Berilijeva bronca: sastav, svojstva i primjena

U našem pregledu detaljnije ćemo se zadržati na značajkama i fizikalno-kemijskim parametrima legure bakra i berilija, poznatije kao berilijeva bronca. Razgovarajmo o fizičkim i kemijskim karakteristikama, kao i području primjene ovog jedinstvenog sastava.

Berilijeva bronca je legura bakra i berilija koja sadrži od 0,5 do 3% berilija, u nekim slučajevima mogu se dodati i druge nečistoće. Berilijeva bronca drugačije je:

1. Povećana gustoća i čvrstoća, u kombinaciji s nemagnetskim karakteristikama i potpunim odsutnošću iskrenja.
2. Sposoban je za bilo koju vrstu obrade - rezanja i oblikovanja.
3. Legura se naširoko koristi za proizvodnju instrumenata, uključujući glazbene instrumente, kao i preciznih instrumenata i metaka za vatreno oružje.
4. Bakar-berilij je također pronašao svoju primjenu u zrakoplovnim tehnologijama.

Berilijeva bronca pripada skupini takozvanih kompozicija za stvrdnjavanje disperzije... Njihova karakteristična karakteristika je ovisnost stupnja topljivosti legirajućih sastojaka o zagrijavanju.

Kada se gašenje izvodi iz jednofaznog presjeka u krutini, nastaje prekomjeran broj atoma glavne legirne komponente u usporedbi s ravnotežnim stanjem takvog sustava. Dobivenu koncentriranu krutu otopinu karakterizira termodinamička nestabilnost i sklonost razgradnji, a s povećanjem razine temperature taj se proces aktivira. Učinak zbijanja objašnjava se disperzijom precipitata dobivenih kao rezultat razgradnje tvari.

Kemijska formula berilijeve bronce je BrB2, njen sastav je detaljno opisan u trenutnom GOST-u.

Legura uključuje sljedeće sastojke:

• bakar 97-98%;
• berilij 1,9-2,1%;
• nikal 0,2-0,5%;
• manje od 0,5% aditiva.

Najčešće korišteni bakar-berilij sastavi koji sadrže 2% berilija, kao i legure bakra-berilij-kobalta, gdje postotak berilija ne prelazi 0,8%. Prva legura naziva se visokolegirana berilijeva bronca, druga pripada skupini niskolegiranih razreda.

Berilijev bakar ima sljedeće fizikalno-kemijske karakteristike.

1. Precijenjena električna i toplinska vodljivost. Prema ovim parametrima, tvar je samo malo inferiorna od bakra.
2. Povećana granica elastičnosti.
3. Nedostatak iskrenja tijekom mehaničkog udara.
4. Visoki parametri otpornosti na koroziju, tvrdoće i privremene otpornosti.

Sve ove karakteristike se maksimalno očituju u svim trenucima kada se berilijeva bronca podvrgava različitim metodama obrade i gašenja. Primjerice, umjetnim starenjem takve tvari postižu svoju krajnju plastičnost nakon gašenja, koje se provodi na temperaturi od oko 770 stupnjeva - u tom je stanju berilijeva bronca iznimno lagana.

Tipična otpornost tvari odgovara 450 MPa. Ovaj se parametar udvostručuje tijekom procesa plastične deformacije legure za 35-50%. Kao posljedica toga, nakon starenja, koje se provodi odmah nakon završetka procesa stvrdnjavanja, mehanička svojstva berilija postaju iznimno visoka.

Parametri sastava bakra i berilija, koji su temeljni za industriju, daleko od toga da su ograničeni na navedene. Sve legure bronce, čija struktura uključuje berilij, karakterizira visoka otpornost na toplinu - proizvodi izrađeni od njih mogu funkcionirati bez promjene svojih sposobnosti na temperaturama do 340 stupnjeva Celzija. A kada se zagrije na 500 stupnjeva, mehanička svojstva i gustoća bilo koje berilijeve bronce postaju potpuno identične u svojoj izvedbi kao aluminij, kao i sastavi kalaj-fosforita na standardnoj radnoj temperaturi od oko +20 stupnjeva.

