Бронза БрОФ10-1

Поставляем оловянно-фосфористую бронзу БрОФ10-1 в чушках, прутках и заготовках. Для оформления заявки свяжитесь с нами.

Бронза БрОФ10-1 (по ГОСТ 613-79 обозначается как БрО10Ф1) — оловянная литейная бронза на основе меди с легированием оловом и фосфором. Сплав относится к группе оловянно-фосфористых бронз и предназначен для получения фасонных отливок и полуфабрикатов, работающих в условиях трения, повышенных нагрузок и агрессивных сред.

Благодаря сочетанию антифрикционных, механических и коррозионных свойств бронза БрО10Ф1 широко применяется в машиностроении, судостроении и арматуростроении для ответственных деталей — подшипников скольжения, червячных колёс, гаек нажимных механизмов и узлов трения.

Расшифровка марки БрОФ10-1 и классификация сплава

Обозначение марки БрОФ10-1 расшифровывается следующим образом:

• Бр — бронза (сплав на основе меди, в котором основной легирующий элемент — не цинк и не никель);
• О — олово (Sn);
• Ф — фосфор (P);
• 10 — номинальное содержание олова ~10 %;
• 1 — номинальное содержание фосфора ~1 %.

По ГОСТ 613-79 этот же сплав обозначается БрО10Ф1 (в формате «элемент — содержание»). Оба обозначения равнозначны и встречаются в технической документации и заказах.

Классификация сплава:

• по основному легирующему элементу — оловянная бронза;
• по технологическому назначению — литейная (предназначена для литья, а не для обработки давлением);
• по составу — оловянно-фосфористая (двойная система Cu–Sn с добавкой P).

Деформируемые аналоги — бронзы типа БрОФ6,5-0,4 и БрОФ7-0,2 (по ГОСТ 5017-2006), которые используются для прессования, прокатки и волочения. Литейная бронза БрОФ10-1 отличается от них более высоким содержанием олова (9–11 % против 6–8 %), что обеспечивает лучшие литейные и антифрикционные свойства, но снижает пластичность.

Химический состав бронзы БрОФ10-1 по ГОСТ 613-79

Химический состав сплава БрО10Ф1 регламентируется ГОСТ 613-79 «Бронзы оловянные литейные. Марки». Для чушек, изготавливаемых из лома и отходов, состав также регулируется ГОСТ 614-97.

Примечание: медь — основа; содержание Cu приведено приблизительно (расчётный остаток). Массовая доля никеля допускается за счёт содержания меди и в сумму примесей не входит.

Роль основных легирующих элементов

Олово (9–11 %) — основной легирующий элемент, определяющий литейные и антифрикционные свойства сплава. Олово повышает прочность и твёрдость меди, формирует твёрдую фазу α + δ (эвтектоид), обеспечивающую износостойкость при трении. Однако повышенное содержание олова увеличивает хрупкость и склонность к дендритной ликвации, поэтому в литейных оловянных бронзах его содержание не превышает 10–11 %.

Фосфор (0,4–1,1 %) — раскислитель и легирующая добавка. Фосфор связывает растворённый в расплаве кислород, предотвращая образование оксидов меди и олова. Одновременно он повышает жидкотекучесть расплава — критически важное свойство при литье фасонных деталей сложной конфигурации. Кроме того, фосфор увеличивает износостойкость и сопротивление усталости сплава.

Допустимые примеси и их влияние

Содержание примесей строго ограничено, так как они способны ухудшать свойства сплава:

• Железо (до 0,2 %) — снижает коррозионную стойкость, увеличивает твёрдость включений;
• Кремний и алюминий (до 0,02 % каждый) — жёстко ограничены, так как образуют хрупкие интерметаллиды;
• Свинец (до 0,3 %) — допускается в ограниченном количестве; в малых дозах улучшает обрабатываемость резанием;
• Цинк (до 0,3 %) — снижает коррозионную стойкость в морской воде;
• Сурьма (до 0,3 %) — повышает хрупкость при литье.

Физические свойства оловянно-фосфористой бронзы БрО10Ф1

Физические характеристики сплава определяют условия его эксплуатации и технологические режимы обработки.

Плотность 8760 кг/м³ — типичное значение для оловянных бронз с 10 % Sn. Для практических расчётов при проектировании деталей следует учитывать, что литые заготовки могут иметь локальную пористость, особенно при литье в песчаную форму, поэтому фактическая плотность отливки может быть несколько ниже табличной.

