрузкам и усталостным напряжениям значительно превосходит другие сплавы;
  • 7. Эти сплавы превосходят большинство медных сплавов по устойчивости к коррозии.
  • 8. Эти сплавы имеют высокую температуру рекристаллизации и демонстрируют хорошую устойчивость основных свойств в интервале от криогеннных до высоких температур.

Бериллиевая бронза – сплав с массой уникальных свойств

Особые свойства, которые имеет бериллиевая бронза, обуславливают ее активное применение в различных отраслях промышленности для ответственных конструкций.

1 Сплав бериллия с медью – что он собой представляет?

Бериллиевая бронза – это дисперсионно-упрочняемый сплав системы «медь–бериллий» (Cu–Be) с содержанием бериллия от 1,6 до 3 процентов. Также к таким бронзам причисляют системы «медь–бериллий–кобальт» (сокращенно – МКБ) и «медь–бериллий–никель» (МНБ). МКБ и МНБ могут содержать не более 0,8 процентов бериллия.

Особенность бериллийсодержащих бронз заключается в том, что с изменением температуры растворимость легирующих элементов, имеющихся в них, также изменяется. В твердом растворе при закалке из однофазной зоны отмечается образование повышенного числа атомов легирующей добавки (если сравнивать их количество при состоянии равновесия конкретной системы). Получающийся в результате этого процесса твердый пересыщенный раствор с точки зрения термодинамики является неустойчивым.

При малейшем изменении условий он распадается. С увеличением температуры процесс распада становится более интенсивным, с уменьшением – замедляется. Упрочняющий эффект зависит от величины дисперсности выделений, которые формируются при распаде указанного раствора.

2 Особые свойства системы медь–бериллий

Самым распространенным представителем бронз интересующего нас класса является сплав БрБ2, который принято называть высоколегированной бронзой (в ней присутствует порядка двух процентов легирующего бериллия). А вот композиции МКБ и МНБ часто именуют низколегированными бериллиевыми сплавами из-за относительно малого содержания в них Ве. Также востребованностью пользуется бронза марки БрВ2,5 (содержание легирующего компонента – 2,5 процента).

Можно выделить такие основные свойства описываемых сплавов:

  • повышенная тепло- и электропроводность, ненамного уступающая теплопроводности меди;
  • отличный уровень противодействия износу, ползучести и усталости;
  • высокий предел упругости;
  • отсутствие искр при ударах;
  • повышенная коррозионная стойкость, показатель твердости и временного сопротивления.

Все эти свойства становятся еще лучше в тех случаях, когда бериллиевые сплавы подвергают закалке и другим видам термообработки (в частности, искусственному старению). Максимальной пластичности описываемые бронзы достигают после закалки, выполняемой при температуре около 775 градусов. В подобном состоянии сплав отличается легкостью деформирования.

Стандартная величина сопротивления (временного) распространенной композиции БрБ2 равняется 450 МПа. Она повышается практически вдвое при пластическом деформировании сплава на 40 %. Механические характеристики систем «медь–бериллий» становятся очень высокими после старения, которое производится следом за процессом закалки (например, сопротивление упомянутого сплава БрБ2 становится равным 1400 МПа).

Важные для промышленности свойства интересующих нас сплавов не ограничиваются указанными характеристиками. Кроме всего прочего, бронзы, в коих присутствует бериллий, обладают отличной теплостойкостью. Изделия из них функционируют без изменения своих возможностей при температурах до +340 °С. А при более высоких температурах (около +500°) механические показатели бериллиевых сплавов идентичны показателям алюминиевых и оловянно-фосфористых композиций при температуре эксплуатации +20°.

Рассматриваемые бронзы подходят для выпуска из них фасонных отливок хорошего качества. Но обычно такие сплавы изготавливаются в виде разнообразных полуфабрикатов, прошедших операцию деформирования (проволока, тонкая лента, полосы и так далее). Бериллиевые сплавы поддаются без особых проблем механической обработке (пайка, сварка, резка), правда, существуют и определенные ограничения на выполнения указанных операций.

Так, пайка бронз с бериллием по сравнению с обработкой иных композиций на основе меди считается более трудной.

Бериллиевые сплавы необходимо паять сразу же после того, как была выполнена их зачистка (механическая). При этом используется флюс и специальные серебряные припои. Заметим, что в применяемом флюсе обязательно должны присутствовать фтористые соли. В последние годы широкое распространение получила именно вакуумная пайка бронз под слоем флюса, гарантирующая уникальное качество соединения.

