Brąz berylowy: skład, właściwości i zastosowanie

W naszej recenzji zajmiemy się cechami i parametrami fizykochemicznymi stopu miedziowo-jagodowego, lepiej znanego jako brąz berylowy. Porozmawiajmy o właściwościach fizycznych i chemicznych, a także o zakresie tego unikalnego składu.

Brąz berylu jest stopem miedziowo-jagodowym, zawierającym od 0,5 do 3% berylu, w niektórych przypadkach można dodać inne zanieczyszczenia. Brąz berylowy inny:

1. Zwiększona gęstość i wytrzymałość w połączeniu z właściwościami niemagnetycznymi i całkowitym brakiem iskrzenia.
2. Jest w stanie przejść każdy rodzaj obróbki - cięcie i formowanie.
3. Stop jest szeroko stosowany do produkcji instrumentów, w tym instrumentów muzycznych, a także precyzyjnych instrumentów i pocisków do broni palnej.
4. Miedź-beryl znalazł swoje zastosowanie w technologiach lotniczych.

Brąz berylu należy do grupy tak zwanych kompozycji utwardzających dyspersję. Ich charakterystyczną cechą jest zależność rozpuszczalności składników stopowych od ogrzewania.

Gdy hartowanie przeprowadza się z obszaru jednofazowego w ciele stałym, powstaje nadmierna liczba atomów głównego składnika stopowego w porównaniu ze stanem równowagi takiego układu. Powstały stężony stały roztwór charakteryzuje się niestabilnością termodynamiczną i tendencją do rozkładu; proces ten jest aktywowany wraz ze wzrostem poziomu temperatury. Efekt zagęszczania tłumaczy się dyspersją osadów uzyskanych w wyniku rozkładu substancji.

Wzór chemiczny brązu berylowego to BrB2, jego skład opisano szczegółowo w aktualnym GOST.

Stop zawiera następujące składniki:

• miedź 97–98%;
• beryl 1,9-2,1%;
• nikiel 0,2-0,5%;
• mniej niż 0,5% dodatków.

Najczęściej stosowane związki miedzi z berylem zawierające 2% berylu, a także stopy miedzi z berylem i kobaltem, w których procent berylu nie przekracza 0,8%. Pierwszy stop został nazwany wysokostopowym brązem berylowym, drugi jest klasyfikowany jako gatunek niskostopowy.

Miedź berylowa ma następujące właściwości fizykochemiczne.

1. Drogie przewodnictwo elektryczne i cieplne. Pod względem tych parametrów substancja jest tylko nieznacznie gorsza od miedzi.
2. Zwiększony limit sprężystości.
3. Brak iskrzenia podczas wstrząsów mechanicznych.
4. Wysokie parametry odporności na korozję, twardości i odporności tymczasowej.

Wszystkie te cechy przejawiają się maksymalnie we wszystkich momentach, gdy brąz berylu jest poddawany różnym metodom obróbki i utwardzania. Na przykład, przy sztucznym starzeniu ostatecznej plastyczności, substancje te docierają po hartowaniu, które odbywa się w temperaturze około 770 stopni - w tym stanie brąz berylowy jest wyjątkowo lekki.

Typowa odporność substancji odpowiada 450 MPa. Ten parametr zwiększa się 2 razy podczas odkształcania plastycznego stopu o 35-50%. W rezultacie, po starzeniu, które przeprowadza się natychmiast po zakończeniu procesu hartowania, właściwości mechaniczne berylu stają się niezwykle wysokie.

Parametry składu miedzi i berylu, które są kluczowe dla przemysłu, nie są ograniczone do wymienionych. Wszystkie stopy brązu, których struktura zawiera beryl, charakteryzują się wysoką odpornością na ciepło - wytwarzane z nich produkty mogą funkcjonować bez zmiany swoich możliwości w temperaturach do 340 stopni Celsjusza. Po podgrzaniu do 500 stopni właściwości mechaniczne i gęstość dowolnych brązów berylowych stają się całkowicie identyczne pod względem wskaźników z aluminium, a także z kompozycjami cyno-fosforanowymi w standardowej temperaturze roboczej około +20 stopni.

