Бронза марки БрО10С12Н3: полное описание и характеристики

Бронза оловянная литейная марки БрО10С12Н3 представляет собой специальный сплав на медной основе, который благодаря уникальному сочетанию олова, свинца и никеля обладает исключительными антифрикционными характеристиками и высокой стойкостью к воздействию морской воды. Этот материал особенно ценится при изготовлении деталей, работающих в условиях трения и агрессивных сред.

Расшифровка марки БрО10С12Н3

Маркировка БрО10С12Н3 имеет чёткую логическую структуру, где каждый символ несёт определённую информацию:

• Бр — бронза (медный сплав)
• О10 — содержание олова 10%
• С12 — содержание свинца 12%
• Н3 — содержание никеля 3%

Данная маркировка позволяет специалистам быстро определить базовый состав сплава и предположить его основные свойства.

Химический состав БрО10С12Н3

Бронза БрО10С12Н3 имеет специально подобранный химический состав, который обеспечивает её уникальные свойства. Хотя данная марка прямо не указана в таблице химического состава ГОСТ 613-79, её состав соответствует общим требованиям данного стандарта к оловянным литейным бронзам.

Элемент	Содержание, %	Влияние на свойства сплава
Медь (Cu)	Основа (≈ 75%)	Обеспечивает основные свойства сплава: пластичность, теплопроводность, электропроводность
Олово (Sn)	9,0-11,0	Повышает твёрдость, коррозионную стойкость, жидкотекучесть и литейные свойства
Свинец (Pb)	11,0-13,0	Улучшает антифрикционные свойства, обрабатываемость резанием, герметичность отливок
Никель (Ni)	2,5-3,5	Повышает коррозионную стойкость, особенно в морской воде, улучшает механические свойства
Цинк (Zn)	≤ 0,5	Допустимая примесь, улучшает технологичность сплава
Фосфор (P)	≤ 0,05	Примесь, влияет на раскисление, жидкотекучесть
Сурьма (Sb)	≤ 0,3	Примесь, может повышать антифрикционные свойства
Железо (Fe)	≤ 0,2	Примесь, способствует измельчению зерна
Алюминий (Al)	≤ 0,02	Примесь, в малых количествах повышает механические свойства
Кремний (Si)	≤ 0,02	Примесь, может влиять на литейные свойства

Примечание: В отличие от других оловянных бронз, особенностью БрО10С12Н3 является содержание никеля, который значительно улучшает коррозионную стойкость сплава, особенно в морской воде. Общая массовая доля примесей не должна превышать 1,0%.

Физические и механические свойства БрО10С12Н3

Бронза БрО10С12Н3 обладает комплексом физических и механических характеристик, которые определяют ее применение в различных отраслях промышленности:

Физические свойства:

• Плотность: 8,9-9,1 г/см³
• Температура плавления: 930-960°C
• Теплопроводность: 45-55 Вт/(м·К)
• Коэффициент линейного расширения: 17,8×10⁻⁶ 1/°C
• Удельное электрическое сопротивление: 0,15-0,18 Ом·мм²/м

Механические свойства:

• Предел прочности при растяжении (σв): 190-230 МПа
• Относительное удлинение (δ): 3-6%
• Твердость по Бринеллю: 65-85 HB
• Коэффициент трения (по стали): 0,04-0,07

Особо следует отметить, что добавление никеля в состав сплава повышает его коррозионную стойкость и механическую прочность по сравнению с другими оловянными бронзами с аналогичным содержанием олова и свинца. Однако это приводит к некоторому снижению пластичности и ударной вязкости материала.

Технологические свойства и обрабатываемость БрО10С12Н3

Бронза БрО10С12Н3 обладает рядом технологических характеристик, которые определяют особенности её обработки и изготовления деталей:

Литейные свойства:

• Жидкотекучесть: хорошая, но может снижаться из-за наличия примесей
• Линейная усадка: 1,4-1,6%, что позволяет получать точные отливки
• Склонность к ликвации: умеренная, может требовать контроля температурных режимов
• Чувствительность к перегреву: низкая, что упрощает процессы литья
• Газопоглощение: незначительное, что способствует получению плотных отливок

Обрабатываемость и технологические особенности:

• Резание: хорошая обрабатываемость (85-95% от обрабатываемости латуни) благодаря высокому содержанию свинца
• Свариваемость: хорошая, возможно применение газовой и аргонодуговой сварки
• Паяемость: отличная с различными типами припоев
• Обрабатываемость давлением: ограниченная из-за невысокой пластичности
• Полируемость: хорошая, возможно получение высококачественной поверхности

Наличие никеля в составе сплава повышает его технологичность при высокотемпературных обработках, но несколько усложняет механическую обработку по сравнению с бронзами без никеля.

