Сплав БрО3Ц7С5Н1

Литейная оловянная бронза БрО3Ц7С5Н1 (альтернативное обозначение по ГОСТ 613-65 — БрОЦСН3-7-5-1) представляет собой многокомпонентный сплав системы Cu–Sn–Zn–Pb–Ni. Основа сплава — медь, легированная оловом, цинком, свинцом и никелем. Марка предназначена для изготовления фасонных отливок, работающих в средах масла, пара и пресной воды, а также для деталей трубопроводной арматуры и узлов судового машино- и приборостроения.

Поставляем бронзу БрО3Ц7С5Н1 в виде литых прутков, труб, а также отливок по чертежам заказчика. Материал регламентируется несколькими нормативными документами: химический состав — ГОСТ 613-79, прутки и трубы литые — ГОСТ 24301-93, отливки для судостроения — ОСТ 5Р.9209-82.

Химический состав бронзы БрО3Ц7С5Н1 по ГОСТ 613-79

Состав сплава определён ГОСТ 613-79 «Бронзы оловянные литейные. Марки». Медь является основой; её массовая доля рассчитывается по остатку и ориентировочно составляет 77,2–88 %. Содержание легирующих элементов и допустимых примесей приведено в таблице.

Легирующие элементы

Допустимые примеси по ГОСТ 613-79

Суммарное содержание всех примесей по ГОСТ 613-79 и ОСТ 5Р.9209-82 не должно превышать 1,3 %. Отдельно оговаривается, что сумма кремния и алюминия должна быть менее 0,02 %. Для отливок, не работающих под гидравлическим давлением, по согласованию изготовителя с потребителем допускается массовая доля алюминия и кремния до 0,05 % каждого.

Влияние легирующих элементов на свойства сплава

Каждый компонент бронзы БрО3Ц7С5Н1 вносит определённый вклад в формирование структуры и эксплуатационных характеристик.

Олово (Sn 2,5–4 %) повышает прочность и твёрдость медной матрицы за счёт твердорастворного упрочнения. Одновременно олово улучшает коррозионную стойкость, снижает литейную усадку и уменьшает склонность расплава к газонасыщению.

Цинк (Zn 6–9,5 %) сужает кристаллизационный интервал, что снижает горячеломкость отливок. Он также уменьшает газонасыщаемость расплава и усадку. При содержании до 10 % цинк практически не изменяет механических свойств оловянных бронз, но существенно удешевляет сплав, частично замещая более дорогое олово.

Свинец (Pb 3–6 %) не растворяется в медной матрице и присутствует в виде отдельных включений. Благодаря этому улучшается обрабатываемость резанием — стружка становится ломкой, снижается износ инструмента. Свинцовые включения заполняют микропоры в отливке, повышая герметичность и плотность литых деталей. Это важно для арматуры, работающей под давлением.

Никель (Ni 0,5–2 %) способствует измельчению зерна при кристаллизации, что положительно влияет на механические свойства. Никель повышает коррозионную стойкость, улучшает текучесть расплава в жидком состоянии и снижает горячеломкость.

Механические свойства бронзы БрО3Ц7С5Н1

Механические характеристики литейной бронзы БрО3Ц7С5Н1 зависят от способа литья. Значения приведены для состояния поставки без термической обработки.

Характеристики отливок по ГОСТ 613-79

При литье в кокиль скорость охлаждения выше, что обеспечивает более мелкозернистую структуру и, как следствие, повышенную прочность (σ_в ≥ 206 МПа) при несколько меньшей пластичности (δ₅ ≥ 5 %). Литьё в песчаную форму даёт более крупнозернистую структуру с повышенной пластичностью (δ₅ ≥ 8 %), но меньшей прочностью.

Характеристики прутков и труб по ГОСТ 24301-93

Прутки и трубы, изготовленные методом горизонтального непрерывного литья, подразделяются на две группы качества.

Прутки первой группы отличаются повышенными механическими свойствами и применяются для ответственных деталей. Метод непрерывного литья обеспечивает более однородную структуру по сечению заготовки по сравнению с обычным кокильным литьём.

