Никель-Алюминиевая бронза UNS C95800 = ASTM B148, ASTM B271,ASTM B30, ASTM B505, ASTM B763, ASTM B806, MIL B-24480, QQ C390,SAE J461, SAE J462 Aluminum bronze C958

Свойства алюминиевых бронз

Алюминиевые бронзы представляют собой сплавы на основе меди, в которых главным легирующим металлом является алюминий. Материал обладает повышенными прочностными свойствами, не поддается коррозии и имеет небольшой коэффициент трения. Содержание алюминия в таких сплавах достигает 11%-12%.

Механические свойства алюминиевых бронз

В зависимости от содержания алюминия, готовые материалы имеют различные механические свойства:

• При увеличении доли алюминия в сплаве до 10-11% механическая прочность материала заметно возрастает вплоть до 600 МПа.
• Если доля легирующей добавки продолжает увеличиваться, прочностные свойства алюминиевых бронз заметно снижаются.
• Однофазные бронзы имеют высокий показатель пластичности, а двухфазные – твердости.

Наиболее качественной бронзой с добавкой алюминия, физические свойства и прочностные характеристики которой обеспечивают ей широкое применение в промышленности, является высоколегированный сплав БрА7.

Физические свойства алюминиевых бронз

Физические свойства алюминия, входящего в состав сплава, обеспечивают готовому материалу следующие характеристики:

• Чем больше в сплаве алюминия, тем меньше его плотность и, соответственно, масса. Данное свойство алюминиевого сплава существенно расширяет сферу его применения, особенно в авиастроении и космической технике.
• При полировке поверхность алюминиевой бронзы имеет высокую светоотражающую способность.
• Увеличение процентного содержания алюминия в сплаве снижает теплопроводность материала. Если к составу добавляются дополнительные легирующие добавки – никель, железо или марганец, то теплопроводность снижается еще больше.
• При повышенном содержании алюминия изменяется такое свойство, как электропроводимость металла. Это достигается за счет снижения процентного содержания меди, которая лучше пропускает электрический ток. При введении же в состав материала марганца сплав будет обладать самым высоким электрическим сопротивлением.

Антикоррозионные свойства алюминия позволяют получить двухкомпонентную деформируемую бронзу с маркировкой БрА5, которая нашла широкое применение при изготовлении деталей для морских судов из-за стойкости металла к воздействию агрессивной водной среды.

Изменение свойств алюминиевых бронз при введении дополнительных легирующих добавок

Чтобы улучшить свойства алюминия и его сплавов, в состав готового материала вводятся дополнительные легирующие добавки:

• При введении железа наблюдается резкое повышение прочности в ущерб пластичности материала и снижения его ударной вязкости.

• При введении марганца в количестве от 3% до 4% значительно повышаются основные антикоррозионные свойства алюминия. Кроме того, возрастают прочностные характеристики и пластичность сплава.
• Оптимальной легирующей добавкой считается никель, который улучшает все качественные характеристики сплава. При добавлении этого элемента повышается жаропрочность материала, снижается коэффициент трения, возрастает пластичность. При экстремально низких температурах кристаллическая решетка не становится хрупкой.

В последние годы ученые начали производить многокомпонентные алюминиевые бронзы. В стандартный сплав подмешиваются одновременно никель и железо в определенных пропорциях, что повышает все качественные характеристики готового изделия.

Композиции

Монеты 5 франков из алюминиевой бронзы 1940 г. Алюминиевая бронза с 20% алюминия при 500-кратном увеличении
В следующей таблице перечислены наиболее распространенные стандартные составы деформируемых сплавов из алюминиевой бронзы по ISO 428 обозначения. Проценты показывают пропорциональный вес сплава. Остаток меди не указан:

Классификация сплава

В соответствии с наличием в составе легирующих компонентов принято выделять следующие виды бронз:

• оловянные – основной легирующий компонент в них олово;
• не содержащие олова вообще, то есть, безоловянные.