Температура плавления 934 °С (солидус) определяет нижнюю границу интервала плавления. Это значительно ниже температуры плавления чистой меди (1083 °С), что облегчает процесс литья и позволяет использовать менее энергоёмкое оборудование.

Механические свойства бронзы БрОФ10-1 при литье

Механические характеристики сплава зависят от способа литья. ГОСТ 613-79 нормирует минимальные значения для двух основных методов.

Литьё в кокиль (металлическую форму)

Литьё в песчаную форму

Разница в свойствах объясняется скоростью охлаждения: при литье в кокиль формируется более мелкозернистая структура, что даёт прирост прочности примерно на 14 % и твёрдости на 12 % по сравнению с литьём в песок.

Относительное удлинение δ₅ = 3 % характеризует сплав как малопластичный. Это типично для высокооловянистых бронз и ограничивает возможности обработки давлением — заготовки из БрОФ10-1 получают исключительно литьём, а окончательная форма придаётся механической обработкой (точение, фрезерование, растачивание).

Антифрикционные характеристики сплава БрОФ10-1

Одно из главных достоинств бронзы БрО10Ф1 — выраженные антифрикционные свойства, обусловленные присутствием фазы Cu₃₁Sn₈ (δ-фаза) и фосфида Cu₃P. Эти твёрдые включения обеспечивают износостойкость поверхности, а мягкая медная матрица выполняет роль «твёрдой смазки», приработочного слоя.

Коэффициент трения со смазкой 0,008 — чрезвычайно низкое значение, объясняющее широкое применение этого сплава в подшипниках скольжения и нагруженных узлах трения.

Допустимые рабочие режимы при трении

При использовании бронзы БрО10Ф1 в качестве антифрикционного материала необходимо учитывать следующие ограничения:

• скорость скольжения при хорошей смазке — не более 5 м/с;
• допустимая удельная нагрузка при спокойном режиме — до 8 МПа;
• допустимая удельная нагрузка при ударном режиме — до 6 МПа;
• произведение p·v (давление × скорость) — до 72 МПа·м/с при скоростях до 10 м/с.

Параметр p·v является ключевым критерием при проектировании подшипниковых узлов: превышение указанного значения приводит к перегреву зоны контакта, разрушению смазочной плёнки и ускоренному износу.

Области применения бронзы БрОФ10-1 в промышленности

Сочетание антифрикционных, литейных и коррозионных свойств определяет применение сплава в ответственных узлах механизмов и машин. Согласно ГОСТ 613-79, типовые области использования бронзы БрО10Ф1:

• Подшипники скольжения — монометаллические вкладыши и втулки для опор валов, работающих при скоростях до 6 м/с на закалённых опорных поверхностях. Это одно из основных применений данного сплава.
• Венцы червячных колёс — при скорости скольжения червяка менее 12 м/с и термически обработанном (закалённом) червяке. Оловянно-фосфористая бронза обеспечивает работу пары «сталь — бронза» с минимальным износом.
• Нажимные и шпиндельные гайки — детали прессов, домкратов и прокатных станов, работающие при значительных осевых нагрузках и относительно невысоких скоростях.
• Узлы трения арматуры — сёдла, золотники и направляющие запорной и регулирующей арматуры, контактирующие с водой, паром и технологическими средами.
• Высоконагруженные детали шнековых приводов — элементы экструдеров, смесителей и транспортёров, испытывающие комбинацию осевых нагрузок и трения.

На практике из этого сплава также изготавливают антифрикционные кольца, направляющие, диски и другие детали, работающие в условиях трения скольжения.

Литейные свойства и методы получения заготовок

Бронза БрОФ10-1 обладает хорошей жидкотекучестью, что позволяет получать фасонные отливки сложной конфигурации. Фосфор в составе сплава играет ключевую роль — он раскисляет расплав и снижает его вязкость, улучшая заполнение литейных форм.

