Бронзовый круг БрОФ4-0.25 — оловянно-фосфористая бронза для ответственных узлов трения
Бронзовый круг БрОФ4-0.25 — это горячедеформированный или холоднодеформированный пруток круглого сечения из оловянно-фосфористой бронзы, легированной оловом в количестве 3,5–4,5 % и фосфором в пределах 0,2–0,4 %. Материал относится к группе оловянных бронз, упрочняемых фосфором, и поставляется в виде мерных или немерных прутков диаметром от 10 до 120 мм. Круг БрОФ4-0.25 сочетает высокую упругость, коррозионную стойкость в морской воде и стабильный коэффициент трения в паре со сталью, что определяет его применение в узлах, работающих при знакопеременных нагрузках и ограниченной смазке.
Химический состав и структура
Основу сплава составляет медь (Cu — остальное), олово (Sn — 3,5–4,5 %), фосфор (P — 0,2–0,4 %). Фосфор вводится в расплав в виде фосфористой меди CuP10 и выполняет двойную функцию: раскисляет медь при плавке и образует эвтектоидную составляющую CuP, повышающую износостойкость и упругие свойства. Содержание примесей (свинец, цинк, железо, никель, сурьма, висмут) регламентируется ГОСТ 18175-78 и не превышает 0,5 % суммарно. Микроструктура деформированного круга — однофазный твёрдый раствор олова в меди с включениями эвтектоида ( + CuP), распределёнными вдоль направления прокатки.
Механические характеристики
Круг БрОФ4-0.25 в состоянии поставки (ГОСТ 10025-78) демонстрирует следующие показатели: предел прочности при растяжении — 340–420 МПа, предел текучести — 180–220 МПа, относительное удлинение — 12–20 %, твёрдость по Бринеллю — 80–110 HB. Модуль упругости составляет 95–100 ГПа, что на 15–20 % ниже, чем у алюминиевых бронз, однако упругий гистерезис и сопротивление усталости при изгибе у БрОФ4-0.25 выше. Материал сохраняет пластичность при температурах до 200 C, а при криогенных температурах до –180 C не склонен к хладноломкости.
Технологические свойства
БрОФ4-0.25 хорошо обрабатывается резанием: стружка ломается, чистота поверхности достигает Ra 1,6–3,2 мкм. Материал пригоден для пайки твёрдыми и мягкими припоями, сварки аргонодуговой в среде защитного газа. Давление при горячей деформации — 700–850 C, температура рекристаллизационного отжига — 550–650 C. Прутки диаметром до 40 мм поставляются в холоднотянутом состоянии (нагартованные), что повышает предел текучести до 280–320 МПа, но снижает относительное удлинение до 6–10 %. Для узлов, работающих на изгиб, рекомендуется применять круг в отожжённом состоянии.
Применение в промышленности
Круг БрОФ4-0.25 используется для изготовления деталей, где требуется сочетание упругости, коррозионной стойкости и низкого коэффициента трения:
- пружины, мембраны, сильфоны и токоведущие пружинные контакты в электроаппаратуре;
- втулки, вкладыши и направляющие скольжения в судовых механизмах и насосном оборудовании;
- шестерни, червячные пары и распределительные шайбы в редукторах общего назначения;
- детали арматуры для морской воды: седла клапанов, штоки, гайки ходовых винтов;
- антифрикционные кольца в подшипниках качения и узлах трения химического оборудования;
- электроды-инструменты при электроэрозионной обработке.
Сортамент и условия поставки
Прутки круглого сечения из БрОФ4-0.25 выпускаются диаметром 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 35, 38, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 80, 90, 100, 110, 120 мм. Длина прутков — 1–4 м, немерная кратность допускается по согласованию. Кривизна на 1 м длины не превышает 5 мм для диаметров до 40 мм и 8 мм для больших сечений. Овальность — в пределах допуска на диаметр (h11 или h12).
| Диаметр, мм | Состояние | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Твёрдость, HB |
|---|---|---|---|---|
| 10–20 | нагартованное | 380–420 | 6–10 | 100–110 |
| 22–40 | полутвёрдое | 350–390 | 10–15 | 90–100 |
| 45–120 | отожжённое | 340–370 | 15–20 | 80–90 |
Коррозионная стойкость и эксплуатационные ограничения
БрОФ4-0.25 устойчива в атмосферных условиях, пресной и морской воде, в растворах органических кислот и щелочей низкой концентрации. Скорость коррозии в морской воде не превышает 0,02 мм/год. Материал не рекомендуется применять в средах с аммиаком, цианидами и окисляющими кислотами (азотная, хромовая) выше концентрации 10 %. В паре с закалённой сталью коэффициент трения при граничной смазке составляет 0,08–0,12, без смазки — 0,18–0,25. Допустимая удельная нагрузка в узлах трения — до 15 МПа при скорости скольжения до 3 м/с.
Вопросы и ответы
Чем отличается БрОФ4-0.25 от БрОФ6.5-0.15?
БрОФ4-0.25 содержит меньше олова (4 % против 6,5 %) и больше фосфора (0,25 % против 0,15 %). Это обеспечивает более высокую пластичность и упругие свойства при несколько меньшей твёрдости. БрОФ4-0.25 предпочтительна для пружин и мембран, БрОФ6.5-0.15 — для сильно нагруженных антифрикционных деталей.
Какие допуски на диаметр круга БрОФ4-0.25?
Прутки поставляются с допусками h11 для диаметров до 30 мм и h12 для больших сечений. По согласованию возможна поставка с допуском h9 для деталей, не требующих последующей механической обработки.
Можно ли использовать БрОФ4-0.25 для токоведущих пружин?
Да, удельное электрическое сопротивление сплава составляет 0,09–0,12 Оммм/м, что приемлемо для токоведущих пружинных контактов. Материал сохраняет упругость при длительных циклических нагрузках до 10 циклов.
Какой режим термической обработки рекомендуется перед изготовлением пружин?
Для снятия наклёпа после холодной деформации применяют отжиг при 550–600 C с выдержкой 1–2 часа и медленным охлаждением. После навивки пружин рекомендуется стабилизирующий отпуск при 200–250 C в течение 1 часа.