Электродуговая сварка бериллиевых сплавов сейчас почти не используется, что связано с их большим кристаллизационным температурным интервалом. А вот их роликовая, точечная, шовная сварка и сварка в инертной атмосфере освоены достаточно хорошо. Добавим, что особые механические свойства систем «медь–бериллий» не позволяют осуществлять сварочные работы после термической обработки бронз. Об этом обязательно нужно помнить, разрабатывая технологию их сварки.

3 В каких отраслях промышленности используются медно-бериллиевые сплавы?

Описываемые бронзы, имеющие уникальные свойства, применяются в тех промышленных сферах, где к деталям из них предъявляются повышенные требования. Процесс производства медно-бериллиевых композиций является достаточно дорогим, поэтому их используют только в «особых» случаях.

Наиболее активно они эксплуатируются в электронных и электрических изделиях:

  • в телекоммуникационной оптико-волоконной технике;
  • в различных соединителях, пружинных контактах;
  • в разъемах гнездового типа для создания интегральных схем.

Также без бериллиевых композиций нынче не обходится ни одно портативное электронное устройство, будь то ноутбук, планшетный компьютер, сотовый телефон или коммуникатор. Из сплавов меди и бериллия можно производить миниатюрные детали, которые как раз и требуются для указанных устройств.

Находят рассматриваемые бронзы применение и при изготовлении оборудования для добычи нефти, а также бурильных установок. Коррозионная стойкость, высокая антифрикционность и прочность – вот те свойства систем «Cu–Be», которые интересуют буровиков и нефтяников. Обычно из медно-бериллиевых сплавов производят вспомогательные бурильные приспособления, бурильные трубы и резьбовые соединения для них, опоры насосов для перекачки нефти.

Другие сферы применения сплавов на основе меди и бериллия:

  • Автомобилестроение. В наши дни уровень компьютеризации транспортных средств постоянно повышается. И здесь трудно обойтись без миниатюрных и при этом максимально надежных деталей, которые делают из бериллийсодержащих композиций. В любом ТС они присутствуют в виде компонентов электронных схем различных автомобильных систем и элементов современных двигателей.
  • Машино- и авиастроение. Бронзы в данных отраслях незаменимы для конструкций, которые эксплуатируются в условиях переменных температур и нагрузок. К таковым относят элементы шасси летательной техники, навигационные приборы самолетов, ответственные компоненты машин и механизмов.
  • Контактная сварка. Высокая электропроводность и жаропрочность бериллийсодержащих сплавов (такие свойства особенно присущи низколегированным бронзам) обуславливают их востребованность при производстве электродержателей и сварочных стержней, которые характеризуются длительным сроком эксплуатации. Такие электроды рекомендованы для соединения железнодорожных рельс, стали в листах, любых видов арматуры и проволоки.

Еще одна область применения бронз с бериллием – изготовление поршней агрегатов, которые используются для выполнения литейных операций под давлением, стенок оборудования для кристаллизации машин непрерывного литья заготовок и литьевого оборудования, кокилей для литья всевозможных сложных сплавов и металлов. В данном случае отпадает необходимость в дополнительной защите стенок указанных агрегатов с целью повышения времени их эксплуатации.

Широкое применение бериллиевой бронзы

Бронзовые сплавы изготавливаются на основе меди. Добавление вспомогательных металлов и дополнительная обработка (закаливание, отпуск) придают бронзе необходимые физико-химические параметры.

Стандарты, свойства

Высокопрочная бериллиевая бронза до термообработки в процессе давления легко принимает необходимую форму. В готовом виде это — очень прочный и твёрдый металл, который обладает следующими свойствами:

  • низкий фактор усталости металла;
  • коррозионная стойкость;
  • отсутствие остаточной деформации при высоких нагрузках;
  • устойчивость к ударным нагрузкам, усилиям на растяжение, излом, сдавливание;
  • минимальные потери при электро/теплопередаче;
  • не магнитится, не искрит при ударах.

Сферы применения

Благодаря имеющимся физико-химическим свойствам бериллиевая бронза находит применение во многих производственных сферах. К ним относятся:

  • электротехническая промышленность;
  • добывающая и нефтехимическая отрасли;
  • машиностроение;
  • автомобильная, авиационная, военная промышленность;
  • компьютерные и микропроцессорные производства.

