Бериллиевая бронза БрБ2 (состав, свойства, термическая обработка, применение).

Бериллиевые бронзы характеризуются чрезвычайно высокими пределами упругости, временным сопротивлением, твердостью и коррозионной стойкостью в сочетании с повышенными сопротивлениями усталости, ползучести и износу. Двойные бериллиевые бронзы содержат в среднем 2,0 - 2,5% Be (БрБ2, БрВ2,5). Согласно диаграмме состояния системы Сu-Be (рис. 10.15. а), они имеют структуру, состоящую из α-твердого раствора бериллия в меди и γ-фазы — электронного соединения CuBe с ОЦК решеткой. Концентрация α-твердого раствора значительно уменьшается с понижением температуры (с 2,75 % Be при 870°С до 0,2 % при 300°С). Это дает возможность подвергать бериллиевые бронзы упрочняющей термической обработке — закалке и искусственному старению.

Изменение механических свойств сплавов меди с бериллием (рис. 10.15, б) показывает, что их временное сопротивление резко увеличивается в интервале 1,5 - 2,0 % Be. При содержании бериллия более 2,0 % временное сопротивление повышается незначительно, а пластичность из-за большого количества, твердой и хрупкой γ-фазы становится очень низкой.

Наибольшей пластичностью (δ = 30...40%) бериллиевые бронзы обладают после закалки с 770 - 780°С. В закаленном состоянии они хорошо деформируются. Пластическая деформация на 40 % увеличивает временное сопротивление бронзы БрБ2 почти в два раза (с 450 до 850 МПа). Механические свойства бериллиевых бронз достигают очень высоких значений после закалки и старения. Так, БрБ2 после закалки с 780 °С и старения при 300 - 350 °С в течение 2 ч имеет следующие механические свойства: σв = 1250 МПа, σ0,2 = 1000 МПа, δ = 2,5 %, твердость 700 HВ, Е = 133 ГПа. Упрочнение происходит благодаря распаду пересыщенного α-твердого раствора с образованием метастабильной γ'-фазы. близкой по составу к γ-фазе. Пластическая деформация закаленной бронзы и последующее старение позволяют увеличить временное сопротивление до 1400 МПа.

Бериллиевые бронзы являются теплостойкими материалами, устойчиво работающими при температурах до 310 — 340°С. При 500 °С они имеют приблизительно такое же временное сопротивление, как оловянно-фосфористые и алюминиевые бронзы при комнатной температуре. Бериллиевые бронзы обладают высокой теплопроводностью и электрической проводимостью; при ударах не образуют искр. Они хорошо обрабатываются резанием, свариваются точечной и роликовой сваркой, однако широкий температурный интервал кристаллизации затрудняет их дуговую сварку.

Бериллиевые бронзы выпускают преимущественно в виде полос, лент, проволоки и других деформированных полуфабрикатов. Вместе с тем из них можно получить качественные фасонные отливки. Из бериллиевых бронз изготовляют детали ответственного назначения: упругие элементы точных приборов (плоские пружины, пружинные контакты, мембраны); детали, работающие на износ (кулачки, шестерни, червячные передачи); подшипники, работающие при высоких скоростях, больших давлениях и повышенных температурах.

Основным недостатком бериллиевых бронз является их высокая стоимость. Легирование Mg, Ni, Ti, Со позволяет уменьшить содержание бериллия до 1,7 - 1.9% без заметного снижения механических свойств (БрБНТ1,7 и др.).