Помимо состава бронзы, есть еще один критерий их классификации – технологические параметры. Выделяются бронзы:

• деформируемые, предназначенные для обработки давлением;
• литейные для изготовления отливок.

Основные легирующие компоненты

Основной компонент, который определяет большую часть технических характеристик бронз – медь. Для придания сплаву необходимых параметров применяют специальные добавки – легирующие компоненты. Одним из распространенных легирующих компонентов, содержащихся в бронзе, является олово. Именно из оловянных бронз производили отливку колоколов и называли «колокольной» бронзой.

Также в качестве легирующего элемента могут быть использованы:

• Be – бериллий. Повышает прочность бронзы.
• Si – кремний и Zn, цинк для повышения устойчивости поверхности к истиранию. Эти же элементы увеличивают текучесть бронз, что положительно сказывается на качестве литья.
• Pb – свинец. Повышает антикоррозионные свойства металла.
• Al – алюминий. Повышает устойчивость к коррозии, устойчивость к окислению при высоких температурах и уменьшает реакцию металла с соединениями серы и продуктами выхлопа двигателей.

Марки бронз

Бронзы маркируются аббревиатурой «Бр», а также добавлением буквы или нескольких букв, которые обозначают легирующие добавки. Объем легирующих добавок определяется ГОСТами.

Различные марки бронз имеют свои индивидуальные особенности: химический состав, технические характеристики, область применения. По маркировке бронз можно узнать, какие в них входят компоненты, и по специальным таблицам определить назначение данного сплава и его технологические параметры.

Маркировка сплавов на примере оловянных бронз

Некоторые марки оловянных бронз показаны в приведенной ниже таблице. Здесь же можно найти важные технологические параметры сплава, а также область применения каждой конкретной марки бронз.

В данной таблице указан также способ литья бронз. «К» в соответствующем столбце означает, что литье производилось в кокиль, «П» – литье производилось в песчаную форму.

В столбце «марка» приведены наименования сплавов. «Бр» в названии марки обозначает бронзу, далее указываются присутствующие в сплаве легирующие компоненты.

Исходя из маркировок, видно, что в приведенных в таблице марках металла содержится олово. Некоторые помимо олова содержат цинк, свинец и фосфор.

Процентное соотношение компонентов бронз

Процентное соотношение элементов, также как и химический состав, закладывается в аббревиатуру марки сплава. В ней не указывается процентное содержание основного элемента – меди, но указывается содержание всех легирующих элементов в процентном соотношении.

К примеру, в марке БрО3Ц12С5 содержание компонентов такое:

олово – 3%;

цинк – 12%;

свинец – 5%;

остальные 80% приходятся на медь.

Количество процентов меди в сплаве оказывает влияние на его цвет. Чем больше меди, тем более яркий золотистый цвет имеет бронза. При содержании меди 50% цвет сплава станет белым, близким к цвету серебра. В соответствии с поставленными задачами можно получить различный цвет металла путем варьирования процентного соотношения легирующих элементов и меди.

Приложения

Алюминиевая бронза чаще всего используется в тех областях, где их устойчивость к коррозии делает их предпочтительнее других технических материалов. Эти приложения включают подшипники скольжения и шасси компоненты на самолет, гитарные струны, компоненты клапана, двигатель комплектующие (особенно для морских судов), подводные крепления в военно-морская архитектура, и корабль пропеллеры.[2] Алюминиевая бронза также используется для выполнения Директива ATEX для зон 1, 2, 21 и 22. Привлекательная золотистая окраска алюминиевых бронз также привела к их использованию в украшения.

Алюминиевая бронза пользуется наибольшим спросом в следующих отраслях и областях:

• Общие услуги, связанные с морской водой
• Водоснабжение
• Масло и нефтехимический отрасли (т.е.
  инструменты для использования в неискрящей среде)
• Специализированные антикоррозионные приложения
• Некоторые конструктивные модификации зданий

Алюминиевая бронза может быть сваренный с использованием МИГ техника сварки с сердечником из алюминиевой бронзы и чистым аргон газ.