Особенности термической обработки

Для бронзы БрО10С12Н3, как и для других оловянных литейных бронз, термическая обработка применяется в ограниченном объеме:

• Отжиг для снятия внутренних напряжений проводится при температуре 600-650°C с выдержкой 1-2 часа и последующим медленным охлаждением в печи
• Нормализация может применяться при температуре 700-750°C для улучшения структуры сплава
• Закалка для данного сплава не применяется из-за отсутствия значительного эффекта упрочнения
• Отпуск используется после литья или механической обработки при температуре 250-350°C для стабилизации размеров

При термической обработке необходимо учитывать наличие свинца, который может вызывать охрупчивание при неправильных режимах нагрева и охлаждения.

Преимущества и недостатки

Как и любой конструкционный материал, бронза БрО10С12Н3 имеет специфические достоинства и ограничения, которые следует учитывать при выборе сплава для конкретных задач.

Преимущества бронзы БрО10С12Н3:

• Исключительная коррозионная стойкость — благодаря содержанию никеля значительно превосходит обычные оловянные бронзы при эксплуатации в морской воде и агрессивных средах
• Превосходные антифрикционные свойства — высокое содержание свинца (12%) обеспечивает низкий коэффициент трения и отличную работоспособность в узлах скольжения
• Повышенная прочность и твёрдость — никель усиливает эти характеристики по сравнению с аналогичными бронзами без этого элемента
• Хорошая обрабатываемость резанием — позволяет получать детали сложной конфигурации с высокой точностью
• Отличные литейные свойства — позволяют получать качественные отливки с минимальными дефектами
• Хорошая свариваемость и паяемость — упрощает ремонт и сборку конструкций
• Стабильность размеров — низкая склонность к деформациям в процессе эксплуатации
• Работоспособность при повышенных температурах — сохраняет свои свойства лучше, чем бронзы без никеля

Недостатки бронзы БрО10С12Н3:

• Пониженная пластичность — по сравнению с другими оловянными бронзами менее пластична, что ограничивает возможности обработки давлением
• Сниженная ударная вязкость — не рекомендуется для деталей, работающих при ударных нагрузках
• Повышенная стоимость — из-за содержания никеля дороже стандартных оловянных бронз
• Сложность точного соблюдения химического состава — требует контроля технологии производства
• Наличие свинца — ограничивает применение в пищевой промышленности и сферах с экологическими регламентами
• Склонность к неоднородности структуры — может потребовать дополнительных мер при производстве крупных отливок

При правильном учёте указанных особенностей бронза БрО10С12Н3 становится незаменимым материалом для деталей, работающих в условиях трения при воздействии морской воды или других агрессивных сред.

Области применения бронзы БрО10С12Н3

Благодаря уникальному сочетанию высоких антифрикционных свойств и коррозионной стойкости, бронза БрО10С12Н3 нашла применение в ряде специфических областей:

• Морское и судовое машиностроение:
  • Подшипники скольжения гребных валов
  • Втулки и вкладыши судовых механизмов
  • Детали клапанов и запорной арматуры морских систем
  • Компоненты судовых насосов и гидравлических систем
• Нефтегазовая промышленность:
  • Детали насосов для перекачки агрессивных сред
  • Компоненты запорной и регулирующей арматуры
  • Узлы трения в оборудовании для морских платформ
• Химическая промышленность:
  • Антифрикционные детали в агрессивных средах
  • Узлы оборудования с высокими требованиями к коррозионной стойкости
  • Компоненты мешалок и насосов для химических растворов
• Энергетическое оборудование:
  • Антифрикционные элементы паровых турбин
  • Подшипники скольжения генераторов
  • Детали систем охлаждения с морской водой
• Общее машиностроение:
  • Высоконагруженные подшипники скольжения
  • Направляющие втулки и вкладыши
  • Шестерни и червячные колеса редукторов

Особенно эффективно применение бронзы БрО10С12Н3 в узлах оборудования, работающего в морской воде или в условиях повышенной влажности с присутствием агрессивных компонентов.

