Алюминиевая бронза в чушках

Вся алюминиевая бронза в чушках поставляется под заявку.

Алюминиевая бронза — группа медных сплавов, в которых основным легирующим элементом является алюминий. Промышленные марки содержат от 5 до 11 % Al по массе; остальное — медь и дополнительные легирующие компоненты (железо, никель, марганец). Благодаря сочетанию высокой прочности, коррозионной стойкости и антифрикционных свойств алюминиевые бронзы занимают одно из ведущих мест среди безоловянных бронз и широко применяются в машиностроении, судостроении, нефтехимической и энергетической отраслях.

Нормативная база для алюминиевых бронз

Химический состав и марки алюминиевых бронз регламентируются несколькими государственными стандартами в зависимости от назначения сплава:

Стандарт	Назначение
ГОСТ 18175-78	Безоловянные бронзы, обрабатываемые давлением (деформируемые). Марки и химический состав
ГОСТ 493-79	Безоловянные литейные бронзы. Марки и химический состав
ГОСТ 614-97	Бронзы литейные в чушках. Технические условия (заменяет ГОСТ 17328-78 и ГОСТ 614-73)

ГОСТ 18175-78 определяет состав деформируемых марок: БрА5, БрА7, БрАМц9-2, БрАМц10-2, БрАЖ9-4, БрАЖМц10-3-1,5, БрАЖН10-4-4, БрАЖНМц9-4-4-1. ГОСТ 493-79 охватывает литейные марки: БрА9Мц2Л, БрА9Ж3Л, БрА10Ж4Н4Л и другие. ГОСТ 614-97 устанавливает технические требования к бронзовым чушкам, используемым как шихтовый материал для получения бронз по ГОСТ 493 и ГОСТ 613.

Классификация алюминиевых бронз

Деформируемые марки

Деформируемые алюминиевые бронзы предназначены для обработки давлением — прокатки, прессования, ковки, штамповки. Из них изготавливают листы, ленты, прутки, трубы, проволоку. К однофазным α-бронзам относятся БрА5 и БрА7, обладающие высокой пластичностью и хорошей коррозионной стойкостью. Двухфазные (α+γ₂) сплавы — БрАЖ9-4, БрАЖН10-4-4, БрАЖМц10-3-1,5 — сочетают повышенную прочность с удовлетворительной пластичностью и применяются для ответственных деталей.

Литейные марки

Литейные алюминиевые бронзы используются для фасонного литья. Они кристаллизуются в узком интервале температур, что обеспечивает высокую жидкотекучесть и формирование концентрированной усадочной раковины. Основные литейные марки по ГОСТ 493-79: БрА9Мц2Л, БрА9Ж3Л, БрА10Ж4Н4Л. К маркировке литейных бронз добавляют букву «Л».

Влияние алюминия на свойства бронзы

По диаграмме состояния Cu–Al, максимальная растворимость алюминия в меди при комнатной температуре составляет 9,4 % по массе. При содержании Al выше этого значения в структуре появляется хрупкая γ₂-фаза, снижающая пластичность и ударную вязкость. В производственных условиях из-за ликвационных явлений γ₂-фаза обнаруживается уже при 7,5–8 % Al. Поэтому наиболее высоколегированной однофазной бронзой является БрА7.

С увеличением содержания алюминия прочностные свойства бронз растут и достигают максимума (σ_в ≈ 600 МПа) при 10–11 % Al. Дальнейшее повышение концентрации алюминия приводит к падению прочности из-за увеличения объёмной доли хрупких фаз. Одновременно с ростом содержания Al снижаются теплопроводность, электропроводность и плотность сплава.

Роль легирующих элементов

Для устранения недостатков двойных сплавов Cu–Al и повышения эксплуатационных характеристик алюминиевые бронзы дополнительно легируют железом, никелем и марганцем.

Элемент	Содержание, %	Действие
Железо (Fe)	до 5,5	Измельчает зерно, повышает прочность и твёрдость, несколько снижает пластичность
Никель (Ni)	до 5,5	Повышает прочность, жаропрочность, коррозионную стойкость; обеспечивает возможность упрочнения старением
Марганец (Mn)	до 3	Улучшает технологичность при горячей обработке, повышает коррозионную стойкость; увеличивает электрическое сопротивление

Одновременное легирование железом и никелем — наиболее распространённый подход. Железо вводят для измельчения зерна, а никель обеспечивает дополнительное упрочнение. Бронзы типа БрАЖН при достаточном содержании никеля способны к старению после охлаждения с температур горячей деформации без специальной закалки.

Химический состав основных марок

Деформируемые бронзы (ГОСТ 18175-78)

Марка	Al, %	Fe, %	Mn, %	Ni, %	Cu
БрА5	4,0–6,0	—	—	—	осн.
БрА7	6,0–8,0	—	—	—	осн.
БрАМц9-2	8,0–10,0	—	1,5–2,5	—	осн.
БрАЖ9-4	8,0–10,0	2,0–4,0	до 0,5	—	осн.
БрАЖМц10-3-1,5	9,0–11,0	2,0–4,0	1,0–2,0	—	осн.
БрАЖН10-4-4	9,5–11,0	3,5–5,5	—	3,5–5,5	осн.

