Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина
Скачать 2.54 Mb.
|
5. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ 5.1 ЛЁГКИЕ ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ К лёгким относят металлы с плотностью менее 5000 кг/м3. Наибольшее применение находят такие лёгкие металлы, как алюминий, магний, титан и сплавы на их основе. Достоинством лёгких сплавов является их высокая удельная прочность, представляющая собой отношение прочности к плотности материала. В сплавах цветных металлов принято следующее обозначение легирующих элементов: А – алюминий, Б – бериллий, Ж – железо, К – кремний, М – медь, Мг – магний, Мц – марганец, Мш – мышьяк, Н – никель, О – олово, С – свинец, Ф – фосфор, Х – хром, Ц – цинк. 5.1.1. Алюминий и его сплавы Алюминий - мономорфный парамагнитный металл серебристо-белого цвета с гранецентрированной кубической (ГЦК) решеткой, температура плавления 660°С, плотность 2700 кг/м3. Обладает высокой электро- и теплопроводностью, хорошо обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии, хорошо сваривается газовой и контактной сваркой, но плохо обрабатывается резанием. В зависимости от содержания примесей различают: алюминий особой чистоты А999 (99,999%А1); высокой чистоты А995 (99,995%Al), A99 (99,99%Al), A97 (99,97%Al), A95 (99,95%А1); технической чистоты А85, А8, А7, А5, АО (содержание примесей от 0,15 до 1%). Изделия и полуфабрикаты из технического алюминия маркируют АДО и АД1. В качестве примесей в алюминии присутствуют железо, кремний, медь, марганец, цинк. Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью вследствие образования на его поверхности тонкой прочной пленки оксида Аl2О3. Чем чище алюминий, тем выше его коррозионная стойкость. Технический алюминий из-за низкой прочности применяют для изготовления элементов конструкций и деталей, не несущих нагрузки, таких как трубопроводы, палубные надстройки морских и речных судов, кабели, конденсаторы, корпуса приборов, перегородки в комнатах, двери, рамы, посуда, цистерны для молока и т.д. Алюминий высокой чистоты предназначается для изготовления фольги, токопроводящих и кабельных изделий. Наибольшее же применение получили сплавы на основе алюминия. По способу производства полуфабрикатов и изделий сплавы можно классифицировать следующим образом: сплавы алюминия / \ деформируемые литейные спечённые / \ / \ / \ не упрочняемые упрочняемые Al-Si Al–Cu Al-Mg САС САП термической термической обработкой обработкой Деформируемые алюминиевые сплавы. Сплавы систем Аl-Мп и Al-Mg типа АМц (до 1,6%Мп), АМг2 (1,8-2,6%Mg ,до 0,6%Мп), АМгЗ, АМг4, АМг5, АМгб (5.8-6,8%Mg, до 0,8%Мп) не упрочняются термообработкой, их можно упрочнить нагартовкой. Они отличаются высокой пластичностью, хорошей свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью. Применяются для изготовления трубопроводов для масла и бензина, радиаторов тракторов и автомобилей, а также для заклепок, корпусов и мачт судов и т.п. К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термообработкой, относятся такие сплавы, как: А). Дуралюмины (Al-Cu-Mg-Mn). Типичным дуралюмином является Д1, но сейчас больше используют марки Д16, Д18, Д19 (числа обозначают порядковые номера). Дуралюмины характеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности. Они хорошо свариваются точечной сваркой и практически не свариваются плавлением из-за высокой склонности к трещинообразованию. Все дуралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием в закаленном и состаренном состоянии. Применяют для изготовления лопастей воздушных винтов, строительных конструкций (Д1), обшивки самолетов, кузовов грузовых автомобилей, буровых труб (Д16), заклепок (Д18), элементов конструкций самолетов, работающих при нагреве до 200-250°С (Д19). Б). Авиали (Al-Mg-Si). К ним относятся сплавы АВ, АД31, АДЗЗ, обладающие повышенной пластичностью и коррозионной стойкостью, они не склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением независимо от состояния материала. Наиболее прочный сплав АВ по коррозионной стойкости уступает сплавам АД31 и АДЗЗ. Сплав АВ применяют для деталей, при изготовлении которых требуется высокая пластичность в холодном