Элементы из медного бериллия

  • пружин для составных элементов в электротехнической продукции;
  • переключателей, соединителей;
  • бурильные трубы;
  • подшипник, шестерни;
  • детали клапанов;

Бериллий способен придавать бронзе цвет, который после полировки идентичен золоту. Высокая коррозионная стойкость в течение длительного времени препятствует образованию патины на поверхности. Подобная особенность используется при создании поддельных украшений из драгоценного металла — так называемого, «цыганского золота». Если «во внутренностях» мобильного телефона, компьютера, электронных часов блестит что-то золотистое, то это, скорее всего, бронза, содержащая бериллий. К примеру, в современном компьютере содержится около 2% этого металла в бронзовом сплаве.

По причине электротехнической миниатюризации при изготовлении продукции требуется гибкий, прочный, долговечный металл для выполнения различных соединительных функций. Поэтому бериллиевая бронза используется достаточно широко. Из неё делают не только промышленные товары, но и — музыкальные инструменты (элементы к ним), где важен чистый продолжительный звук, который получается из вибраций твёрдой, гибкой, хорошо резонирующей бронзы, содержащей бериллий.

Уникальные свойства бериллиевой бронзы

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

FeSiNiAlCuPbBeПримесей
до 0.15до 0.150.2 — 0.5до 0.1596.9 — 98до 0.0051.8 — 2.1всего 0.5

Примечание: Cu

— основа; процентное содержание
Cu
дано приблизительно
Литейно-технологические свойства бронзы БрБ2

Температура плавления БрБ2955 °C
Температура горячей обработки БрБ2:750 — 800 °C
Температура отжига БрБ2:530 — 650 °C
Читать еще:  Устройство для отбортовки кромок листового металла

Механические свойства БрБ2

СортаментПредел кратковременной прочности sвПредел пропорциональности (предел текучести дляостаточной деформации) sTОтносительное удлинение при разрыве d5
МПаМПа%
Проволока мягк., ГОСТ15834 — 77343-68615-60
Проволока тверд.,ГОСТ 15834 — 77735-1372
Полоса мягк., ГОСТ1789-70390-59020-30
Полоса твердая, ГОСТ1789-70590-9302.5
Сплав мягкий , ГОСТ1789-70400-600196-34440-50
Сплав твердый, ГОСТ1789-70600-950588-9302-4

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

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

HB — Твердость по Бринеллю бериллиевой бронзы
Физические свойства БрБ2 (бронзы бериллиевой)

Температура TМодуль упругости первого рода E 10-5Коэффициент температурного (линейного) расширения a10 6Теплоемкость lПлотностьУдельная теплоемкость CУдельное электросопротивление R 109
ГрадМПа1/ГрадВт/(м·град)кг/м3Дж/(кг·град)Ом·м
201.3184820070
10016.6419
СШАГерманияЯпония
DIN,WNrJIS

Свойства бронзы

Перед тем как перейти к обсуждению основной темы, хотелось бы обратить внимание на характеристики и состав бронзы. Бериллиевый сплав все-таки отличается по свойствам. Чем является «изначальный» вариант?

Бронза – это сплав меди, которая представляет собой пластичный переходный металл розовато-золотистого цвета. Встречается в самородном виде чаще серебра, золота и железа.

Традиционно бронзой называются сплавы с добавлением олова. Также есть варианты с кремнием, свинцом, алюминием и прочими элементами. Есть только два исключения. Медь с цинком – это латунь. С никелем – мельхиор.

В зависимости от наличия добавочного металла и примесей, различают марки бронзы. Бериллиевая — самая прочная. Но об этом – поподробней.

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.

Общие сведения

Бериллиевыми бронзами называют группу металлических сплавов, основными компонентами которых являются медь и бериллий. Такие композиции металлов также называют «бериллиевая латунь» или «бериллий-латунь», «бериллиевая медь» или «бериллий-медь, «бериллий-бронза», Cu-Be и т.д.

Бериллиевые бронзы интересны для индустрии пластмасс тем, что их свойства позволяют достаточно широко применять бронзы при изготовлении форм для литья пластмасс под давлением (прессформах, литьевых формах) и другой формующей оснастки в качестве альтернативы сталям. Такое использование оправдано для изготовления компонентов оснастки, требующих повышенной теплоотдачи, то есть в формообразующих деталях при высоких скоростях переработки (коротких циклах литья). Кроме того, в составе литьевых форм детали из бериллиевой бронзы – частый компонент горячеканальных систем для доставки расплавленной пластмассы в формообразующую полость. При таких применениях используется важнейшее свойство бериллиевых сплавов – очень высокая теплопроводность.

Рис.1 Внешний вид бронзовых заготовок

Самой часто используемой маркой бронз является сплав БрБ2, что говорит о содержании в нем 98 процентов меди и 2 процентов бериллия.