Алюминиевая бронза заменяет золото при отливке зубные коронки. Используемые сплавы химически инертны и имеют вид золота.

При изготовлении монет используются сплавы, похожие на алюминиевую бронзу, например монеты номиналом 20, 200 и 500 итальянских лир, монеты 10 филиппинских песо на внутреннем кольце, монеты номиналом в один и два доллара Австралийский и Новая Зеландия валюта, произведенная Королевский монетный двор Австралии, немного Мексиканские монеты и Северное золото используется для некоторых евро монеты. В Канадская монета 2 доллара, произведенный Королевский канадский монетный двор и распространяется с 1996 года, представляет собой биметаллическую деталь с внешним кольцом из никелированной стали и внутренним кольцом из алюминиевой бронзы, состоящей из 92% меди, 6% алюминия и 2% никеля (также известного как бронзитал).

Использование металла в строительстве

Бронза – неплохой конструкционный материал, хотя как раз в таком качестве в строительстве она не используется: слишком дорого стоит. Однако находит свое применение в тех деталях и предметах, где ее коррозийная стойкость и долговечность оказываются незаменимыми.

Сантехника

Сплав, используемый в таком виде – признак роскоши и богатства. И с утилитарной, и с декоративной точки зрения бронза, безусловно, хороша в этой сфере, но и стоимость такие предметы имеют внушительную.

• Гигиеничность – сплавы не имеют пор, а, значит, не накапливают грязь и не позволяют размножаться бактериям. А для умывальника или унитаза это весьма ценное качество.
• Коррозийная стойкость – на бронзу никакого влияния не оказывает ни горячая, ни холодная вода, ни сырость, ни бытовая химия. Ванные и умывальники можно подвергать любым дезинфицирующим процедурам.
• Теплопроводность – как правило, низкая тепло- и электропроводность металлического сплава является недостатком, но не в данном случае. Бронза проводит тепло намного хуже меди, а, значит, дольше ее удерживает. Это прекрасное качество для ванной.
• Долговечность – «брошенный» на произвол судьбы предмет из бронзы со временем покрывается патиной, которая предупреждает дальнейшую коррозию сплава. Так что бронзовая сантехника – это выбор на многие десятилетия.
• Декоративность – разные бронзовые сплавы имеют различные оттенки, как правило, желтые и красные. Цвет очень богатый, включает массу оттенков, а малейшая рельефность эту игру цвета только подчеркивает. Полированная бронза блистает как золото.

Кроме того, хорошая ковкость позволяет выполнять мелкие детали – краны, ножки для ванной, ручки в виде скульптурных изображений, а такое украшение превратит любую ванную в королевскую.

Не меньшей популярностью пользуется сантехника и фурнитура «под бронзу», покрытая тонким слоем сплава. Пользовательские характеристики ее ниже, однако декоративность вполне приличная.

Фитинги

Если бы не стоимость, из бронзы изготавливали бы все возможные узлы и разводки в системах горячего, да и холодного водоснабжения. На практике и бронза, и латунь используют только на самых ответственных участках. Причем они одинаково практичны и для систем отопления, и для питьевого водоснабжения.

А вот бронзовые фитинги самого разнообразного вида и резьбовые, и для капиллярной пайки, применяются очень широко.

• Особенно эффективны бронзовые детали при необходимости собрать в одну систему трубы из разных материалов. Бронза способна создавать на внутренней стороны трубы защиты катодный слой, тем самым не допуская появления электрохимической коррозии.
• Бронзовые фитинги отличаются чрезвычайной механической прочностью.
• Они очень устойчивы к перепадам температур и давления.
• Безразличны к действию хлора и озона, растворенного в воде.
• Подавляют активность бактерий, что очень ценно при подаче питьевой воды.

