Новые Бериллиевые Технологии тел: +7 (495) 730-49-25, +7(495) 730-10-65

Новости

Статьи

Продукция из природных, синтетических алмазов и кубического нитрида бора На одном из ведущих предприятий России завершены лабораторные и полевые испытания продукции Lands Superabrasives. Результаты испытаний показали, что продукция LS соответствует лучшим мировым стандартам и позволяет значительно увеличить надежность и рабочий ресурс инструмента
В ПОМОЩЬ ЭКОНОМИСТУ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТА ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ МНБ 2,0-0,4/БрНБТ Для принятия решения о приобретении полуфабрикатов/электродов МНБ 2,0-0,4/БрНБТ, возникает необходимость оценить их полезность. Это работу можно провести с использованием следующих рекомендаций.
БЕЗОПАСНОСТЬ БЕРИЛЛИЕВЫХ БРОНЗ Иногда потребители, услышав о том, что в состав бронзы входит...
ВЕЧНЫЕ ПОДШИПНИКИ ИЛИ КОЕ-ЧТО О... Интеграция России в мировую систему с ожесточенной и изощренной конкурентной средой, не оставляют перед российскими производителями оборудования другого выбора, нежели увеличение конкурентоспособности до уровня, а лучше выше уровня западных аналогов.
Продукция из природных, синтетических алмазов и кубического нитрида бора ООО «НБТ» представило на рынке России продукцию из синтетических технических алмазов американской компании Lands Superabrasives (LS). В дальнейшее предполагаются поставки всей линейки продукции LS – резцов и заготовок на основе поликристаллических алмазов (PDC/PCD/TSP), а также порошков, микропорошков и паст из природных, синтетических алмазов и кубического нитрида бора.
Продукция из природных, синтетических алмазов и кубического нитрида бора ООО «НБТ» стало официальным представителем алмазной продукции Lands Superabrasives (LS) на рынке России.
В линейке PDC компании LANDS Superabrasives появилась новинка – резец из категории «премиум класса» марки HDC (High Diamond Concentration – резец с высокой плотностью распределения алмазов). Резец HDC воплотил в себе новейшие разработки технологов LS. Этот резец обладает наилучшим соотношением ударопрочности и износостойкости, его можно считать универсальным для применений в самых разнообразных геологических условиях. Это открывает перед производителями буровых долот новые возможности.

ВЕЧНЫЕ ПОДШИПНИКИ ИЛИ КОЕ-ЧТО О...

19.10.2011

 bearing

Интеграция России в мировую систему с ожесточенной и изощренной конкурентной средой, не оставляют перед российскими производителями оборудования другого выбора, нежели увеличение конкурентоспособности до уровня, а лучше выше уровня западных аналогов.

Высоколегированная бериллиевая бронза, обладающая уникальным набором свойств, позволяет это сделать, увеличив в несколько раз  такие показатели, как долговечность и надежность ответственных узлов  машин и оборудования.

Что у них?

У них, то есть у западных производителей, бериллиевая бронза используется практически во всех отраслях (производство компьютеров, средств телекоммуникации, автомобилестроение, машиностроение, самолетостроение и т.д.). Годовой объем производства и потребления различных видов проката бериллиевой бронзы составляет: 

  • в США: 10-12 тысяч т;
  • в странах Евросоюза: 6-8 тысяч т;
  • в Японии: около 5 тысяч т;
  • в Китае: около 2 тысяч т.

На самом динамично развивающемся, китайском рынке, ежегодный прирост потребления бериллиевой бронзы составляет более 15%.

А  у нас?

В 2006 году объем потребления бериллиевой бронзы на российском рынке составил около 250т…

Разрыв колоссальный! Конечно, если не принимать во внимание производство компьютеров, мобильных телефонов и телекоммуникационных средств, сложной бытовой техники, т.е. продуктов, производство которых в России, по-видимому, утрачено надолго, разрыв уменьшится.  Однако на западе, основная весовая доля потребления бериллиевой бронзы приходится как раз на производство оборудования, машин и устройств, а эти отрасли в России не умерли.