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.

Сфера использования БрБ2

Благодаря своим техническим параметрам, бериллиевая бронза БрБ2 активно применяется в самых разных отраслях промышленности. Поскольку она поддается пластическому деформированию, вытягиванию и прессованию, из нее делают проволоку, трубы, прутки, полосы, мембраны, ленты, пружины и другие более сложные форменные отливки.

Из-за сравнительно высокой стоимости сплав БрБ2 применяется в разработке изделий особого назначения: в электротехнике, приборо- и машиностроении, автомобильной промышленности, производстве неискрящих инструментов для работы во взрывоопасных средах (рудниках, шахтах, нефте- и газоперерабатывающих заводах).

Уникальные свойства

В наше время существует множество различных металлов и сплавов. Так что в заключение хотелось бы сказать о том, почему медный материал с добавлением бериллия ценится в перечисленных областях больше всего. Итак, этот сплав:

  • Действительно упругий. Он буквально «пружинит».
  • Очень долговечный. Десятилетиями будет сохранять свою изначальную твердость и соответствующий внешний вид.
  • Легко поддается «совершенствованию». Временное сопротивление равно 450 Мпа, но его можно увеличить на 40%, лишь подвергнув деформированию, о котором говорилось ранее. Но вообще его реально довести и до 1400 Мпа.
  • Своих свойств не меняет, даже если разогреть его до 340 °С. Если увеличить температуру до 500 °С, то его качества станут схожи с теми, которые свойственны алюминиевым, фосфорным, оловянным сплавам.

Кстати, чтобы сделать бериллиевый материал еще прочнее, иногда в него добавляют бор, магний, титан, никель, кобальт или редкоземельные металлы. В определенных случаях такие примеси допустимы и оправданы.

Химические свойства бериллия

Элемент 2-валентен. Его отличает высокая химическая активность. Устойчивости бериллия на воздухе способствует быстрое окисление: образование прочной поверхностной пленки ВеО, препятствует дальнейшим реакциям. Дальнейшее быстрое окисление металла происходит при нагревании свыше 800 0С. Взаимодействие металла с водой происходит только после достижения температуры ее кипения. Бериллий растворим в большинстве кислот, исключение составляет только концентрированная азотная. Также элемент растворяется в водных растворах щелочей, образуя соли бериллия.

Видео – Бериллий. Легкий и дорогой металл:

Взаимодействие Be с другими элементами происходит преимущественно при нагревании. Так, нитрид бериллия образуется при температуре свыше 650 0С в атмосфере азота. Взаимодействие Be с углеродом при 1200 0С и выше переводит металл в карбид бериллия. Более интересно происходит образование гидрида бериллия. Действительно сам металл не взаимодействует с водородом при любых температурах. Поэтому получить гидрид бериллия можно только вследствие разложения органических соединений, содержащих Be. Еще одна особенность, которой характеризуется гидрид бериллия – он устойчив только при температурах менее 240 0С.

Физические свойства бериллия

В свободном состоянии элемент представляет легкий металл серебристо-серого цвета. На воздухе бериллий приобретает матовый оттенок вследствие, быстрого образования поверхностной оксидной пленки. Строение атома бериллия включает четыре электрона, образующих конфигурацию 1s22s2. Параметры атомного и ионного радиусов Ве составляют 0.113, 0.034 нанометра, соответственно. Порядковый номер элемента в периодической таблице – 4. Атомная масса бериллия – 9.0122.

Элемент характеризуется плотностью 1.816 грамм на сантиметр кубический, и рядом критических температур:

  • плавления – 1278 0С;
  • кипения – 2470 0С;
  • фазового перехода от гексагональной к кубической решетке – 1277 0С.

Бериллий характеризуется наивысшей теплоемкостью, относительно других металлов, хорошей теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением.

Бериллиевая бронза: характеристики

Бериллиевая бронза – это сплав, который активно используется в производстве деталей различного назначения и не только. Его широкое применение обусловлено уникальными свойствами. Итак, что же представляет собой этот сплав, какие у него особенности?

Свойства бронзы

Перед тем как перейти к обсуждению основной темы, хотелось бы обратить внимание на характеристики и состав бронзы. Бериллиевый сплав все-таки отличается по свойствам. Чем является «изначальный» вариант?

Бронза – это сплав меди, которая представляет собой пластичный переходный металл розовато-золотистого цвета. Встречается в самородном виде чаще серебра, золота и железа.