Ta właściwość pozwala na użycie brązu berylu do produkcji odlewów kształtowych najwyższej jakości.

Stopy berylu można łatwo obrabiać (cięcie, lutowanie i spawanie). Chociaż istnieją pewne ograniczenia dotyczące powyższych manipulacji. Dlatego wszelkie stopy berylu należy lutować natychmiast po zakończeniu ich mechanicznego usuwania. W takim przypadku należy użyć srebrnego lutu, a także topnika. Ważne jest, aby sole fluorkowe były koniecznie obecne w samym topniku. W ostatnich latach tak zwane lutowanie próżniowe stało się bardzo rozpowszechnione - odbywa się pod grubą warstwą topnika. W ten sposób zapewniona jest wyjątkowa jakość produktu.

Ale dzisiaj spawanie łukiem elektrycznym praktycznie nie jest stosowane podczas pracy z miedzią berylową, ponieważ ma znaczny odstęp termiczny krystalizacji. Spawanie szwów, a także miejscowych i walcowych typów w obojętnych środowiskach opanowane w dość kompletnej objętości. Warto dodać, że specyficzne właściwości mechaniczne materiału nie pozwalają na spawanie bezpośrednio po obróbce cieplnej brązu - należy o tym pamiętać przy rozważaniu technologii ich obróbki.

Na szczególną uwagę zasługuje taki wskaźnik jak szybkość chłodzenia. Wskaźnik ten powinien być wyjątkowo ostry, aby zapobiec rozkładowi przesyconej stałej kompozycji. Dlatego przy wyborze działających środków hartowniczych należy przede wszystkim przejść od krytycznych wskaźników prędkości.Dane te potwierdzają, że podczas utwardzania brązu maksymalne szybkości chłodzenia powinny wynosić w korytarzu 500-250 stopni.

Spowolnione procesy w tym przedziale pociągają za sobą wcześniejsze uwolnienie utwardzacza i powodują zmniejszenie zdolności do dalszego twardnienia. Krytyczna szybkość chłodzenia, która pozwala osiągnąć optymalne połączenie właściwości fizycznych i technicznych, odpowiada 30-60 g / sekundę dla miedzi z dodatkiem berylu. Aby osiągnąć pożądaną wartość, stop zwykle hartuje się w wodzie. Aby zmniejszyć krytyczne parametry prędkości, do stopu zwykle wprowadza się trochę kobaltu. Minimalne dodatki takiego metalu powodują wzrost odporności przechłodzonego roztworu. Podobnie zanieczyszczenia magnezowe mogą wpływać na odporność brązu.

Wizualnie brąz berylowy wygląda jak kolorowy stop, który razem Służy do produkcji elementów sprężynowych, drutu, prętów i niektórych innych elementów wymagających zachowania konfiguracji. Przy częstych odkształceniach i stałych przeciążeniach taki drut ma zwiększoną przewodność elektryczną, jest stosowany w kontaktach o niskiej częstotliwości do produkcji złącz elektrycznych.

Mocna niemagnetyczna i nieiskrząca miedź berylowa znalazło szerokie zastosowanie w produkcji szczypiec, dłut nożowych, młotków i kluczy. Stop optymalny do postępowania z niektórymi substancjami wybuchowymi, na przykład w podnośnikach ziarna, platformach wiertniczych lub w kopalniach węgla.

Powszechne stosowanie stopu do urządzeń kriogenicznychnakładany w najbardziej obniżonych temperaturach. Na przykład lodówki. Znaczenie zastosowania miedzi i berylu w tym obszarze tłumaczy się jego wytrzymałością i zwiększonym przewodnictwem cieplnym w tym zakresie temperatur.

Użyj kompozycji do produkcji pocisków broni palnej. Chociaż takie zastosowanie jest dość niezwykłe, ponieważ stalowa kula jest tańsza, a jednocześnie ma dość podobne cechy. Drut miedziowo-berylowy jest dostępny w kilku formach jednocześnie. Może być kręcone lub płaskie, okrągłe lub kwadratowe, różne proste warstwy, a także cewki lub motkach, są w sprzedaży.

Interesujące informacje o berylu przedstawiono w następnym filmie.