Bronz cu beriliu: compoziție, proprietăți și aplicare

În recenzia noastră, ne vom opri mai detaliat asupra caracteristicilor și parametrilor fizico-chimici ai aliajului cupru-beriliu, mai bine cunoscut sub numele de bronz beriliu. Să vorbim despre caracteristicile fizice și chimice, precum și despre domeniul de aplicare al acestei compoziții unice.

Bronzul de beriliu este un aliaj de cupru-beriliu care conține de la 0,5 la 3% beriliu, în unele cazuri pot fi adăugate și alte impurități. Bronz cu beriliu e diferit:

1. Densitate și rezistență crescute, combinate cu caracteristici nemagnetice și absența completă a scânteilor.
2. Este capabil să sufere orice tip de prelucrare - tăiere și modelare.
3. Aliajul este utilizat pe scară largă pentru fabricarea instrumentelor, inclusiv a instrumentelor muzicale, precum și a instrumentelor de precizie și a gloanțelor pentru arme de foc.
4. Cupru-beriliu și-a găsit aplicația și în tehnologiile aerospațiale.

Bronzul cu beriliu aparține grupului de așa-numite compoziții de întărire prin dispersie... Caracteristica lor distinctivă este dependența gradului de solubilitate al ingredientelor de aliere de încălzire.

Când stingerea se realizează dintr-o secțiune monofazată într-un solid, se formează un număr excesiv de atomi ai componentei principale de aliere în comparație cu starea de echilibru a unui astfel de sistem. Soluția solidă concentrată rezultată se caracterizează prin instabilitate termodinamică și tendință de descompunere; odată cu creșterea nivelului de temperatură, acest proces este activat. Efectul compactării se explică prin dispersia precipitatelor obţinute ca urmare a descompunerii substanţelor.

Formula chimică a bronzului de beriliu este BrB2, compoziția sa este detaliată în GOST actual.

Aliajul include următoarele ingrediente:

• cupru 97-98%;
• beriliu 1,9-2,1%;
• nichel 0,2-0,5%;
• mai puțin de 0,5% aditivi.

Cele mai utilizate compoziții de cupru-beriliu care conțin 2% beriliu, precum și aliaje de cupru-beriliu-cobalt, unde procentul de beriliu nu depășește 0,8%. Primul aliaj se numește bronz de beriliu cu aliaj înalt, al doilea aparține grupului de grade slab aliaje.

Cuprul de beriliu are următoarele caracteristici fizico-chimice.

1. Conductivitate electrică și termică supraestimată. Conform acestor parametri, substanța este doar puțin inferioară cuprului.
2. Limită elastică crescută.
3. Lipsa scânteilor în timpul șocului mecanic.
4. Parametri înalți de rezistență la coroziune, duritate și rezistență temporară.

Toate aceste caracteristici se manifestă la maximum pentru toate momentele în care bronzul de beriliu este supus diferitelor metode de prelucrare și stingere. De exemplu, odată cu îmbătrânirea artificială, astfel de substanțe ating plasticitatea lor finală după stingere, care se efectuează la o temperatură de aproximativ 770 de grade - în această stare, bronzul de beriliu este extrem de ușor.

Rezistența tipică a substanței corespunde la 450 MPa. Acest parametru se dublează în timpul proceselor de deformare plastică a aliajului cu 35-50%. În consecință, după îmbătrânire, care se efectuează imediat după finalizarea procesului de întărire, proprietățile mecanice ale beriliului devin extrem de ridicate.

Parametrii compoziției cupru-beriliu, care sunt fundamentale pentru industrie, sunt departe de a se limita la cei enumerați. Toate aliajele de bronz, a căror structură include beriliu, se caracterizează printr-o rezistență ridicată la căldură - produsele realizate din acestea pot funcționa fără a-și modifica capacitățile la temperaturi de până la 340 de grade Celsius. Și atunci când sunt încălzite la 500 de grade, proprietățile mecanice și densitatea oricăror bronzuri de beriliu devin complet identice în performanța lor cu aluminiul, precum și compozițiile de staniu-fosforit la o temperatură standard de funcționare de aproximativ +20 de grade.