Традиционно бронзой называются сплавы с добавлением олова. Также есть варианты с кремнием, свинцом, алюминием и прочими элементами. Есть только два исключения. Медь с цинком – это латунь. С никелем – мельхиор.

В зависимости от наличия добавочного металла и примесей, различают марки бронзы. Бериллиевая — самая прочная. Но об этом – поподробней.

Химический состав

Итак, бериллиевая бронза – это дисперсионно упрочняемый сплав. Его особенность заключается в температурной зависимости растворимости легирующих компонентов. В процессе закалки в твердом растворе выделяется избыточное количество их атомов (носителей свойств вещества).

В результате получается пересыщенный твердый раствор. Он является термодинамически неустойчивым, стремится к распаду, и чем выше температура – тем сильнее. А эффект упрочнения определяет дисперсность выделений, которые образовались при распаде.

Из сплавов системы Cu-Be чаще всего применяют бериллиевую бронзу БрБ2 (марка). В ней содержится около 2% данного вещества. Еще используются сплавы МНБ. В них содержится еще и никель, а процент бериллия равен 0.8%. Третий тип сплавов – МКБ. В них вместо никеля присутствует кобальт. Бериллий содержится в том же количестве. Первый сплав из перечисленных называют высоколегированным. Второй и третий – низколегированными.

Все они в закаленном состоянии имеют отличную пластичность и технологичность, высокие механические свойства в состаренном состоянии. Нередко их качества улучшают посредством пластической деформации.

Когда материал уместен?

Иногда без применения бериллиевой бронзы не обойтись. Использование данного материала является высокоэффективным, если нужно добиться:

  • Отсутствия у конечного изделия ферромагнитных свойств и способности к образованию искр при ударах.
  • Высокой электропроводности.
  • Повышенных упругих и прочностных свойств.
  • Высокой теплопроводности.
  • Устойчивости к коррозии.

Все перечисленные характеристики становятся еще лучше, если сплав в конце подвергают закалке или термической обработке другого вида. Тому же искусственному старению, например.

А самый эффективный метод, используемый для достижения пластичности сплава, – это закалка, осуществляемая при температуре в 775 °C.

Использование в приборостроении

Оно является наиболее распространенным. Бериллиевая бронза применяется при производстве электронных, а также электрических деталей. В первую очередь это пружинные контакты, соединители, переключатели.

Также без нее не обходится производство оптиковолоконного телекоммуникационного оборудования. К данной категории относятся:

  • Оптические передатчики.
  • Предусилители.
  • Микросхемы синхронизации и восстановления данных.
  • Блоки преобразования последовательного кода в параллельный.
  • Кабели.
  • Параллельно-последовательные преобразователи.
  • Лазерные формирователи.

Также бериллиевую бронзу используют для производства гнездовых разъемов для соединения интегральных систем с печатной платой.

И, поскольку с развитием технологий усложняется компьютерная и мобильная техника, электронные детали все миниатюризируются. Спрос на бронзо-бериллиевые сплавы повышается, поскольку именно они являются идеальным материалом для изготовления мелких, легких и надежных деталей. Во многих современных смартфонах, коммуникаторах, ноутбуках и планшетах они уже используются.

Читать еще:  Металлизация пластика. Зеркальное нанесение

А компьютерные соединители, переключатели, пружины и прочие детали уже давно из них изготавливают. Оценочно в 1999 году в каждом ПК содержалось как минимум 2 грамма бериллия в составе бронз.

Автопромышленность

Еще одна сфера, в которой благодаря своим свойствам бериллиевая бронза часто применима. В частности, многие электронные детали моторных отсеков делают именно из нее. А еще из данного материала изготавливают электронные схемы систем безопасности многих автомобилей.

Поскольку степень компьютеризации и производство машин с каждым годом лишь растут, то и сплавов требуется больше.

Стоит отметить, что на долю автопромышленности приходится порядка 12% мирового потребления данного материала. Из него делают подшипники, втулки, детали узлов, комплектующие. Неудивительно, ведь его прочность значительно превосходит показатели латуни и сплавов, в которые добавляют кремний, олово, фосфор, хром и алюминий.

Нефтегазовая отрасль

И здесь задействована бериллиевая бронза. Характеристики данного сплава позволяют использовать его в производстве оборудования, предназначенного для бурения и нефтедобычи. Из него делают:

  • Скользящие опоры нефтяных насосов.
  • Резьбовые соединения колонн бурильных труб.
  • Безискровые вспомогательные инструменты.
  • Трубы.
  • Детали насосов.
  • Опоры буровых долот.

