Листовая бронза БрХ0,8Ш

Листовая бронза БрХ0,8Ш — полуфабрикат из низколегированной хромистой бронзы марки БрХ0,8. Сплав относится к группе безоловянных бронз, обрабатываемых давлением, и классифицируется как жаропрочный медный сплав с высокой электро- и теплопроводностью. Благодаря содержанию хрома всего 0,4–0,7 % при медной основе (более 99 % Cu) материал сохраняет большую часть проводящих свойств чистой меди и при этом значительно превосходит её по прочности, твёрдости и жаростойкости.

Буква «Ш» в обозначении указывает на особое состояние поверхности или обработку листа, отличающее его от листов в состоянии «Т» (твёрдом) или «М» (мягком). Листовой прокат из бронзы БрХ0,8 выпускается по ТУ 48-21-588-87.

Химический состав бронзы БрХ0,8

Химический состав бронзы БрХ0,8 регламентирован техническими условиями. Ниже приведены данные по массовой доле элементов.

Малое содержание хрома (менее 1 %) и жёсткие ограничения по примесям обеспечивают высокую чистоту медной основы, от которой напрямую зависят электро- и теплопроводность листа.

Физические свойства хромистой бронзы БрХ0,8

Бронза БрХ0,8 относится к дисперсионно-твердеющим сплавам. Её физические свойства существенно зависят от термической обработки — закалки и последующего старения (облагораживания). В таблице приведены ориентировочные значения при температуре 20 °C.

Электропроводность и удельное электросопротивление

Ключевое преимущество хромистой бронзы БрХ — способность сохранять до 80–85 % электропроводности чистой меди даже после термического упрочнения. Для справки: удельное электросопротивление меди при 20 °C составляет 0,0172 мкОм·м. У бронзы БрХ0,8 после закалки и старения этот показатель находится в диапазоне ориентировочно 0,02–0,05 мкОм·м в зависимости от режима обработки и содержания хрома в конкретной плавке.

Для сравнения: у оловянистых (БрОФ, БрОЦС) и алюминиевых (БрАЖ) бронз удельное электросопротивление составляет 0,09–0,2 мкОм·м, то есть в несколько раз выше, чем у хромистых.

Процесс облагораживания (закалка с последующим старением) приводит к выделению дисперсных частиц хрома из пересыщенного твёрдого раствора. При этом медная матрица очищается от растворённого хрома, что значительно снижает удельное электросопротивление и повышает электропроводность.

Теплопроводность листовой бронзы БрХ0,8Ш

Теплопроводность бронзы БрХ0,8 также близка к показателям чистой меди (≈ 393 Вт/(м·К) при 20 °C). После облагораживания теплопроводность хромистой бронзы может достигать 250–340 Вт/(м·К), что существенно выше, чем у оловянистых (50–80 Вт/(м·К)) и алюминиевых (60–100 Вт/(м·К)) бронз.

Высокая теплопроводность листовой бронзы БрХ0,8Ш позволяет интенсивно отводить тепло от нагруженных узлов — скользящих контактов, токосъёмных элементов, электродов сварочных машин.

Механические свойства бронзы БрХ0,8

Механические характеристики хромистой бронзы существенно зависят от состояния материала. Листы могут поставляться в мягком (отожжённом), нагартованном (твёрдом) состоянии, а также после термомеханической обработки (закалка + деформация + старение).

В закалённом и состаренном состоянии предел прочности σ_в составляет порядка 350–450 МПа, что в 1,5–2 раза превышает значения для чистой меди. Относительное удлинение при этом сохраняется на уровне 10–20 %, что позволяет проводить дальнейшую механическую обработку листа — вырубку, гибку, штамповку.

Термомеханическая обработка (ТМО), включающая холодную пластическую деформацию между закалкой и старением, обеспечивает ещё более высокий уровень прочностных свойств за счёт совмещения дисперсионного и деформационного упрочнения.

Термическая обработка хромистой бронзы

Бронза БрХ0,8 — дисперсионно-твердеющий сплав. Основные виды термической обработки:

Закалка — нагрев до температуры растворения хрома в медной матрице (около 950–1000 °C) с последующим быстрым охлаждением (как правило, в воде). Формируется пересыщенный твёрдый раствор хрома в меди.

Старение — выдержка закалённого материала при температуре 400–500 °C в течение нескольких часов. Происходит распад пересыщенного раствора с выделением дисперсных частиц хрома, что обеспечивает одновременное повышение прочности и электропроводности.