Почему это произошло?

В 70-е годы прошлого столетия производством бериллия по полному технологическому циклу обладали только СССР и США. Бериллий и материалы на его основе считались одними из наиболее передовых, призванными осуществлять подлинную революцию в науке, технике и технологии. И конечно одними из главных потребителей были военные предприятия.

Технологи и конструктора советской школы прекрасно знали и знают, что такое бериллиевые бронзы, однако препятствием для широкого их внедрения была закрытая система распределения бериллиевой продукции.

Что делать?

Решать Вам! Мы лишь можем снабдить Вас необходимой информацией для принятия решения. Для начала остановимся лишь на одном из способов  применения бериллиевой бронзы – в  опорах скольжения.

Основные свойства высоколегированной бериллиевой бронзы (БрБ2).

Сплав БрБ2 является весьма специфичным, отличным от  других медных сплавов. Специфика этого сплава обусловлена содержащимся в нем бериллия (Ве). Бериллиевые бронзы относятся к классу так называемых дисперсионно-упрочняемых сплавов, особенностью которых является зависимость растворимости легирующих компонентов от температуры, что позволяет управлять свойствами бронз, как при  производстве проката, так и при изготовлении изделий.

В промышленных сплавах системы Cu-Be, как и в большинстве материалов с эффектом дисперсионного упрочнения, концентрационная область располагается возле границы максимальной растворимости в твердом растворе, и соответствует примерно 2% содержания Be (рис. 1)

digr

       Содержание Ве, %

 Рис. 1 Диаграммы состояния системы Cu-Be

При концентрации бериллия от 1,6 до 2,0% веса, модификация бериллия, известная как β - фаза, присутствует при температуре ниже 600˚С. Эта фаза формируется как результат ограниченной твердой растворимости бериллия. В  этот фактор более всего способствует отвердению при термообработке («старении») . Бинарная диаграмма показывает, что нагревание сплава до температуры 780˚С заставит бериллий раствориться в  α -фазе (твердый раствор α + β). Резкое охлаждение до комнатной температуры поддерживает бериллий в твердом растворе. Этот процесс, называемый отжигом и делает сплав мягким и тягучим, помогает регулировать размер кристаллов, подготавливает сплав к операции «старения». Нагревание  насыщенного твердого раствора до температуры 315 ˚С  с выдержкой на этой температуре 2-3 часа вызывает осаждение упрочняющей фазы и придает сплаву высокую твердость.

Одним из важных свойств материала, используемого для опор скольжения, является устойчивость к нагреву.

В табл.1 приведено изменение механических свойств сплава БрБ2, содержащего 2% Ве, в зависимости от температуры и продолжительности нагрева. Перед нагревом образцы были подвергнуты старению при температуре 320°C в течение 2 часов

Таблица 1. Изменение механических свойств образцов сплава БрБ2 с повышением температуры и продолжительности выдержки при заданной температуре

№ 

Температура °C 

Продолжительность выдержки, час

Предел прочности, МПа

Условный предел текучести, 0,2% МПа

Удлинение, %

   1     

20

1

1265

1065

6.8

   2     

 

250

1

1350

1050

5.8

   3     

500

1260

1005

3.9

   4     

1000

1020

945

3.9

   5     

 

300

1

1178

940

2.0

   6     

500

1022

750

3.0

   7     

1000

971

730

4.0

   8     

400

1

795

416

7.0

   9     

500

532

300

16.

10  

1000

492

287

20

Вывод: Как видно из данных таблицы,  до 250°C механические свойства практически не меняются даже при выдержке в течение 1000 часов, что говорит о хорошей устойчивости  сплава БрБ2  к температурному воздействию.

Важнейшим из свойств подшипникового материала является износостойкость и антифрикционность.

Вследствие большой твердости, которую изделия из меднобериллиевых сплавов приобретают после старения, они обладают высоким сопротивлением износу при хороших антифрикционных свойствах. Коэффициент трения подвергнутого старению  сплава БрБ2 в паре с осевой железнодорожной сталью и смазкой веретенным маслом №2, полученный при испытании на машине Амслера, равен 0,05.