Особо ценится этот материал за высокую упругость. Если ударить по изготовленным из него деталям, то искра не возникнет. Это очень важно на столь опасных производствах, особенно при добыче и последующей транспортировке углеводородов. А чем является нефть? Ископаемым топливом, горючей жидкостью, состоящей из сложной смеси углеводородов и других химических соединений.

Авиастроение

Наверняка всем знакомы такие самолеты, как Boeing 787 и Airbus A380. В производстве их корпусов был использован бериллиевый сплав.

Дело в том, что это – идеальный материал для данных целей. У него намного более высокая твердость, прочность, износостойкость и несущая способность, чем у любого другого сплава. Он образует на поверхности корпуса стойкий, но тонкий слой окиси, которая оказывает действие самовосстанавливающейся смазки.

Также из этого сплава сделаны втулки, испытывающие повторяющийся контакт с поверхностью. Она должна постоянно оставаться гладкой, а значит и материал нужен такой, который не изнашивается. Логично, почему применяют бериллиевый сплав.

Плюс ко всему, у него отличные тепловые свойства — термическая стабильность и низкий коэффициент теплового расширения. Это важнейшие качества, учитываемы в аэрокосмическом строении в первую очередь. Сплавы должны выдерживать экстремальные температуры.

Кстати, еще один плюс материала – это его хорошая текучесть в расплавленном состоянии. Данное свойство делает его удобным для сложных отливок. Корпуса трубок Пито, например, включают в себя крайне тонкие литые конструкции. И их можно отлить лишь из хорошо текучего материала. И направляющие лопасти вертолетных турбин, к слову, тоже изготавливают из этих сплавов.

Контактная сварка

Это процесс, в ходе которого образуется неразъемное сварное соединение посредством нагрева металла током, проходящим через него, с дальнейшей пластической деформацией этой зоны под действием сжимающего усилия. То есть тоже техническая сфера. Здесь применение находят выполненные из бериллиевого сплава:

  • Электроды. Проводники тока.
  • Электрододержатели. Часть электросварочного аппарата, в которую вставляется электрод.

Срок их службы значительно выше, чем у тех компонентов, которые изготавливают из других сплавов (хромовых бронз, если быть точнее). Спектр применения широк. Вот, что сваривают с использованием компонентов из бериллиевой бронзы: проволоку, строительную арматуру, листовую углеродистую сталь, никель-хром-кремниевые сплавы, рельсы для магистральных железнодорожных путей и т.д.

Это действительно износостойкий материал. Компоненты, сделанные из него, могут работать с большими усилиями прижатия электродов, мощным током и высоким темпом. Они выдерживают большое количество сварок, поскольку у них повышенный модуль упругости, стойкость к знакопеременным нагрузкам и высокой температуре разупрочнения. А значит, не только электроды приходится реже менять – точность и прочность соединений увеличивается в несколько раз.

Литье сплавов и металлов

Это следующая сфера применения бериллиевой бронзы. По ГОСТу, ее разрешено использовать в плунжерах (поршнях) оборудования для литья под давлением. В том числе алюминия, в кокилях (многоразовые формы), в стенках кристаллизаторов и в установках непрерывной разливки.

Какие преимущества обсуждаемого материала здесь? Увеличенный срок службы, а еще отсутствие необходимости наносить на стенки и литейные формы дорогостоящее защитное покрытие.

Уникальные свойства

В наше время существует множество различных металлов и сплавов. Так что в заключение хотелось бы сказать о том, почему медный материал с добавлением бериллия ценится в перечисленных областях больше всего. Итак, этот сплав:

  • Действительно упругий. Он буквально «пружинит».
  • Очень долговечный. Десятилетиями будет сохранять свою изначальную твердость и соответствующий внешний вид.
  • Легко поддается «совершенствованию». Временное сопротивление равно 450 Мпа, но его можно увеличить на 40%, лишь подвергнув деформированию, о котором говорилось ранее. Но вообще его реально довести и до 1400 Мпа.
  • Своих свойств не меняет, даже если разогреть его до 340 °С. Если увеличить температуру до 500 °С, то его качества станут схожи с теми, которые свойственны алюминиевым, фосфорным, оловянным сплавам.

Кстати, чтобы сделать бериллиевый материал еще прочнее, иногда в него добавляют бор, магний, титан, никель, кобальт или редкоземельные металлы. В определенных случаях такие примеси допустимы и оправданы.

Бериллиевая бронза

Это бронза в которой бериллий является основным легирующим элементом. Б. б., известная с 18 в., широкое распространение получила с 1935. бериллиевая бронза одних и тех же марок используют как деформируемые бронзы и как литейные бронзы. После закалки и искусственного старения бериллиевая бронза приобретают высокие прочность, упругость и текучесть.