Ovo svojstvo omogućuje korištenje berilijeve bronce za proizvodnju oblikovanih odljevaka najviše kvalitete.

Berilijeve legure lako su podložne bilo kojoj mehaničkoj obradi (rezanje, lemljenje i zavarivanje). Iako postoje neka ograničenja u provođenju navedenih manipulacija. Stoga, sve legure berilija treba lemiti odmah nakon što se završi mehaničko skidanje. U tom slučaju svakako koristite srebrni lem, kao i fluks. Važno je da su soli fluora uvijek prisutne u samom fluksu. Posljednjih godina postalo je rašireno takozvano vakuumsko lemljenje - provodi se pod debelim slojem fluksa. Time je osigurana jedinstvena kvaliteta proizvoda.

Ali danas se elektrolučno zavarivanje praktički ne koristi pri radu s berilij bakrom, jer ima značajan termalni interval kristalizacije. Zavarivanje šavova, kao i točkastih i valjkastih tipova u inertnim medijima u potpunosti je savladano. Treba dodati da specifične mehaničke karakteristike materijala ne dopuštaju izvođenje zavarivačkih radova odmah nakon toplinske obrade bronce - to svakako treba imati na umu kada se razmišlja o tehnologiji njihove obrade.

Sljedeći pokazatelj zaslužuje posebnu pozornost: brzina hlađenja. Ovaj indikator treba biti izuzetno oštar kako bi se spriječilo raspadanje prezasićenog krutog sastava. Zato pri odabiru radnog medija za gašenje prije svega treba polaziti od kritičnih pokazatelja brzine.Ovi podaci potvrđuju da tijekom gašenja bronce maksimalne brzine hlađenja trebaju biti u rasponu od 500-250 stupnjeva.

Spori procesi u ovom intervalu dovode do ranog otpuštanja učvršćivača i uzrokuju smanjenje sposobnosti daljnjeg stvrdnjavanja. Kritična brzina hlađenja, koja omogućuje postizanje optimalne kombinacije fizičkih i tehničkih karakteristika, odgovara 30-60 g/s za bakar s dodatkom berilija. Da bi se postigla željena vrijednost, legura se obično gasi u vodi. Kako bi se smanjili kritični parametri brzine, leguri se obično dodaje malo kobalta. Minimalni dodaci takvog metala povećavaju stabilnost prehlađene otopine. Isto tako, nečistoće magnezija mogu utjecati na trajnost bronce.

Vizualno, berilijeva bronca izgleda kao obojena legura, koja zajedno koristi se u proizvodnji opružnih elemenata, žice, šipki i nekih drugih elemenata koji su potrebni za održavanje konfiguracije. Uz česte deformacije i stalna preopterećenja, takva žica ima povećanu električnu vodljivost, koristi se u niskofrekventnim kontaktima za proizvodnju električnih konektora.

Snažan nemagnetski, ali neiskreći berilijev bakar našao široku primjenu u proizvodnji kliješta, dlijeta noževa, čekića i ključeva. Legura optimalno za rukovanje nekim eksplozivnim tvarima, na primjer, u elevatorima za žito, naftnim platformama ili u rudnicima ugljena.

Uobičajena upotreba legure za kriogenu opremukoristi se na najnižim temperaturama. Na primjer, kamioni hladnjača. Važnost korištenja bakra-berilija u ovom području objašnjava se njegovom čvrstoćom i povećanom toplinskom vodljivošću u ovom temperaturnom rasponu.

Koristite sastav za proizvodnju metaka. Iako je takva primjena prilično neobična, budući da je čelični metak jeftiniji, a istovremeno ima prilično slične karakteristike. Bakreno-berilijeva žica dostupna je u nekoliko oblika odjednom. Može biti kovrčava ili ravna, okrugla ili četvrtasta, u prodaji su razni ravni slojevi, kao i zavojnice ili zavojnice.

Zanimljive informacije o beriliju predstavljene su u sljedećem videu.