Про изготовление памятников, скульптур, бюстов, статуэток, мемориальных досок и иных фигур из бронзы читайте ниже.

Скульптуры и памятники

Бронза относит к твердым скульптурным материалам и к наиболее долговечным. Бронза по прочности и надежности не уступает камню, а чем-то даже превосходит, поскольку менее чувствительна к перепадам температур. Кроме того, материал обладает прекрасной коррозийной стойкостью и дает минимальную усадку, что позволяет воспроизвести в металле самое сложное изображение.

Из сплава изготавливают и самые крупные памятники и крошечные статуэтки, используемые для декорирования помещения. Обусловлено это техникой изготовления статуй – литьем.

• Первоначально заготовку готовку для скульптуры лепят из воска. Этот материал очень пластичен при нормальной температуре и позволяет воспроизвести самый микроскопический рельеф, вплоть до незаметных глазу шероховатостей кожи. Затем на заготовку наносят слой глины и вытапливают воск, получая таким образом готовую форму для литья. Ну а затем приходит черед бронзы.
• Для увеличения эффекта готовую скульптуру можно отполировать, увеличивая блеск и игру оттенков.

Из бронзы изготавливаются также памятные доски, эмблемы, барельефы, гербы и так далее. Это любимый материал садовой архитектуры: фонтаны, детали скамеек, беседок, ротонд, садовая скульптура и прочее из бронзы всегда прекрасны.

Об изготовлении трафаретов и иных изделий из бронзы как предметов быта читайте ниже.

Уникальные скульптуры из бронзы представлены в данном видео:

Предметы быта

Мало что так сочетается с классическими интерьерами как бронза. Матовая или блестящая, патинированная или позолоченная, она одинаково эффектна, благородна и изысканна. Даже в самом модном урбанистическом интерьере – хай-тек, лофт, техно, ей находится место.

• Фурнитура – накладные петли, декоративные замки, ручки самых невероятных форм. Фурнитура из бронзы красива и практична, поскольку эта красота совершенно точно не пострадает ни от сырости, ни от разлитого кофе, ни от пытливого интереса ребенка.
• Фурнитура в ванной – держатели для полотенец, краны, душевые лейки, штанги дли ширмы и многое другое. Если нет возможности установить бронзовую ванную на львиных ножках, элегантность помещению придадут бронзовые смесители.
• Предметы декора – изготовлению из бронзы подлежат пепельницы, конфетчицы, подставки любого вида и рода, светильники-торшеры и, конечно же, подсвечники – непременный аксессуар романтического вечера. Бронза с ее богатым цветом и текстурой, как никакой другой материал подчеркивает индивидуальность интерьера.

Использование бронзы требуется и при изготовлении более крупных предметов – картинной рамы, решетки для камина, напольной вешалки, подставки для ног и прочих необязательных, но изысканных вещиц, составляющих настоящее украшение комнаты.

• Бронзовая посуда используется сейчас намного реже. Однако бронзовый кубок, блюдо или ваза и сейчас могут стать изюминкой праздничного стола.
• Бронзовые украшения сегодня – признак очень нестандартного вкуса. Их редко можно встретить в обычной жизни, а жаль: их красота и изящество вполне сравнимы с ювелирными украшениями.
• Популярно и изготовление сувениров из алюминия, латуни и бронзы.

Бронзы – целая группа разнообразных и по большей части очень красивых сплавов. А потому применение их обусловлено не только техническими характеристиками, но и привлекательностью сплава.

Об использовании архитектурной бронзы поведает видео ниже:

внешняя ссылка

• Ассоциация развития меди. «Публикация № 80: Руководство по коррозионной стойкости алюминиево-бронзовых сплавов», PDF. Проверено 9 апреля 2014 года.
• Ассоциация развития меди. «Публикация № 82: Технические характеристики алюминиево-бронзовых сплавов». Проверено 9 апреля 2014 года.