Отличаются высокой электропроводностью, теплопроводностью, твердостью, морозостойкостью, высоким сопротивлением ползучести.

При высокой т-ре бериллиевая бронза окисляются в меньшей степени, чем медь и меди сплавы мало склонны к межкристаллитной коррозии, однако в напряженном состоянии под действием влажного аммиака и воздуха подвержены коррозионному растрескиванию. Они немагнитны, не искрят при ударе. Медь с бериллием образует ряд твердых растворов.

При т-ре 864° С растворимость бериллия в меди составляет 2,7%, с понижением т-ры (до 300° С) она падает до 0,2%, что дает возможность упрочнять сплав термической обработкой. Нагрев под упрочняющую термическую обработку бериллиевой бронзы осуществляют при т-ре 750—790° С с последующей закалкой в воде для получения пересыщенного твердого раствора; отпуск проводят при т-ре 300—350° С, при этом выделяется B’-фаза (твердый раствор на основе хим. соединения электронного типа СuВе, отличающегося высокими твердостью и прочностью).

Механические свойства бронзы

Механические свойства состаренной бериллиевой бронзы зависят от содержания бериллия . В бериллиевая бронза часто вводят добавки никеля, кобальта, железа, марганца, магния и др. элементов, к-рыми частично заменяют дорогостоящий и дефицитный бериллий, мало изменяя св-ва сплава. Никель, кобальт и железо заметно замедляют фазовые превращения, вследствие чего отпадает необходимость в крайне высоких скоростях охлаждения.

При содержании 0,15— 0,35% Ni сплав приобретает оптимальные св-ва. Бронзы с пониженным (0,5—1%) содержанием бериллия и повышенным (5—10%) содержанием марганца отличаются после облагораживания высокими мех. св-вами, сравнимыми со св-вами обычных бериллиевых бронз . Добавка магния (0,1%) повышает эффект старения сплава, увеличение ее (до 0,20—0,25% и более) снижает его пластичность.

Получение бериллиевой бронзы

Бериллиевую бронзу выплавляют в вакуумных индукционных печах. Полуфабрикаты из Б. б. изготовляют в виде полос, лент, прутков или проволоки. Бериллиевую бронзу применяют для изготовления высоко-нагруженных подшипников, различных мембран, втулок, пружин, деталей компасов, часовых механизмов, выключателей и переключателей. Из Б. б. литьем изготовляют зубчатые колеса, шестерни, кулачки, червячные передачи, детали центробежных насосов и др. Хим. состав и св-ва Б. б.

Статья на тему бериллиевая бронза

Бериллиевая бронза

Сотни лет тому назад этим красивым блестящим желто-медным металлом подделывали само золото.

Вообще, бронза это всегда сплав меди и какого-то из металлов: олова (почти всегда), кремния, алюминия, свинца. В бронзовом веке (за тавтологию помилуйте 🙂 ) использовалась мышьяковая бронза.

Но от последней отказались ввиду ее токсичности, ведь при производстве в нее добавлялся мышьяк.

В нашем случае, свойства и цвет сплава определил легкий металл бериллий (Be).

Однако бериллиевую бронзу очень легко отличить от золота, ведь ее плотность (

8.7 г/см3) больше чем вдвое отличается от плотности золота (

Массовая доля бериллия в сплаве очень мала, всего лишь до 3%, но именно этот (кстати, недешевый) металл придает желтоватый цвет бронзе. Почти всю массу занимает медь.

Интересный факт. Хоть и по массе Be занимает всего-то 3%, при его плотности (1.848 г/см3) и плотности меди (8.92 г/см3) объем-то его примерно 14,5%!

P. S. Вторая картинка — взрывобезопасный ключ. Думаю в инете желающие найдут много инфы о применении сего сплава, но мне показалось, что это не будет интересно.

Дубликаты не найдены

хм. а не искробезопасный?

так то у ключей обычно нет свойств взрываться 🙂

Это обычно газорезчикам объясняют, работающим с ацетиленом. Контакт меди и ацетилена создаёт взрывчатое вещество.

Поэтому обычно удобные медные инструменты (например, сама горелка) заменяют на сплав меди с чем-то ещё, что предотвратит взрывоопасные реакции.

ну да. там имеет место каталитическая реакция

для начала которой медь должна быть предварительно разогрета до довольно высокой температуры

то бишь в случае с ручным инструментом это означает что тот же гаечный ключ надо положить на открытое пламя, (потому как разогрева например на батарее будет явно недостаточно.

