Берилієва бронза, застосування і унікальність її властивостей

Берилієва бронза являє собою сплав міді та берилію, підданий дисперсійного зміцнення. Даний матеріал знайшов широке застосування в процесі виготовлення мають різноманітне призначення деталей, включаючи і призначених для установки в особливо відповідальні вироби, що обумовлено в першу чергу властивостями цього виду бронзових сплавів.

Процентний вміст берилію в таких сплавах становить від півтора до трьох відсотків, решта – мідь, а так само – кобальт або нікель. При наявності кобальту берилієва бронза називається мідно-кобальтової, і позначається літерами «МКБ», за наявності нікелю вона називається мідно-нікелевої, і позначається літерами «ББ». У двох останніх типах бронз берилій міститься в кількості не більше 0,8 відсотка.

Всі берилієві бронзи володіють характерною особливістю. Вона полягає в тому, що здатність містяться в ній легуючих добавок розчинятися може змінюватися при нагріванні. Наприклад, в процесі їх термічної обробки, іменується терміном «гарт», концентрація атомів легуючих елементів збільшується, в результаті чого утворюється досить нестійкий у термодинамічному відношенні пересичений твердий розчин, що зберігає свої початкові властивості лише при незмінності параметрів, що існували в момент його виникнення. Якщо ж ці параметри хоч якось будуть змінені, цей розчин тут же розкладається на окремі складові. Відповідно до законів термодинаміки, процес розпаду прискорюється при нагріванні матеріалу, і сповільнюється при його охолодженні. У процесі розпаду утворюються різні виділення, від ступеня дисперсності яких і залежить значення досягається в процесі загартування берилієвої бронзи зміцнюючого ефекту. Тому цей процес і називається дисперсійним зміцненням. Дотримання всіх правил технології загартування збільшує міцність виготовляються з цього матеріалу деталей, і підвищує граничні значення плинності мідно-берилієвого сплаву.

Найбільш поширена берилієва бронза марки БрБ2, де букви означають «берилієва бронза», а число – процентний вміст легуючої добавки. Як видно з позначення, воно становить приблизно 2 відсотки, тобто ця бронза є високолегованої. Існує берилієва бронза з ще більшим вмістом легуючої добавки – до 2,5 %. Вона маркується позначенням БрБ2,5. Вищезазначені сплави марок МКБ і МНБ є низьколегованими бериллиевыми бронзами, оскільки легуючої добавки – берилію – в них міститься менше одного відсотка (якщо точно – до 0,8 %).

Унікальний матеріал — берилієва бронза

Якими ж унікальними властивостями володіють мідно-берилієві сплави? По-перше, високою пружністю. Вони буквально «пружинять». По-друге, берилієві бронзи не іскрять при ударах ними або за них, що особливо важливо в умовах вибухонебезпечних виробництв.

По-третє, вони практично не схильні до руйнівним діям часу і корозії, зберігаючи всю свою первісну твердість, т. е. мають особливо високу стійкість до зношування. І по-четверте, тепло – і електропровідність берилієвих бронз практично така ж, як і у міді високого ступеня чистоти. Причому загартовані або штучно постарені мідно-берилієві сплави володіють ще більш видатними якостями. Якщо такі сплави гартувати, нагріваючи приблизно до 775°, то вони стають максимально пластичними, і навіть можуть злегка деформуватися.

Тимчасовий опір звичайної берилієвої бронзи дорівнює 450 Мпа, а підданої пластичного деформування — на цілих 40 % вище. Якщо ж відразу після гарту такі сплави обробити методом штучного старіння, то цей показник збільшується вже не на відсотки, а в рази. Так, тимчасовий опір обробленої таким чином бронзи марки БрБ2 досягає значення 1400 Мпа, тобто покращується більш ніж в два рази.

Висока так само і стійкість берилієвих бронз до теплового впливу. Вони не змінюють своїх властивостей при нагріванні до 340°. Цікаво, що якщо нагріти до температури 500°, то властивості таких бронз будуть аналогічні властивостям сплавів з алюмінію, олова і фосфору, сплавів, що працюють при комфортній температурі 20°.

Із сплавів міді та берилію можна виготовляти високотехнологічне лиття, однак в основному вони призначені для виробництва з них заготовок у вигляді стрічок, листів, смуг, дроту та інших профілів, а вже з них роблять необхідні деталі. Ці заготовки піддаються попередньої пластичної деформації. Деталі з берилієвої бронзи можна паяти і зварювати, але з дотриманням певних обмежень.

Застосування берилієвої бронзи

Основними ж напрямами промислового використання сплавів з міді та берилію нижченаведені:

  • Виробництво комплектуючих для двигунів, електронних пристроїв та інших систем, призначених для використання в сучасних транспортних засобах.
  • Виробництво комплектуючих для повітряного транспорту, призначених для роботи при змінних навантаженнях і скачуть температурах, наприклад – пристроїв навігації та шасі вертольотів і літаків.
  • Виробництво зварювальних стрижнів і електродів, що використовуються при контактних зварювальних роботах, оскільки жароміцність, зносостійкість і електропровідність берилієвих бронз з низьким ступенем легування справді виняткові.
  • Виробництво поршнів для ливарного обладнання, що працює під тиском, ливарних кокілів і кристалізаційних камер.