Основные методы литья, применяемые для получения заготовок из БрО10Ф1:

• Литьё в кокиль — наиболее распространённый метод для серийных деталей. Обеспечивает повышенные механические свойства за счёт быстрого охлаждения.
• Литьё в песчаную форму — для крупных и единичных отливок. Менее производительно, но позволяет получать детали практически любой конфигурации.
• Центробежное литьё — применяется для втулок, колец и других деталей вращения. Центробежная сила обеспечивает уплотнение металла и вытеснение газов и неметаллических включений к внутренней поверхности, которая затем удаляется при механической обработке.
• Непрерывное литьё — используется для получения прутков (кругов) и полых заготовок. Этот метод обеспечивает высокую однородность структуры и минимальную пористость.

Линейная усадка сплава составляет 1,44 %, что необходимо учитывать при проектировании литейной оснастки и назначении размеров модели.

Формы поставки бронзы БрОФ10-1

Чушки (слитки) для переплавки

Бронзовая чушка — основная форма поставки литейного сплава. Чушки предназначены для использования в качестве шихтового материала при фасонном литье. Требования к чушкам из оловянных бронз регламентированы ГОСТ 614-97 (для чушек из вторичного сырья) и ГОСТ 613-79.

Основные требования к чушкам бронзовым:

• масса одной чушки — не более 42 кг;
• чушки должны иметь один или несколько пережимов для удобства разделения на части;
• на поверхности не допускаются шлаковые включения;
• в изломе чушки должны быть плотными, без посторонних включений.

Прутки (круги) из бронзы БрОФ10-1

Прутки из оловянно-фосфористой бронзы изготавливают методом непрерывного литья. Они представляют собой сплошные цилиндрические полуфабрикаты различного диаметра. На поверхности прутков непрерывного литья допускаются незначительные вмятины от тянущего устройства — это не является дефектом.

Прутки используются как заготовки для механической обработки — точения втулок, подшипников, гаек и других деталей.

Литые заготовки (втулки, кольца)

Помимо стандартных полуфабрикатов, бронза БрОФ10-1 поставляется в виде литых заготовок — полых и сплошных цилиндров, получаемых центробежным или кокильным литьём. Такие заготовки максимально приближены по форме к готовой детали и требуют минимальной механической обработки.

Коррозионная стойкость оловянной бронзы БрО10Ф1

Оловянно-фосфористые бронзы обладают хорошей коррозионной стойкостью в ряде промышленных сред:

• пресная и морская вода;
• водяной пар;
• разбавленные растворы неорганических кислот (кроме азотной);
• щелочные среды.

Олово в составе сплава образует на поверхности защитную оксидную плёнку, а фосфор дополнительно повышает устойчивость к коррозионному растрескиванию. Это делает бронзу БрОФ10-1 пригодной для деталей арматуры, работающей в контакте с водой и паром.

Следует учитывать, что в атмосфере с высоким содержанием аммиака и во влажной среде с аммиаком оловянные бронзы подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением. В таких условиях предпочтительны алюминиевые бронзы.

Сравнение БрОФ10-1 с близкими марками оловянных бронз

Для выбора оптимального материала полезно сравнить БрО10Ф1 с другими распространёнными оловянными литейными бронзами:

Бронза БрОФ10-1 выделяется среди аналогов повышенной жидкотекучестью (за счёт фосфора) и наиболее низким коэффициентом трения, что делает её предпочтительным материалом для подшипников скольжения и червячных передач.

Зарубежные аналоги бронзы БрОФ10-1

При замене или подборе иностранного эквивалента следует учитывать, что аналогия по составу не гарантирует полного совпадения свойств — различия в стандартах плавки и контроля качества могут влиять на характеристики.

Внимание: указанные марки являются ближайшими аналогами. Полное совпадение составов и требований различных стандартов не гарантируется. При замене рекомендуется сопоставлять конкретные требования конструкторской документации с паспортом плавки.

Нормативная документация на бронзу БрОФ10-1

Основные стандарты, регулирующие производство и поставку данного сплава:

• ГОСТ 613-79 — «Бронзы оловянные литейные. Марки» — определяет химический состав, механические свойства и области применения отливок;
• ГОСТ 614-97 — «Бронзы литейные в чушках» — устанавливает требования к чушкам, изготовленным из лома и отходов цветных металлов;
• ГОСТ 24231-80 — регулирует подготовку и отбор проб для химического анализа цветных металлов.

Определение химического состава выполняется по методикам ГОСТ 1953.1-79 — ГОСТ 1953.12-79 и ГОСТ 25086-87. Испытания на растяжение — по ГОСТ 1497-84, твёрдость по Бринеллю — по ГОСТ 9012-59.