Физические свойства

Плотность бронзы БрО3Ц7С5Н1 при 20 °С составляет 8700 кг/м³ (8,7 г/см³). Модуль нормальной упругости (модуль Юнга) — 84 ГПа. Эти значения носят ориентировочный характер и не являются нормируемыми по стандарту.

Сплав не обладает магнитными свойствами, что позволяет применять его в оборудовании, чувствительном к электромагнитным помехам.

Коррозионная стойкость бронзы БрО3Ц7С5Н1

Марка разрабатывалась для работы в неагрессивных средах: масле, паре и пресной воде. В этих условиях сплав демонстрирует высокую коррозионную стойкость, обусловленную комбинированным действием олова и никеля. Оба элемента способствуют образованию плотной защитной плёнки на поверхности металла.

Следует учитывать, что присутствие свинца ограничивает применение сплава в некоторых агрессивных средах, а также исключает его использование в контакте с пищевыми продуктами и питьевой водой.

Области применения и назначение

Согласно ГОСТ 613-79 и ОСТ 5Р.9209-82, бронза БрО3Ц7С5Н1 предназначена для следующих отливок:

• детали, работающие в среде масла, пара и пресной воды;
• корпуса и элементы трубопроводной арматуры (задвижки, краны, клапаны), а также приводные устройства к ней;
• детали судостроения, судового машино- и приборостроения (по ОСТ 5Р.9209-82);
• антифрикционные детали, работающие в условиях умеренных нагрузок и скоростей.

Хорошая жидкотекучесть, низкая склонность к горячеломкости и умеренная усадка делают БрО3Ц7С5Н1 удобной маркой для фасонного литья сложной конфигурации. Наличие свинца обеспечивает хорошую обрабатываемость резанием литых заготовок.

Особенности литья и обработки

Литейные свойства

Бронза БрО3Ц7С5Н1 относится к группе хорошо отливаемых сплавов. Цинк и свинец в составе обеспечивают сужение кристаллизационного интервала, что снижает вероятность образования усадочной пористости и горячих трещин. Сплав пригоден для литья в песчаные формы, в кокиль, а также для центробежного литья.

Особое внимание при плавке следует уделять контролю содержания алюминия и кремния: их суммарная массовая доля не должна превышать 0,02 %. Превышение этого порога приводит к образованию оксидных плён на поверхности расплава, ухудшению жидкотекучести и снижению герметичности отливок, предназначенных для работы под гидравлическим давлением.

Обрабатываемость резанием

Присутствие свинца (3–6 %) существенно облегчает механическую обработку отливок. Свинцовые включения, распределённые по границам зёрен, играют роль внутренней смазки и стружколомателя. Это позволяет вести обработку на повышенных режимах резания с получением чистой поверхности.

Формы поставки бронзы БрО3Ц7С5Н1

Сплав поставляется в виде:

• литых прутков (круг) по ГОСТ 24301-93;
• литых труб по ГОСТ 24301-93;
• чушек для переплава по ГОСТ 614-97;
• фасонных отливок по чертежам заказчика.

Марка близка по составу и свойствам к бронзе БрО5Ц5С5, отличаясь от неё пониженным содержанием олова и присутствием никеля. Никель обеспечивает дополнительное измельчение зерна и повышенную коррозионную стойкость, что является преимуществом для деталей судостроения.

Нормативные документы

Основные стандарты, регламентирующие состав, свойства и сортамент бронзы БрО3Ц7С5Н1:

Химический состав сплава определяют по 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.

Обозначения и маркировка

Расшифровка марки БрО3Ц7С5Н1: Бр — бронза, О3 — олово ~3 %, Ц7 — цинк ~7 %, С5 — свинец ~5 %, Н1 — никель ~1 %. Цифры указывают приблизительное среднее содержание легирующих элементов.

Точные зарубежные аналоги сплава отсутствуют. По сочетанию компонентов (Cu–Sn–Zn–Pb–Ni) марка является специфической для отечественной системы стандартизации.