Формы поставки и сортамент

Бронза БрО10С12Н3 поставляется в различных формах, что позволяет выбрать оптимальный вариант для конкретного производственного процесса:

Наименование	Описание	Применение
Чушки	Стандартные слитки для последующей переплавки	Литейное производство, изготовление отливок
Слитки	Крупногабаритные заготовки для дальнейшей обработки	Производство крупных деталей и заготовок
Бронзовые круги	Цилиндрические прутки различного диаметра	Изготовление втулок, подшипников, валов
Бронзовые листы	Плоский прокат различной толщины	Элементы защитной облицовки, детали сложной формы
Шестигранники	Прутки шестигранного сечения	Производство крепежных элементов, деталей с опорными поверхностями
Блоки	Заготовки специальной формы по требованию заказчика	Индивидуальные производственные задачи

По желанию заказчика компания "ОборонСпецСплав" может изготовить заготовки любой формы, включая нестандартные блоки и шестигранники, что позволяет оптимизировать дальнейшие производственные процессы.

Особенности приемки и контроля качества

Изделия из бронзы БрО10С12Н3 принимаются партиями в соответствии с требованиями стандартов. Каждая партия должна состоять из изделий одной марки, с одной или несколькими плавками, и сопровождаться документацией, содержащей следующую информацию:

• Номер плавки
• Марка бронзы
• Масса партии
• Результаты химического анализа
• Результаты механических испытаний (при необходимости)
• Информация о соответствии требованиям стандартов

При приемке проводится контроль качества поверхности чушек или слитков, которому подвергается не менее 10% изделий от всей партии. Контроль включает визуальный осмотр поверхности на предмет наличия дефектов, таких как трещины, раковины, неметаллические включения и т.п.

По требованию заказчика могут проводиться дополнительные испытания для определения механических свойств, структуры материала или других характеристик.

Транспортировка и хранение

Транспортировка изделий из бронзы БрО10С12Н3 осуществляется в соответствии с общими правилами перевозки грузов. Чушки, слитки и другие формы поставки формируются в пакеты и могут транспортироваться всеми видами транспорта:

• Автомобильным
• Железнодорожным
• Морским
• Речным
• Воздушным (при необходимости срочной доставки)

Хранение бронзы БрО10С12Н3 допускается как на открытых площадках, так и в закрытых помещениях. Однако для предотвращения образования патины и сохранения внешнего вида рекомендуется хранение в сухих закрытых помещениях при соблюдении следующих условий:

• Температура: от -50°C до +50°C
• Относительная влажность: не более 80%
• Отсутствие в помещении агрессивных сред (кислот, щелочей, их паров)
• Защита от прямого воздействия атмосферных осадков

При соблюдении указанных условий срок хранения бронзы БрО10С12Н3 практически не ограничен.

Сравнение с аналогами и альтернативными материалами

Бронза БрО10С12Н3 имеет ряд аналогов, как отечественных, так и зарубежных, которые могут применяться в сходных областях:

Марка	Стандарт	Основные отличия	Применение
БрО10С10	ГОСТ 613-79	Не содержит никеля, меньше свинца (10%), ниже коррозионная стойкость	Подшипники скольжения в менее агрессивных средах
БрО5Ц5С5	ГОСТ 613-79	Содержит цинк, меньше олова и свинца, отсутствует никель	Детали общего машиностроения с пониженными требованиями к коррозионной стойкости
CuSn10Pb10Ni3	EN 1982	Европейский аналог с близким химическим составом	Подшипники скольжения, детали морского оборудования
C93800	ASTM B505	Американский сплав с близким составом (78Cu-7Sn-15Pb-1Ni)	Высоконагруженные подшипники, детали запорной арматуры

По сравнению с другими материалами для антифрикционных деталей, работающих в агрессивных средах, бронза БрО10С12Н3 имеет следующие преимущества:

• Выше коррозионная стойкость по сравнению с оловянными бронзами без никеля
• Лучшие антифрикционные свойства по сравнению с нержавеющими сталями
• Более высокая прочность и износостойкость по сравнению с латунями
• Более надежная работа при высоких нагрузках и температурах по сравнению с полимерными материалами
• Более высокая теплопроводность по сравнению с баббитами и композитными материалами

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как влияет никель на свойства бронзы БрО10С12Н3?

Никель в количестве 3% существенно улучшает коррозионную стойкость бронзы, особенно в морской воде и агрессивных средах. Кроме того, он повышает прочность и твердость сплава, улучшает его сопротивление износу при повышенных температурах. Однако никель несколько снижает пластичность и ударную вязкость материала, что следует учитывать при проектировании деталей, работающих в условиях ударных нагрузок.