Хорошее скольжение обеспечивается наличием на поверхности изделий окисной пленки.

Кроме того, коэффициент термического расширения бронзы БрБ2 близок к инструментальным сталям, что также способствует надежной работе  этих материалов в одном узле.

Зарубежный опыт использования бериллиевой бронзы  в качестве материала для опор скольжения. Результаты испытаний.

Используемый за рубежом сплав Alloy 25 в состаренном состоянии достигает максимальной прочности  и твердости после обработки холодной пластической деформацией. Предельная прочность на разрыв может превышать 200 ksi (1290 МПа) при твердости 45 HRC.  Сплав Alloy 25 также проявляет исключительную устойчивость к релаксации напряжений в условиях повышенных температур.

Российский аналог Alloy 25 - сплав БрБ2, тождественен    Alloy 25 по химическому составу  и обладает механическими характеристиками, приведенными в табл.3

Таблица 3. Гарантируемые механические свойства полуфабрикатов из БрБ2

Марка

ГОСТ

Полуфабрикат

Состояние

Диаметр, мм

Механические свойства

δ,% 

s, МПа 

НВ

БрБ2

 

 

15835-70, 1789-70, 18175-78, 21482-76, 15834-77

 

 

Прутки тянутые

 

Мягкое (после закалки)

(5,0-40,0)

>25

392-590

100-150

Твердое (деформация после закалки)

(5,0-15,0) (15,0-40,0)

1,0 1,0

735-98 640-880

150 150

Состаренное из мягкого

(5,0-40,0)

2,0

1080

320

Состаренное из твердого

(5,0-15)

2,0

1170

340

Прутки прессованные

Прессованное

(42-100)

20

442

-

БрКмЦ3-1

18175-781628-784748-92

Прутки тянутые

Твердое

(13-41)

15

490

160

Инженерный центр компании Brush Wellman, обосновывая выбор материала  Alloy 25 (БрБ2), в таблицах 4-8 приводит экспериментальные данные испытаний на износостойкость, полученные по методике ASTM -G98 сообщества инженеров США.Отметим, что здесь и далее под сопротивлением  износу (износостойкостью) понимается стойкость в  условиях, когда трущиеся металлы начинают свариваться, «схватываться» под влиянием высокого давления, т.е. возникают условия для диффузионного взаимопроникновения частиц трущихся металлов.

Методика проведенных экспериментов заключалась в следующем: измерялся износ пары материалов в устройстве состоящим из неподвижного блока из испытуемого материала, в отверстие которого помещается и нагружается осевой нагрузкой цилиндрический диск, выполненный как из аналогичного, так и из другого контактирующего материала, причем последний   приводится во  вращение в условиях сухого трения.

В табл. 4 приведены данные по износостойкости  фрикционной пары Alloy 25 (БрБ2) в контакте с Alloy 25 (БрБ2), подвергнутой различным видам термообработки и деформационного упрочнения.

В табл. 5  приведены данные по износостойкости Alloy 25 (БрБ2) в контакте с коррозионно-стойкими сталями.

Таблица 4.  Износостойкость  Alloy 25 (БрБ2) в контакте с Alloy 25 (БрБ2)

Металлы в контакте

Пороговое значение  давления прижима трущихся материалов при испытании 

Термообработанный  сплав Alloy 25 

Условный предел текучести, s0.2% 

AT  в контакте с  AT

140 ksi (903 Мпа)

100 (645 МПа) +

HT  в контакте с  HT

150 ksi (968МПа)

100 (645 МПа) +

DST в контакте  с   DST

110 ksi (709 Мпа)

100 (645 МПа) +

AT -  закаленный и состаренный

HT -  Подвергнутый холодной деформации после закалки и состаренный

DST - Отожженный и состаренный  под нагрузкой 100 -110 ksi

 

+  (без следов износа)

Таблица 5.  Износостойкость  Alloy 25 (БрБ2) в контакте с коррозионно-стойкими сталями