Примечание: в бронзе БрАЖН10-4-4 по ГОСТ 18175-78 допускается содержание алюминия до 11,5 % при условии, что массовая доля железа и никеля составляет не менее 4 % каждого.

Литейные бронзы (ГОСТ 493-79)

Марка	Al, %	Fe, %	Mn, %	Ni, %	Cu
БрА9Мц2Л	8,0–10,5	—	1,5–2,5	—	осн.
БрА9Ж3Л	8,0–10,5	2,0–4,0	до 0,5	—	осн.
БрА10Ж4Н4Л	9,5–11,0	3,5–5,5	—	3,5–5,5	осн.

Свойства алюминиевых бронз

Преимущества по сравнению с оловянными бронзами

Алюминиевые бронзы имеют ряд технологических и эксплуатационных преимуществ перед оловянными бронзами: более высокая механическая прочность и твёрдость, повышенная жаропрочность, лучшая коррозионная стойкость (в том числе в морской воде), высокая жидкотекучесть при литье и устойчивость к кавитации. Кроме того, алюминий существенно дешевле олова, что снижает себестоимость сплава.

Коррозионная стойкость

При взаимодействии с атмосферой или водной средой на поверхности алюминиевой бронзы формируется тонкая защитная плёнка оксида алюминия (Al₂O₃), обеспечивающая устойчивость к коррозии. Это определяет применимость сплавов в морской воде, слабокислых и слабощелочных растворах. Наиболее высокой коррозионной стойкостью обладают многокомпонентные бронзы, легированные никелем.

Особенности литья

Алюминиевые бронзы кристаллизуются в узком интервале температур, что даёт высокую жидкотекучесть и концентрированную усадочную раковину. Однако при литье наблюдаются и технологические сложности: значительная линейная усадка, склонность к образованию крупных столбчатых кристаллов, интенсивное окисление расплава с образованием оксидных плён (что может приводить к шиферному излому), вспенивание расплава при заливке, а также затруднённая пайка. Для подавления этих дефектов применяют комплексное легирование железом, никелем и марганцем.

Механические свойства

Марка	Состояние	σв, МПа	δ, %	HB
БрА5	мягкое	≥ 360	≥ 60	≈ 60
БрА7	мягкое	≥ 400	≥ 60	≈ 70
БрАМц9-2	прессованное	≥ 440	≥ 20	≈ 110
БрАЖ9-4	прессованное	≥ 540	≥ 12	≈ 150
БрАЖН10-4-4	прессованное	≥ 640	≥ 5	≈ 170

Наибольшую прочность (σ_в ≥ 640 МПа) демонстрирует бронза БрАЖН10-4-4. Наименее прочной и наиболее пластичной (δ ≥ 60 %) является БрА5 — однофазный α-сплав, применяемый в первую очередь для конденсаторных трубок и деталей, работающих в морской воде.

Области применения алюминиевых бронз

Алюминиевые бронзы применяются там, где требуются одновременно высокая прочность, стойкость к износу и коррозионная устойчивость:

Область	Примеры деталей	Марки
Узлы трения, подшипники скольжения	Втулки, вкладыши, сёдла клапанов, гайки нажимных винтов	БрАЖ9-4, БрАЖН10-4-4
Червячные передачи	Венцы червячных колёс, шестерни	БрАЖ9-4, БрА9Ж3Л
Судостроение	Гребные винты, детали арматуры, корпуса насосов	БрАЖН10-4-4, БрА10Ж4Н4Л
Нефтехимическое оборудование	Фланцы, корпуса клапанов, фитинги	БрАЖМц10-3-1,5, БрАЖН10-4-4
Пружинные элементы	Пружины, мембраны	БрА7, БрАМц9-2
Искробезопасный инструмент	Ключи, молотки для взрывоопасных сред	БрАЖ9-4, БрАМц9-2

Помимо промышленного применения, алюминиевые бронзы используются для изготовления монет благодаря соломенно-жёлтому цвету, напоминающему золото, и высокой износостойкости.

Чушка алюминиевой бронзы — форма поставки

Алюминиевая бронза в чушках — шихтовый материал, предназначенный для последующей переплавки и получения фасонных отливок. По ГОСТ 614-97 масса одной чушки не должна превышать 42 кг. Форму и размеры чушки определяет изготовитель; на практике наиболее распространены прямоугольные и трапециевидные сечения. На поверхности слитка не допускаются шлаковые и посторонние включения; допускаются следы зачистки дефектов и выпуклости от изложниц.

Основные марки алюминиевых бронз, поставляемых в чушках по ГОСТ 614-97: БрА10Ж3, БрА10Ж3Мц2, а также чушки марок, соответствующих литейным бронзам по ГОСТ 493-79. Чушки маркируются цветными полосами на торце: например, для БрА10Ж3 применяется маркировка чёрной и белой полосами.

Алюминиевая бронза в чушках поставляется массой до 42 кг.