Сплав БрА10Ж4Н4Л

Сплав БрА10Ж4Н4Л — безоловянная литейная алюминиевая бронза с комплексным легированием алюминием, железом и никелем. Именно никель принципиально отличает её от близкой деформируемой марки БрАЖ9-4: он повышает жаропрочность и коррозионную стойкость при повышенных температурах, расширяя область применения до деталей химической аппаратуры, арматуры и крупногабаритных отливок металлургического машиностроения.

Обозначения и нормативная документация

Сплав стандартизован по ГОСТ 493-79 «Бронзы безоловянные литейные. Марки». Буква «Л» в конце обозначения указывает на литейное назначение. В зависимости от применяемого стандарта используются два обозначения:

• по ГОСТ 493-79 — БрА10Ж4Н4Л;
• по ГОСТ 493-54 (историческое) — БрАЖН10-4-4Л.

Транслитерация: BrA10G4N4L. Химическая форма записи: BaAl10Fe4Ni4. Отливки из сплава также регламентируются ОСТ 24.916.01-71 «Отливки и сплавы из цветных металлов».

Химический состав по ГОСТ 493-79

Медь — основа сплава. Её содержание определяется как остаток после вычета всех легирующих элементов и примесей. Суммарное содержание нормированных примесей — не более 1,5%; примеси, не регламентированные стандартом, входят в эту же сумму.

Элемент	Содержание, %
Cu, медь	Основа
Al, алюминий	9,5–11,0
Fe, железо	3,5–5,5
Ni, никель	3,5–5,5
Mn, марганец — примесь	до 0,5
Zn, цинк — примесь	до 0,5
Sn, олово — примесь	до 0,2
Si, кремний — примесь	до 0,2
P, фосфор — примесь	до 0,1
As, мышьяк — примесь	до 0,05
Pb, свинец — примесь	до 0,05
Sb, сурьма — примесь	до 0,05

Роль легирующих элементов

Алюминий (~10%) обеспечивает образование плотной оксидной плёнки Al₂O₃ на поверхности детали. Эта плёнка химически инертна и защищает металл от дальнейшей коррозии в широком диапазоне агрессивных сред — влажной атмосфере, растворах органических кислот, щелочах.

Железо (3,5–5,5%) измельчает зерно кристаллической решётки, повышает твёрдость, прочность и износостойкость. Верхний предел содержания ограничен: избыток Fe снижает пластичность и затрудняет обработку резанием.

Никель (3,5–5,5%) в сочетании с алюминием образует упрочняющие интерметаллидные фазы. Его ключевое значение — сохранение механических свойств и коррозионной стойкости при повышенных рабочих температурах. Именно никель отличает марку БрА10Ж4Н4Л от двойных алюминиевых бронз и позволяет применять её в более нагруженных и термически напряжённых условиях.

Предупреждение для проектировщика: алюминиевые бронзы недостаточно стойки в контакте с перегретым водяным паром. При проектировании арматуры паровых систем следует проверять соответствие рабочих параметров.

Механические свойства при t = 20 °C (ГОСТ 493-79)

Свойства нормированы для двух способов литья без термической обработки. Буква «П» в технической документации обозначает литьё в песчаную форму, «К» — литьё в кокиль.

Способ литья	σв, МПа	δ₅, %	Твёрдость HB
В песчаную форму (П)	587	5	160
В кокиль (К)	587	6	170

Предел прочности одинаков при обоих способах. Кокильное литьё даёт более мелкозернистую структуру — отсюда более высокая твёрдость и пластичность. Для крупных отливок, где кокильная оснастка технически или экономически нецелесообразна, литьё в песчаную форму обеспечивает нормативные характеристики.

Физические свойства при t = 20 °C

Характеристика	Значение	Единицы
Модуль упругости E	1,13 × 105	МПа
Коэффициент линейного расширения α	17,1 × 10−6	1/°C
Теплопроводность λ	75,4	Вт/(м·°C)
Плотность ρ	7 500	кг/м³
Удельное электрическое сопротивление R	193 × 10−9	Ом·м

Антифрикционные характеристики

Низкий коэффициент трения в паре со сталью делает сплав пригодным для применения в подшипниках скольжения, втулках и других нагруженных скользящих соединениях.

Условие	Коэффициент трения
Со смазкой	0,011
Без смазки	0,23

Технологические особенности литья

БрА10Ж4Н4Л — исключительно литейный сплав. Буква «Л» в марке означает, что механические свойства нормированы именно для литых заготовок, а не для деформированного полуфабриката. Деформация давлением для этой марки не предусмотрена.

Безоловянные алюминиевые бронзы плавятся в диапазоне 1 020–1 070 °C — заметно выше, чем оловянные. Перед заливкой расплав необходимо перегревать выше температуры плавления на 100–150 °C, поскольку алюминиевые бронзы имеют повышенную вязкость в жидком состоянии. Это требование определяет тепловой режим литниковой системы и ёмкость плавильного оборудования.

Безоловянные бронзы менее склонны к внутрикристаллической ликвации, чем оловянные. Это снижает химическую неоднородность в массивных сечениях и упрощает получение плотных отливок сложной конфигурации. Для венцов и втулок с массой до 1 т применяют литьё в песчаные формы; серийные детали средних размеров отливают в кокиль.

Обрабатываемость резанием — удовлетворительная; сплав хорошо паяется твёрдыми припоями и поддаётся сварке при соблюдении режимов предварительного подогрева.

Область применения

Сочетание высокой прочности (σв = 587 МПа), стойкости к коррозии в химически активных средах и жаропрочности определяет следующие направления применения сплава БрА10Ж4Н4Л:

• отливки деталей оборудования химической и пищевой промышленности — корпуса насосов, крышки, направляющие втулки;
• детали трубопроводной арматуры и приводных устройств к ней — корпуса клапанов, задвижек, штоки;
• детали, работающие при повышенных температурах;
• крупные отливки в металлургическом машиностроении — венцы и втулки массой до 1 т.

Для ознакомления с номенклатурой смежной марки — двойной алюминиевой бронзы без никеля — смотрите страницу бронза БрАЖ9-4. Весь ассортимент алюминиевых литейных бронз представлен в разделе алюминиевая бронза в чушках.

Зарубежные аналоги

Приведённые марки являются точными или ближайшими аналогами. Ряд международных стандартов допускает несколько повышенное содержание Fe и Ni (до 5,5%), поэтому при замене рекомендуется проверять соответствие нормам на конкретный чертёж.

Страна / регион	Стандарт	Марка
США	UNS	C95500
ЕС	EN 1982	CuAl10Fe5Ni5-C
Германия	DIN / WNr	GCuAl10Ni / 2.0971
Великобритания	BS	AB2
Франция	AFNOR	CuAl10Fe5Ni5
Япония	JIS	AIBC3
Польша	PN	CuAl10Fe4Ni4
Чехия / Словакия	CSN	423147
Швеция	SS	CuAl10Fe5Ni5

Формы поставки

Сплав БрА10Ж4Н4Л поставляется в чушках для дальнейшего литья, а также в виде готовых фасонных отливок по чертежам заказчика. Для оформления заявки укажите форму выпуска и необходимое количество.