Această proprietate permite utilizarea bronzului de beriliu pentru producerea de piese turnate modelate de cea mai înaltă calitate.

Aliajele de beriliu sunt ușor de adaptat la orice prelucrare mecanică (tăiere, lipire și sudare). Deși există unele restricții cu privire la efectuarea manipulărilor enumerate. Astfel, orice aliaje de beriliu ar trebui să fie lipite imediat după terminarea decaparii mecanice. În acest caz, asigurați-vă că utilizați lipire de argint, precum și flux. Este important ca sărurile de fluor să fie întotdeauna prezente în fluxul în sine. În ultimii ani, așa-numita lipire în vid a devenit larg răspândită - se realizează sub un strat gros de flux. Astfel, calitatea unică a produsului este asigurată.

Dar în zilele noastre, sudarea cu arc electric nu este practic utilizată atunci când se lucrează cu cupru beriliu, deoarece are un interval termic de cristalizare semnificativ. Sudarea cusăturilor, precum și a tipurilor de puncte și role în medii inerte a fost stăpânită pe deplin. Trebuie adăugat că caracteristicile mecanice specifice ale materialului nu permit efectuarea lucrărilor de sudare imediat după tratamentul termic al bronzului - acest lucru trebuie avut în vedere cu siguranță atunci când ne gândim la tehnologia prelucrării lor.

Următorul indicator merită o atenție specială: rata de racire. Acest indicator ar trebui să fie extrem de ascuțit pentru a preveni descompunerea compoziției solide suprasaturate. De aceea, atunci când selectați medii de stingere de lucru, în primul rând, trebuie să treceți de la indicatorii de viteză critică.Aceste date confirmă că în timpul călirii bronzului, ratele maxime de răcire ar trebui să fie în intervalul 500-250 de grade.

Procesele lente în acest interval conduc la eliberarea timpurie a întăritorului și provoacă o scădere a capacității de întărire în continuare. Viteza critică de răcire, care permite realizarea unei combinații optime de caracteristici fizice și tehnice, corespunde la 30-60 g/s pentru cuprul cu beriliu adăugat. Pentru a atinge valoarea dorită, aliajul este de obicei stins în apă. Pentru a reduce parametrii critici de viteză, se adaugă de obicei puțin cobalt în aliaj. Adăugările minime ale unui astfel de metal cresc stabilitatea soluției suprarăcite. De asemenea, impuritățile de magneziu pot afecta durabilitatea bronzului.

Din punct de vedere vizual, bronzul de beriliu arată ca un aliaj colorat, care împreună utilizat la fabricarea elementelor de arc, a sârmei, a tijelor și a altor elemente care sunt necesare pentru menținerea configurației. Cu deformări frecvente și suprasarcini constante, un astfel de fir are o conductivitate electrică crescută, este utilizat în contacte de joasă frecvență pentru fabricarea conectorilor electrici.

Cupru beriliu puternic, nemagnetic, dar fără scântei a găsit o largă aplicație în fabricarea cleștilor, dalților de cuțite, ciocanelor și cheilor. Aliaj optim pentru manipularea unor substanţe explozive, de exemplu, în lifturile de cereale, platformele petroliere sau în minele de cărbune.

Utilizarea obișnuită a aliajului pentru echipamente criogenicefolosit la cele mai scăzute temperaturi. De exemplu, camioane frigorifice. Relevanța utilizării cuprului-beriliu în această zonă se explică prin rezistența sa și conductivitatea termică crescută în acest interval de temperatură.

Folosește compoziția pentru producerea gloanțelor. Deși o astfel de aplicație este destul de neobișnuită, deoarece un glonț de oțel este mai ieftin și, în același timp, are caracteristici destul de asemănătoare. Sârma de cupru-beriliu este disponibilă în mai multe forme simultan. Poate fi ondulat sau plat, rotund sau pătrat; diferite straturi drepte, precum și bobine sau bobine sunt la vânzare.

Informații interesante despre beriliu sunt prezentate în următorul videoclip.