Можно ли применять бронзу БрО10С12Н3 для пищевого оборудования?

Применение бронзы БрО10С12Н3 для оборудования, контактирующего с пищевыми продуктами, не рекомендуется из-за высокого содержания свинца (12%), который может мигрировать в пищевые продукты. Для пищевого оборудования следует использовать специальные марки бронз, не содержащие свинец и другие токсичные компоненты, например, бронзы БрОЦС или алюминиевые бронзы, сертифицированные для пищевого применения.

Какова максимальная рабочая температура для деталей из бронзы БрО10С12Н3?

Максимальная рекомендуемая рабочая температура для деталей из бронзы БрО10С12Н3 составляет около 300-350°C. При более высоких температурах начинается ухудшение механических свойств и антифрикционных характеристик. Наличие никеля повышает термостойкость по сравнению с обычными оловянными бронзами, однако для работы при температурах выше 350°C рекомендуется использовать специальные жаропрочные бронзы или другие высокотемпературные материалы.

Как влияет морская вода на свойства бронзы БрО10С12Н3 при длительной эксплуатации?

Бронза БрО10С12Н3 демонстрирует отличную коррозионную стойкость в морской воде даже при длительной эксплуатации. Благодаря содержанию никеля формируется стабильная защитная пленка оксидов, которая препятствует дальнейшей коррозии. Скорость коррозии в морской воде для этой бронзы в 3-4 раза ниже, чем для бронз без никеля. При длительной эксплуатации (более 10 лет) может наблюдаться образование патины зеленоватого оттенка, которая не ухудшает эксплуатационные свойства, а, напротив, создаёт дополнительный защитный слой.

Чем отличается бронза БрО10С12Н3 от БрО10С10?

Основные отличия бронзы БрО10С12Н3 от БрО10С10 заключаются в наличии никеля (3%) и повышенном содержании свинца (12% против 10%). Эти различия обеспечивают БрО10С12Н3 ряд преимуществ: значительно более высокую коррозионную стойкость в морской воде и агрессивных средах, лучшие антифрикционные свойства благодаря большему содержанию свинца, повышенную жаропрочность и сохранение механических свойств при высоких температурах. Однако БрО10С12Н3 несколько дороже из-за содержания никеля и имеет более низкую пластичность по сравнению с БрО10С10.

Какие существуют особенности обработки бронзы БрО10С12Н3?

При обработке бронзы БрО10С12Н3 следует учитывать несколько особенностей. Для механической обработки резанием рекомендуется использовать острозаточенный инструмент из быстрорежущей стали или твердых сплавов. Оптимальные режимы резания: скорости резания 100-150 м/мин, глубина резания 0,5-2 мм, подача 0,1-0,3 мм/об. При сварке необходимо применять флюсы, удаляющие оксиды никеля и предотвращающие образование пор. Термическая обработка должна проводиться в защитной атмосфере или вакууме для предотвращения окисления поверхности и потери свинца из поверхностного слоя.

Заключение

Бронза БрО10С12Н3 представляет собой высококачественный антифрикционный материал с улучшенной коррозионной стойкостью благодаря наличию никеля в составе. Этот сплав обладает рядом исключительных свойств:

• Превосходная стойкость к воздействию морской воды и агрессивных сред
• Отличные антифрикционные характеристики
• Хорошая обрабатываемость резанием
• Высокая прочность и износостойкость
• Хорошие литейные свойства
• Стабильность размеров при длительной эксплуатации

Эти качества делают бронзу БрО10С12Н3 оптимальным выбором для изготовления ответственных деталей оборудования, работающего в морской воде и агрессивных средах: подшипников скольжения, втулок, вкладышей, деталей запорной арматуры и других компонентов узлов трения.

Компания "ОборонСпецСплав" предлагает широкий ассортимент изделий из бронзы БрО10С12Н3 в различных формах поставки, от чушек и слитков до готовых заготовок под механическую обработку, включая круги, листы и шестигранники. По индивидуальному заказу возможно изготовление заготовок нестандартных форм и размеров, что позволяет оптимизировать дальнейшие производственные процессы и снизить отходы при механической обработке.

Данная статья подготовлена на основе научно-технической информации, результатов испытаний и многолетнего практического опыта инженеров-металлургов компании "ОборонСпецСплав" в области производства и применения специальных бронзовых сплавов. При составлении материала использованы положения стандарта ГОСТ 613-79, регламентирующего требования к оловянным литейным бронзам, а также специализированные справочные данные по антифрикционным материалам.