Отжиг — проводится при температуре около 650 °C для повышения пластичности перед операциями холодной деформации (прокатки, штамповки). Важно учитывать, что при отжиге хромистых бронз при температурах около 400 °C может происходить дисперсионное твердение, поэтому твёрдость материала после отжига может оказаться выше ожидаемой.

Температура горячей обработки давлением: 700–950 °C.

Коррозионная стойкость и износостойкость

Хромистая бронза обладает повышенной коррозионной стойкостью по сравнению с чистой медью. Сплав устойчив к воздействию атмосферных факторов, пресной и морской воды. Добавка хрома повышает жаростойкость: бронза БрХ0,8 сохраняет рабочие характеристики при температурах до 400–450 °C.

Износостойкость хромистых бронз после термомеханической обработки значительно превосходит показатели чистой меди, что делает их пригодными для антифрикционных деталей и элементов, работающих в условиях скольжения и трения.

Применение листовой бронзы БрХ0,8Ш в промышленности

Сочетание высокой электро- и теплопроводности с достаточной механической прочностью, коррозионной и износостойкостью определяет широкую область применения листовой бронзы БрХ0,8Ш.

Электротехника и энергетика

Основная сфера применения листов из хромистой бронзы — электротехническая промышленность. Из листовой бронзы БрХ0,8Ш изготавливают:

— пластины коллекторов электрических машин постоянного тока;
— контактные кольца роторов синхронных генераторов и асинхронных двигателей с фазным ротором;
— полосовые токопроводы и шинопроводы;
— контактные элементы электросоединителей;
— пружинящую контактную арматуру.

В этих изделиях критично сочетание низкого электросопротивления с достаточной механической прочностью и стойкостью к износу при скольжении.

Машиностроение и приборостроение

В общем и транспортном машиностроении листовая бронза БрХ0,8Ш используется для:

— антифрикционных деталей и элементов узлов трения;
— токосъёмных элементов (в частности, для городского электротранспорта);
— деталей теплообменных аппаратов, где требуется высокая теплопроводность стенки;
— элементов оснастки контактной сварки (электродные колпачки, подкладки).

Применение хромистых бронз в авиа-, судо- и приборостроении обусловлено требованиями к сочетанию прочности, тепло- и электропроводности, коррозионной стойкости при малом удельном электросопротивлении.

Формы поставки листового проката из бронзы БрХ0,8

Листовая бронза БрХ0,8 поставляется в виде листов и полос по ТУ 48-21-588-87. Помимо листового проката, из бронзы БрХ0,8 выпускаются и другие виды полуфабрикатов:

— ленты (ТУ 48-0810-50-78);
— прутки (ТУ 48-21-197-81);
— трубы (ТУ 48-21-196-81).

Листы могут поставляться в различном состоянии — мягком (М), твёрдом (Т) или с иной обработкой поверхности. Условия поставки, толщины, габаритные размеры листов определяются соответствующими техническими условиями и согласовываются при заказе. Близким по составу и свойствам полуфабрикатом является листовая бронза БрХ0,8Т, отличающаяся состоянием материала.

Преимущества хромистой бронзы перед другими медными сплавами

Для инженера или снабженца, выбирающего материал для токопроводящих или теплоотводящих деталей, полезно учитывать ключевые отличия хромистой бронзы БрХ0,8 от распространённых групп бронз:

В сравнении с оловянистыми бронзами (БрОФ, БрОЦС): хромистая бронза обладает в несколько раз меньшим электросопротивлением и существенно более высокой теплопроводностью. Оловянистые бронзы лучше подходят для антифрикционных узлов и литых деталей, но проигрывают по электрическим свойствам.

В сравнении с алюминиевыми бронзами (БрАЖ, БрАМц): алюминиевые бронзы значительно прочнее и твёрже, устойчивее к агрессивным средам, однако их электро- и теплопроводность существенно ниже. Алюминиевые бронзы предпочтительнее для силовых деталей (шестерни, втулки, седла клапанов), но не для электротехнических применений.

В сравнении с бериллиевыми бронзами (БрБ2): бериллиевые бронзы обеспечивают наивысшую прочность среди медных сплавов, однако уступают хромистым по электро- и теплопроводности и значительно дороже.

Хранение и транспортировка бронзовых листов

Листовой прокат из бронзы БрХ0,8 хранят в закрытых складских помещениях, защищённых от попадания влаги и агрессивных сред. Листы укладывают на деревянные подкладки или поддоны для предотвращения механических повреждений поверхности. Транспортировка осуществляется крытым транспортом с обеспечением защиты от атмосферных осадков и механических воздействий.