Что такое оловянная бронза?

Оловянная бронза - это бронза с оловом в качестве основного легирующего элемента. Содержание олова обычно составляет от 3 до 14%. Оно в основном используется для изготовления упругих элементов и износостойких деталей.

В кованой оловянной бронзе содержание олова не превышает 8%, иногда добавляются фосфор, свинец, цинк и другие элементы. Фосфор является хорошим раскислителем, а также может улучшить текучесть и износостойкость.

Добавление свинца в оловянную бронзу может улучшить обрабатываемость и износостойкость, а добавление цинка может улучшить характеристики литья. Этот сплав имеет высокие механические свойства, противоизносные свойства и коррозионную стойкость, простую обработку резанием, хорошие свойства пайки и сварки, малый коэффициент усадки и немагнитность. Оловянная бронза обладает высокой прочностью, стойкостью к коррозии и отличными литейными свойствами и уже давно широко используется в различных отраслях промышленности.

Бронзовая история

Еще в 3000 году до нашей эры люди начали производить и использовать медь. Однако предметы, изготовленные из плавки меди, слишком мягкие, легко гнутся и быстро тускнеют. Затем было обнаружено, что олово смешивали с медью, чтобы получить сплав медь-олово-бронза.

Бронзовые устройства намного легче плавить и изготавливать, чем чистую медь, и тверже, чем чистая медь (если значение твердости олова установлено на 5, то твердость меди составляет 30, а твердость бронзы - от 100 до 150), исторически сложилось так, что назвал этот период Бронзовым веком.

Работа периода Сражающихся царств в Китае «Чжоу Ли · Дунгуань · Гурэн» обобщила опыт плавки бронзы, рассказывая о различных пропорциях меди и олова, используемых в различных бронзовых отливках. Это показывает, что более 3000 лет назад китайские рабочие осознали, что бронза для разного назначения требует разных свойств, и пропорции металлических компонентов, используемых для литья бронзы, также должны быть разными.

Бронза тверда, легко плавится, хорошо отливается и устойчива на воздухе, поэтому даже в железном веке после бронзового века она не потеряла своей потребительской ценности. Например, около 280 г. до н.э. бронзовый бог солнца, стоящий в порту Родоса на острове Родос в Европейском Эгейском море, был 46 метров в высоту, а его пальцы были выше роста взрослого человека.

Классификация оловянной бронзы

Промышленная оловянная бронза Оловянная бронза - важный медный сплав, используемый в промышленности. Для улучшения литейных, механических и износостойких свойств, а также экономии олова в оловянную бронзу добавляют такие легирующие элементы, как фосфор, цинк, свинец и т. Д. Таким образом, оловянную бронзу можно разделить на три типа: оловянно-фосфорную, оловянно-цинковую и оловянно-цинково-свинцовую.

Оловянная фосфористая бронза

Фосфор является хорошим раскислителем медных сплавов, который может повысить текучесть сплава, улучшить технологические и механические свойства оловянной бронзы, но повысить степень обратной сегрегации.

Конечная растворимость фосфора в оловянной бронзе составляет 0,15%. Когда она слишком велика, образуется тройная эвтектика + δ + Cu3P с температурой плавления 628 ℃. Горячую хрупкость легко получить во время горячей прокатки, и только работать холодно. Следовательно, содержание фосфора в деформированной оловянной бронзе не должно быть больше 0,5%, а при горячей обработке фосфора должно быть меньше 0,25%.

Фосфорсодержащая оловянная бронза - известный эластичный материал, при обработке которого необходимо контролировать размер зерен перед холодной обработкой и низкотемпературным отжигом после обработки. Прочность, модуль упругости и усталостная прочность материалов с мелкозернистой обработкой выше, чем у материалов с крупнозернистой обработкой, но пластичность ниже. Холоднодеформированный материал отжигается при низкой температуре 200-260 ° C в течение 1-2 часов для получения эффекта упрочнения при отжиге, который может дополнительно улучшить прочность, пластичность, предел упругости и модуль упругости продукта, а также повысить его прочность. стабильность эластичности.

В национальные стандарты Китая включены в общей сложности 4 марки фосфорной оловянной бронзы.

