Bronze-berílio: composição, propriedades e aplicação

Em nossa revisão, nos deteremos em mais detalhes sobre as características e parâmetros físico-químicos da liga cobre-berílio, mais conhecida como bronze-berílio. Vamos falar sobre as características físicas e químicas, bem como o campo de aplicação desta composição única.

O bronze de berílio é uma liga de cobre-berílio que contém de 0,5 a 3% de berílio; em alguns casos, outras impurezas podem ser adicionadas. Bronze berílio é diferente:

1. Densidade e resistência aumentadas, combinadas com características não magnéticas e uma completa ausência de faíscas.
2. É capaz de sofrer qualquer tipo de processamento - corte e modelagem.
3. A liga é amplamente utilizada na fabricação de instrumentos, incluindo instrumentos musicais, bem como instrumentos de alta precisão e balas para armas de fogo.
4. O cobre-berílio também encontrou sua aplicação em tecnologias aeroespaciais.

O bronze de berílio pertence ao grupo das chamadas composições de endurecimento por dispersão... Sua característica distintiva é a dependência do grau de solubilidade dos ingredientes da liga no aquecimento.

Quando a têmpera é realizada a partir de uma seção monofásica em um sólido, um número excessivo de átomos do componente principal da liga é formado em comparação com o estado de equilíbrio de tal sistema. A solução sólida concentrada resultante é caracterizada por instabilidade termodinâmica e tendência à decomposição, com o aumento do nível de temperatura, esse processo é ativado. O efeito de compactação é explicado pela dispersão dos precipitados obtidos com a decomposição das substâncias.

A fórmula química do bronze berílio é BrB2, sua composição é detalhada no GOST atual.

A liga inclui os seguintes ingredientes:

• cobre 97-98%;
• berílio 1,9-2,1%;
• níquel 0,2-0,5%;
• menos de 0,5% de aditivos.

As composições de cobre-berílio mais comumente usadas contendo 2% de berílio, bem como ligas de cobre-berílio-cobalto, em que a porcentagem de berílio não excede 0,8%. A primeira liga é chamada de bronze-berílio de alta liga, a segunda pertence ao grupo das qualidades de baixa liga.

O cobre-berílio tem as seguintes características físico-químicas.

1. Condutividade elétrica e térmica superestimada. De acordo com esses parâmetros, a substância é apenas ligeiramente inferior ao cobre.
2. Limite elástico aumentado.
3. Ausência de faíscas durante o choque mecânico.
4. Altos parâmetros de resistência à corrosão, dureza e resistência temporária.

Todas essas características são manifestadas ao máximo em todos os momentos em que o bronze-berílio é submetido a vários métodos de processamento e têmpera. Por exemplo, com o envelhecimento artificial, tais substâncias atingem sua plasticidade máxima após a têmpera, que é realizada a uma temperatura de cerca de 770 graus - neste estado, o bronze-berílio é extremamente leve.

A resistência típica da substância corresponde a 450 MPa. Este parâmetro dobra durante os processos de deformação plástica da liga em 35-50%. Como consequência, após o envelhecimento, que é realizado imediatamente após a conclusão do processo de endurecimento, as propriedades mecânicas do berílio tornam-se extremamente altas.

Os parâmetros de composição cobre-berílio, fundamentais para a indústria, estão longe de se limitar aos listados. Todas as ligas de bronze, cuja estrutura inclui berílio, são caracterizadas por alta resistência ao calor - os produtos feitos com elas podem funcionar sem alterar suas capacidades em temperaturas de até 340 graus Celsius. E quando aquecido a 500 graus, as propriedades mecânicas e a densidade de qualquer bronzes de berílio tornam-se completamente idênticas em seu desempenho ao alumínio, bem como às composições de estanho-fosforita em uma temperatura operacional padrão de cerca de +20 graus.

Esta propriedade permite o uso de bronze berílio para a produção de peças moldadas da mais alta qualidade.

As ligas de berílio são facilmente passíveis de qualquer processamento mecânico (corte, brasagem e soldagem). Embora existam algumas restrições na realização das manipulações listadas. Portanto, quaisquer ligas de berílio devem ser soldadas imediatamente após a remoção mecânica ser concluída. Neste caso, certifique-se de usar solda de prata, bem como fluxo. É importante que os sais de flúor estejam sempre presentes no próprio fundente. Nos últimos anos, a chamada brasagem a vácuo se espalhou - ela é realizada sob uma espessa camada de fluxo. Assim, a qualidade única do produto é garantida.

Porém, hoje em dia, a soldagem a arco elétrico praticamente não é utilizada quando se trabalha com cobre-berílio, pois possui um intervalo térmico significativo de cristalização. A soldagem de costura, bem como os tipos spot e de rolo em mídia inerte foram dominados por completo. Deve-se acrescentar que as características mecânicas específicas do material não permitem que o trabalho de soldagem seja realizado imediatamente após o tratamento térmico do bronze - isso certamente deve ser levado em consideração ao se pensar na tecnologia de seu processamento.

O seguinte indicador merece atenção especial: taxa de refrigeração. Este indicador deve ser extremamente nítido para evitar a decomposição da composição sólida supersaturada. É por isso que, ao selecionar meios de têmpera de trabalho, em primeiro lugar, deve-se proceder a partir dos indicadores críticos de velocidade.Esses dados confirmam que, durante a têmpera do bronze, as taxas máximas de resfriamento devem estar na faixa de 500-250 graus.

Processos lentos neste intervalo levam à liberação precoce do endurecedor e causam uma diminuição na capacidade de endurecimento adicional. A taxa de resfriamento crítica, que permite que uma combinação ótima de características físicas e técnicas seja alcançada, corresponde a 30-60 g / s para cobre com berílio adicionado. Para atingir o valor desejado, a liga geralmente é temperada em água. Para reduzir os parâmetros críticos de velocidade, um pouco de cobalto é geralmente adicionado à liga. Adições mínimas de tal metal aumentam a estabilidade da solução super-resfriada. Da mesma forma, as impurezas de magnésio podem afetar a durabilidade do bronze.

Visualmente, o bronze berílio se parece com uma liga colorida, que juntos usado na fabricação de elementos de mola, arame, hastes e alguns outros elementos que são necessários para manter a configuração. Com deformações frequentes e sobrecargas constantes, esse fio tem uma condutividade elétrica aumentada, é usado em contatos de baixa frequência para a fabricação de conectores elétricos.

Cobre berílio forte não magnético, mas não faiscante Encontrou ampla aplicação na fabricação de alicates, cinzéis de facas, martelos e chaves inglesas. Liga ideal para lidar com algumas substâncias explosivas, por exemplo, em elevadores de grãos, plataformas de petróleo ou em minas de carvão.

Uso comum da liga para equipamento criogênicousado nas temperaturas mais baixas. Por exemplo, caminhões refrigerados. A relevância do uso de cobre-berílio nesta área é explicada por sua força e aumento da condutividade térmica nesta faixa de temperatura.

Use a composição para a produção de balas. Embora tal aplicação seja bastante incomum, uma vez que uma bala de aço é mais barata e ao mesmo tempo tem características bastante semelhantes. O fio de cobre-berílio está disponível em várias formas ao mesmo tempo. Pode ser encaracolado ou plano, redondo ou quadrado; várias camadas retas, bem como bobinas ou bobinas estão à venda.

Informações interessantes sobre o berílio são apresentadas no vídeo a seguir.