Металлы в контакте c Alloy 25 (БрБ2) 

Пороговое значение  давления прижима трущихся материалов при испытании 

 Марка стали

Условный предел текучести, s0.2%

аустенитные стали

 303

45 ksi (290 МПа)

 40 (258 Мпа) +

 304

 55 ksi (355 МПа)

 30 (194 Мпа) +

 316

 44 ksi (284 МПа)

 30 (194 Мпа) +

ферритные и мартенситные стали

 416 (до 0,95 Cr, до 0,3 Mo)

 92 ksi (593 МПа)

 70 (452 Мпа)+

 440C

 79 ksi (510 МПа)

 50 (323 Мпа)+

никель-кобальтовые сплавы

 Nitronic 50 (аналог 03Х14Н7В)

 79 ksi (510 МПа)

 60 (387 Мпа)+

 Nitronic 60

 56 ksi (361 МПа)

 55 (355 Мпа)+

 Alloy 2205

 87 ksi (561 МПа)

 80 (516 Мпа) +

 15-5PH

 149 ksi (961 МПа)

 90 (581 Мпа) +

 17-4PH

 146 ksi (942 МПа)

 90 (581 Мпа) +

 Custom 455

 132 ksi (851 МПа)

 60 (387 Мпа) +

 Gall Tough

 6 ksi (38 МПа)

 50 (323 Мпа) +

 Сплав Alloy 25  в процессе испытания на износ при  давлении 145 ksi

 +  (без следов износа)


В табл. 6,  для сравнения с износостойкостью Alloy 25 (БрБ2),  приведены данные по износостойкости некоторых никель-кобальтовых сплавов, химический состав которых приведен в табл. 7

В табл. 8 для сравнения с износостойкостью Alloy 25 (БрБ2)  приведены данные по износостойкости кремниевых бонз типа БрКН1-3 и БрКМцЗ-1, применяемых обычно  в качестве антифрикционных втулок.

Таблица 6. Износостойкость  некоторых никель-кобальтовых сплавов

Металлы в контакте 

Пороговое значение  давления прижима трущихся материалов при испытании 

Марка сплава

Условный предел текучести, s0.2% 

Inconel 600  в контакте с Inconel 600

160 (1032 Мпа)

<2,5 (<16 Мпа) -

Inconel 625  в контакте с Inconel 625  

85 (548 Мпа)

<2,5(<16 Мпа)  -

Inconel 718  в контакте с  Inconel 718  

83 (535 Мпа)

<2,5(<16 Мпа)  -

Monel 400 в контакте с  Monel 400 

82 (529 Мпа)

<2.5(<16 Мпа)  -

Monel K500 в контакте с Monel K500 

115 (742 Мпа)

<10,0(<65 Мпа)  -

Nickel 200 в контакте с Nickel 200  

69 (445Мпа)

<0,3(<2 Мпа)  -

Waspaloy в контакте с  Waspaloy 

85 (548 Мпа)

<2,5(<16 Мпа)  -

MP35N  в контакте с MP35N (состаренный) 

280 (1806 МПа)

10(65 Мпа)  -

- (со следами износа)


Таблица 7. Химический состав некоторых никель-кобальтовых сплавов, приведенных в табл. 6

Марка сплава

Ni 

Cr 

Co

Mo 

Nb 

Al 

Ti 

Fe 

Mn 

Si

С

Прочие

Inconel 600

76,0

15,5

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

8,0

0,5

0,2

0,08

8,4

Inconel 625

61,0

21,5

0,0

9,0

3,6

0,2

0,2

2,5

0,2

0,2

0,05

8,4

Inconel 718

42,5

19,0

0,0

3,0

5,1

04

0,9

18,5

0,2

0,2

0,04

8,2

Таблица 8. Износостойкость кремниевых бронз, обычно применяемых в опорах скольжения 

Металлы в контакте  

Пороговое значение  давления прижима трущихся материалов при испытании 

Кремниевая бронза (200)  в контакте с кремниевой бронзой (200)

4 (26 Мпа) -

Кремниевая бронза (200) с аустенитной коррозионно-стойкой сталью 304 (140)

44 (284 Мпа) -

В скобках указана твердость по Бринеллю. Испытания проводились без смазки до появления следов износа

- (со следами износа)

Анализ  данных испытаний на износостойкость позволяет сделать следующие выводы:

 1. Пара бериллиевых бронз  Alloy 25 (БрБ2) - Alloy 25 (БрБ2) обладает наиболее высокими износостойкими свойствами по сравнению с остальными антифрикционными парами.

