Лист бронзовый БрХ1Цр

Лист бронзовый БрХ1Цр изготавливается из низколегированного сплава системы медь–хром–цирконий. Ключевое свойство этой бронзы — сочетание электропроводности, близкой к проводниковой меди, с повышенными механической прочностью и жаропрочностью. Это определяет её место в электротехнике там, где чистая медь не выдерживает механических или тепловых нагрузок.

Состав и свойства бронзы БрХ1Цр

Химический состав

Бронза БрХ1Цр — безоловянная, деформируемая. Основа — медь, легирующие элементы — хром и цирконий. Листы и полосы поставляются по ТУ 48-21-5066-82. Химический состав сплава по ТУ 48-21-5050-82 (прутки) приведён ниже — он типичен для данной марки вне зависимости от формы проката.

Элемент	Содержание, % масс.
Медь (Cu)	Основа (остаток)
Хром (Cr)	0,4–1,0
Цирконий (Zr)	0,03–0,08
Никель (Ni), не более	0,03
Свинец (Pb), не более	0,005
Висмут (Bi), не более	0,002
Прочие примеси в сумме, не более	0,10

Примечание: ТУ допускает отклонение по примесям при условии соответствия требованиям по электропроводности и твёрдости.

Роль легирующих элементов

Хром — основной упрочняющий элемент. При закалке он полностью растворяется в меди. При последующем отпуске (или естественном старении) выделяются дисперсные частицы хрома, которые тормозят движение дислокаций, повышают прочность и твёрдость без существенного снижения электропроводности.

Цирконий добавляется в малых количествах (0,03–0,08%). Он усиливает эффект дисперсионного твердения, повышает жаропрочность и стабильность структуры при нагреве за счёт дополнительного измельчения выделяющейся фазы и подавления роста зерна. Именно совместное присутствие Cr и Zr отличает БрХ1Цр от бронзы БрХ1 (без циркония) и обеспечивает лучшую работоспособность при повышенных температурах.

Электропроводность

Электропроводность сплава в рабочем (упрочнённом) состоянии составляет не менее 80% от электропроводности меди марки М1 для сечений свыше 15 мм, для малых сечений — не менее 46 м/(Ом·мм²). Это высокое значение для дисперсионно-упрочняемого сплава: большинство конструкционных бронз имеют электропроводность 10–40% от меди.

Высокая электропроводность объясняется тем, что хром и цирконий при правильной термообработке практически полностью выходят из твёрдого раствора в виде дисперсных частиц — медная матрица остаётся почти чистой, её электронная структура нарушается минимально.

Жаропрочность

Чистая медь при нагреве выше 200°C начинает интенсивно рекристаллизовать: зёрна укрупняются, прочность и твёрдость резко падают. Хром и цирконий в составе БрХ1Цр значительно повышают температуру начала рекристаллизации и замедляют разупрочнение при нагреве. Сплав сохраняет работоспособные механические свойства при температурах до 400–450°C — там, где медь уже необратимо теряет прочность.

Это свойство критично для деталей, работающих в условиях нагрева от тока или трения: коллекторные кольца, пластины коллекторов, электроды контактной сварки.

Плотность

Плотность сплава — 8,7 г/см³ (близка к плотности чистой меди — 8,9 г/см³).

Состояния поставки листа бронзового БрХ1Цр

Лист бронзовый БрХ1Цр по ТУ 48-21-5066-82 поставляется в трёх состояниях термической и деформационной обработки, которые определяют уровень механических свойств.

Горячекатаный, без термообработки

Лист получен горячей прокаткой и охлаждён на воздухе без дополнительной термообработки. Хром частично остаётся в твёрдом растворе, частично — в грубо выделившейся фазе. Уровень прочности и твёрдости промежуточный. Такой лист применяют, когда изделие будет подвергаться последующей термообработке на предприятии-потребителе.

Закалённый (состояние М)

Лист нагревается до температуры полного растворения хрома в меди и быстро охлаждается в воде — получается пересыщенный твёрдый раствор. В этом состоянии материал сравнительно мягкий и пластичный (отсюда обозначение «М»), хорошо поддаётся гибке, штамповке, вытяжке. Твёрдость и прочность несколько выше, чем у горячекатаного состояния, за счёт упругих искажений кристаллической решётки.

Закалка — первый этап двухступенчатого упрочнения. Финальные механические свойства достигаются после отпуска (старения), который обычно проводится уже над готовой деталью.

Закалённый с холодной деформацией (состояние Т)

После закалки лист прокатывается в холодном состоянии. Холодная деформация дополнительно повышает предел прочности и предел текучести за счёт наклёпа, одновременно с упрочнением от пересыщенного раствора. Такой лист (обозначение «Т» — твёрдый) имеет максимальную прочность среди трёх состояний поставки, но меньшую пластичность. Применяется там, где требуется повышенная жёсткость и стойкость к деформации без дополнительной термообработки у потребителя.

Применение листа бронзового БрХ1Цр

Скользящие контакты: коллекторные кольца и пластины

Это основная область применения листа БрХ1Цр. Контактные кольца на роторах синхронных машин и асинхронных двигателей с фазным ротором, а также пластины коллекторов машин постоянного тока работают в условиях постоянного трения о щётки при одновременном нагреве от протекающего тока. Требования к материалу: высокая электропроводность (чтобы не вносить дополнительное сопротивление в цепь), износостойкость и сохранение механических свойств при рабочей температуре. БрХ1Цр удовлетворяет всем трём требованиям одновременно.

Электроды и детали машин контактной сварки

Электроды контактной сварки испытывают повторяющиеся термические удары и значительные контактные давления. Материал электрода должен хорошо проводить ток и тепло (для стабильного режима сварки) и при этом не терять твёрдость при нагреве (чтобы не деформировался рабочий торец). Хромоциркониевая бронза — один из стандартных материалов для этого применения. Прутки и листы по ТУ 48-21-5050-82 прямо оговаривают изготовление электродов и деталей для машин контактной сварки.

Токопроводящие детали электромашин и аппаратуры

Полосовые токопроводы, шинки, контакты электрических соединителей и разъёмов, конструктивные токонесущие элементы трансформаторов и электрических машин. Лист и полоса БрХ1Цр применяются там, где требуется комбинация формуемости (возможность штамповки и гибки) с высокой электропроводностью и прочностью.

Нормативные документы и формы поставки

Вид продукции	Нормативный документ
Листы и полосы	ТУ 48-21-5066-82
Прутки (тянутые и прессованные)	ТУ 48-21-5050-82
Ленты	ТУ 48-0810-192-90
Слитки и сортовой прокат	ГОСТ 28873-90, ТУ 48-21-5065-84

Лист поставляется в состояниях: горячекатаный без термообработки, закалённый (М), закалённый с холодной деформацией (Т). Размерный сортамент, допуски на толщину и состояние поверхности — по ТУ 48-21-5066-82.

Со смежными позициями можно ознакомиться на страницах сплав БрХ1Цр (прутки, слитки) и сплав БрХ1 (хромовая бронза без циркония).