мой посыл в том что в основном такой инструмент используют именно для исключения образования искр при работе с ним во взрывоопасных средах

Именно взрывобезопасный, работаю на газоконденсатном месторождении, у нас такие есть.

да не ебанет ключ, не ссы, взрывобезопасный, точно тебе говорю

То есть если выбран перк дурной глаз, то можно брать)

У моего дяди был бронзовый нож.

Но он назывался антимагнитный.

Вообще то цыгане до сих пор делают из неё кольца и толкают лохам.

Цыгане толкают обычную латунь

Уже? Потеряли мастерство. Раньше только на брб и ловили лохов,хоть красиво смотрелись кольца.

Бериллий токсичный и ппц дорогой, но как легирующий компонент, например пружин — незаменим. Ну и как «»отражатель»» нейтронов.

токопроводящих пружин и контактов для электронной промышлености. у нас переходы коаксиальные делают из БрБ2. Я как раз являюсь специалистом по термообработке деталей из БрБ2, БрКМц и БрОф

Необязательно токопроводящих — подковы и мембраны манометров, например.

И легирование 0,5 процента бериллием стали для пружин (типа 65Г) делает пружину практически вечной — она не садится и не устаёт.

я бы просто использовал 60С2А. Хотя стойкость к коррозии у БрБ2 на сравнима с пружинными сталями. У бериллиевой бронзы пружинение слабее.

По поводу стойкости не знаю. Могу лишь цитировать РД на гнёзда переходов, что цанговый элемент рассчитан на 500 сжатий-разжатий.

Стоит понимать, что при температуре 500-800 градусов и резкому охлаждении бронза станет мягкой.

В то же время работа при 300 градусах оставляет желаемые пружинные свойства

Слабовата стала простата.

Колпаки или электроды (сварочные наконечники) для машин контактной сварки делают из берилиевой бронзы для лучшей износостойкости и теплоотвода.

Брешут, кованая фосфористая лучше, или просто кованая медь — на оборонном предприятии из чего только не делали, даже из серебра — остановились на фосфористой для круглых электродах и на кованых медных — для плоских.

Добавлю, что бы не оверпостить — у бериллиевой цвет традиционно золотой а на фото — медно-красный.

Строго говоря, это зависит от количества Be в бронзе.

Искробезопасный.Работаю в Газпроме.На компрессорной станции(качаем газ)Стаж 34 года.Всю жизнь был искробезопасный инструмент,но никак не взрывобезопасный))))

Солдатики в стройбате, урки, и другие малоинформированные члены общества делали себе «фиксы» из трубчатых пружин манометров. Фикса — коронка на зуб, зачастую фальшивая.

Блестит как золото, и потому добавляет статуса в некоторых сообществах.

Водили ЗК работать на подшипниковый завод — манометры пропадали со всего. Потом главный механик как то договорился — отдал сразу сотню неисправных манометров — успокоились. А у «авторитета» была ручная болонка с фиксами.

Но я бы не рискнул держать во рту что либо с содержанием бериллия, повторюсь — он токсичный.

В начале поста нет тавтологии. Не переживайте.

обозначение брб (на сколько помню из курса школы)

Только ключик не бронзовый, просто с напылением.

Если надо «пластилиновый» ключ, гораздо дешевле есть способы (их каждый китаец знает), чем из бронзы делать

Бериллиевая или фосфористая бронза (похожа на медь, только гораздо твёрже, особенно откованная) — не искрящий инструмент и гораздо массивнее стального и с этим очень строго на взрывоопасном производстве. Ещё отвёртки, для настройки контуров — почему то считается, что не вносят изменения в индуктивность.

Я сделяль.

Лет пять назад, наверно, увидел на Вернисаже подобную чарку, «Державная» называется, правда та была целиком отлита из латуни, и пить из неё было нельзя. И захотелось мне сделать такую же, но руки всё никак не доходили. И вот, незадолго до Нового Года, руки всё таки дошли, и вот что получилось 🙂 Сделал я её разборной, с подвижной фурнитурой, позолотил, посеребрил. За фотки строго не судите; фоткал на рабочий китайский телефон, ничего другого под рукой не было. Жаль, конечно, что сам процесс изготовления не додумался фотографировать, но зато процессы других моих изделий есть, если кому-то интересно — покажу 🙂

Рассылка Пикабу: отправляем лучшие посты за неделю 🔥

Осталось подтвердить Email — пожалуйста, проверьте почту 😊

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×