 2 Alloy 25 (БрБ2) демонстрирует хорошие износостойкие свойства в состаренном состоянии независимо от истории термической обработки и предшествующей обработки давлением.

 3. При трении в паре Alloy 25 (БрБ2) -  коррозионно-стойкая сталь износа не наблюдается при нагрузке до 0,8 предела текучести для большинства из рассмотренных материалов.

 4. Бериллиевая бронза  Alloy 25 (БрБ2) обладает существенно более высокими износостойкими свойствами по сравнению с кремнистыми бронзами (см. табл. 3,4 и табл. 7) при более высоких механических свойствах в состаренном состоянии (см. табл. 2)

Антифрикционные свойства бронзы БрБ2  можно проиллюстрировать следующей диаграммой (рис. 2)

diagr1

Рис. 2 Износостойкость (отсутствие следов износа)  сплава БрБ2 под нагрузкой в условиях контактного трения. 

Вывод: При трении в парах сплав БрБ2 по сплаву БрБ2, сплав БрБ2  по нержавеющей стали износа не наблюдается при нагрузках составляющих 0.7…0.9 от предела текучести сплава или нержавеющей стали (в зависимости от того каков предел текучести у нержавеющей стали). Указанные нагрузки в парах трения существенно превышают предельные нагрузки для большинства других сплавов, в том числе используемых в качестве подшипников скольжения.

И, наконец, третьим показателем, характеризующим надежность опор скольжения, является их коррозионная устойчивость. Так, например, опоры скольжения буровых долот или лопастных насосов, работающих на нефтяных месторождениях, должны выдерживать воздействие содержащихся в пластовых жидкостях взвешенных и коррозионных веществ при высоких давлениях и температурах.

По сопротивлению коррозии бинарные бериллиевые бронзы очень близки к оловянным и алюминиевым бронзам. Например, коррозионная стойкость БрБ2  в 3% растворе HNO3 почти одинакова со стойкостью бронз с 10-14% Sn   и алюминиевых бронз с 6-8% Al.  В 3% растворе HCl наблюдалось потеря только половина массы бериллиевой бронзы по сравнению с потерями оловянных бронз и примерно равные потери массы с алюминиевыми бронзами.

Бериллиевые бронзы показывают хорошую устойчивость в холодной пресной и морской воде, в большинстве кислотных и щелочных растворов.

В табл. 9 приведены данные о скорости коррозии БрБ2 в различных средах. 

Таблица 9. Скорость коррозии БрБ2 под действием различных реагентов,  мкм/год

После нагрева до 800°С и закалки

После нагрева до 800°С, закалки и отпуска

при температуре раствора

при температуре раствора

20°С

кипения

20°С

кипения

   1    

Аммиак                          25%

0,3

-

0,3

-

   2    

Аммиак со струей кислорода

10,5

-

12,5

-

   3    

Персульфат аммония       20%

700

-

1100

-

   4    

Хлористый аммоний         10%

0,11

2,6

-

-

   5    

Уксусная кислота
10%

0,07

1,6

-

 

50%

0,14

2,6

0,14

2,2

  6   

Раствор поваренной соли 10%

0,04

1,0

0,04

1,7

  7   

Едкий натр                      50%

-

2,26

-

0,16

  8   

Лимонная кислота            20%

0,04

0,04

0,006

1,2

9 Серная кислота               10% 0,08 3,1 0,08 3,4
10 Соляная кислота
10% 0,14 19 0,13