Сплав QSn6.5-0.1 в основном используется для изготовления упругих элементов, особенно пружинных контактных пластин с хорошей электропроводностью, износостойких деталей и антимагнитных элементов в приборах и счетчиках и т.д .;

Сплав Qsn6,5-0,4 в основном используется в бумажной, химической и пищевой промышленности для изготовления металлических сеток, а также для изготовления износостойких и пружинных деталей;

Сплав QSn7-0.2 используется для деталей, которые выдерживают трение при средней нагрузке и скорости скольжения, таких как подшипники, втулки, турбины и т. Д., А также может использоваться для изготовления упругих компонентов и других механических и электрических деталей;

Сплав QSn4-0.3 используется для изготовления различных труб в манометрах в качестве чувствительных компонентов и называется манометрической бронзой.

Олово цинковая бронза

Большое количество цинка растворено в медно-оловянном сплаве, и количество цинка, добавленного в кованую оловянную бронзу, обычно не превышает 4%. Цинк может улучшить текучесть сплава, сузить диапазон температур кристаллизации и уменьшить обратную сегрегацию.

Марка оловянно-цинковой бронзы, указанная в текущем национальном стандарте Китая, - QSn4-3, которая обладает хорошей эластичностью, износостойкостью и диамагнетизмом. Она может подвергаться прессованию в холодных и горячих условиях, легко сваривается и паяется, а также имеет хорошие характеристики. Обрабатываемость., Обладает хорошей коррозионной стойкостью в атмосфере, пресной и морской воде. Используется для различных эластичных деталей и трубопроводной арматуры, химического оборудования, износостойких деталей и антимагнитных деталей и т. д.

Олово цинк свинцовая бронза

Свинец фактически не растворяется в сплаве медь-олово. Он распределяется по дендритам в виде однофазных черных включений. Распределение свинца в слитке непросто сделать равномерным, обычно добавление небольшого количества никеля может улучшить его распределение и улучшить структуру. Свинец снижает коэффициент трения оловянной бронзы, улучшает износостойкость и обрабатываемость, но немного снижает механические свойства.

В сплав медь-олово-свинец часто добавляют от 3% до 5% цинка для дальнейшего улучшения механических свойств.

Добавление 0,02% ～ 0,1% циркония или 0,02% ～ 0,1% бора, особенно добавление 0,02% ～ 0,2% редкоземельных элементов, может измельчить частицы свинца и сделать их равномерно распределенными, чтобы улучшить структуру, литье и механику содержащих свинец исполнение из оловянной бронзы.

Олово-цинк-свинцовая бронза, указанная в действующих национальных стандартах Китая, имеет две марки, QSn4-4-2.5 и QSn4-4-4, которые обладают высокой износостойкостью и простотой обработки резанием. Они в основном используются в виде пластин и полосы для автомобилей и тракторов. Авиационная и машиностроительная промышленность, производство втулок и вкладышей подшипников, известных как автомобильная бронза. 

Применение оловянной бронзы

Медь - это цветной металл, тесно связанный с людьми. Она широко используется в электротехнике, легкой промышленности, машиностроении, строительстве, национальной оборонной промышленности и других областях. По потреблению цветных металлов она уступает только алюминию. .

Оловянная бронза - это сплав цветных металлов с наименьшей степенью усадки отливок, который используется для изготовления отливок сложной формы, четких контуров и низких требований к герметичности. Оловянная бронза очень устойчива к коррозии в атмосфере, морской воде, пресной воде и паре и широко используется в паровых котлах и деталях морских судов. Фосфорсодержащая оловянная бронза обладает хорошими механическими свойствами и может использоваться в качестве износостойких и упругих деталей высокоточных станков. Свинцовая оловянная бронза часто используется в качестве износостойких деталей и подшипников скольжения. Цинково-оловянная бронза может применяться в качестве герметичных отливок.

Оловянная бронза наиболее широко используется в электротехнической и электронной промышленности, на нее приходится более половины общего потребления.

1. Используется для различных кабелей и проводов, двигателей и трансформаторов, переключателей и печатных плат.
2. При производстве машин и транспортных средств он используется для производства промышленных клапанов и принадлежностей, счетчиков, подшипников скольжения, форм, теплообменников, насосов и т. Д.
3. Он широко используется в химической промышленности для производства вакуумных емкостей, дистилляторов, пивоварен и т. Д.
4. Он используется в оборонной промышленности для производства пуль, гильз, деталей оружия и т. Д. На каждые 3 миллиона произведенных пуль требуется 130–140 тонн меди.
5. В строительной отрасли он используется в качестве различных труб, трубопроводной арматуры, декоративных приспособлений и т. Д.