и горячем состоянии (лопасти вертолетов, штамповые и кованые детали сложной конфигурации). Сплав АД31 применяется для деталей невысокой прочности, от которых требуется хорошая коррозионная стойкость и декоративный вид. Его используют для отделки кабин самолетов и вертолетов, а также в автомобильной, легкой и мебельной промышленности. Сплав АДЗЗ применяется для деталей средней прочности, обладающих коррозионной стойкостью во влажной атмосфере и морской воде (лопасти вертолётов, барабаны колёс гидросамолётов) В). Сплавы для ковки и штамповки (Al-Mg-Si-Cu-Mn). Обладают высокой пластичностью, хорошо обрабатываются резанием, но склонны к коррозии под напряжением. Детали следует анодировать или защищать лакокрасочным покрытием. Применяются для изготовления подмоторных рам, крепежа (АК6), поясов лонжеронов, лопастей винтов вертолетов, бандажей вагонов (АК8). Г). Высокопрочные сплавы (Al-Zn-Cu-Mg). К ним относятся сплавы марок В93, В95, В96. Они отличаются высоким пределом прочности 550-70С МПа, но меньшей пластичностью, чем дуралюмины. Они хорошо обрабатываются резанием и свариваются точечной сваркой. Применяются в самолетостроении для нагруженных конструкций, работающих длительное время при температурах 100-120°С (обшивка, шпангоуты, лонжероны), для силовых каркасов строительных сооружений и др. Д). Жаропрочные сплавы (Al-Cu-Mg-Si с добавлением, Fe, Ni, Ti). Эти сплавы используются для изготовления деталей, работающих при температурах до ЗОО°С (поршни, головки цилиндров, лопатки и диски осевых компрессоров турбореактивных двигателей; обшивка сверхзвуковых самолетов и т.п.). К ним относятся сплавы марок Д20, АК4-1. Литейные алюминиевые сплавы Для изготовления фасонных деталей применяют литейные алюминиевые сплавы, обладающие высокой жидкотекучестью и малой усадкой в сочетании с хорошими механическими свойствами и коррозионной стойкостью. Многие отливки из алюминиевых сплавов подвергают термической обработке. Маркируют литейные алюминиевые сплавы буквами АЛ и числом, обозначающим порядковый номер (например, АЛ2, АЛ4, АЛ19). А). Сплавы системы Al-Si (силумины). Эти сплавы отличаются высокими литейными свойствами , а отливки – большой плотностью. Наиболее распространен сплав АЛ2, содержащий 10-13% Si, обладающий высокой коррозионной стойкостью и не упрочняемый термообработкой. Легированные силумины (АЛ4, АЛ9) подвергаются термообработке. Сплав АЛ2 рекомендуется для изготовления герметичных деталей, а сплавы АЛ4 и АЛ9 применяются для средних и крупных литых деталей ответственного назначения: корпусов компрессоров, картеров двигателей внутреннего сгорания и т.п. Б). Сплавы системы Al-Cu. Эти сплавы (АЛ7, АЛ19) после термообработки имеют высокие механические свойства и хорошо обрабатываются резанием. Литейные свойства у них хуже, коррозионная стойкость тоже, поэтому отливки обычно анодируют. Сплав АЛ7 используют для отливки небольших деталей простой формы (арматура, кронштейн и т.п.). Сплав АЛ19 предназначен для крупногабаритных отливок, а также для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях статических и ударных нагрузок при температурах до 300°С. В). Сплавы системы Al-Mg. Сплавы этой системы (АЛ8, АЛ27) имеют низкие литейные свойства, но отличаются хорошей коррозионной стойкостью, высокими механическими свойствами и обрабатываемостью резанием. Они применяются для отливок, работающих во влажной атмосфере, например, судостроении и авиации. Добавка к сплавам до 1,5% Si (АЛ13, АЛ22) улучшает литейные свойства. Эти сплавы также применяют в судостроении и авиации. Спечённые алюминиевые сплавы. Методами порошковой металлургии получают спечённые алюминиевые сплавы (САС) и спечённые алюминиевые пудры (САП). А). Спечённые алюминиевые сплавы. Спечённые алюминиевые сплавы (САС-1, САС-2 и др.) получают распылением жидких сплавов при высоких скоростях охлаждения. К ним относятся сплавы системы Al-Si-Ni, a также сплавы марок Д16П, АК4П. В структуре САС содержатся мелкие включения кремния и интерметаллиды. Механические свойства этих сплавов определяются формой и размерами частиц. Используются они, в основном, в приборостроении как материалы с низким коэффициентом линейного расширения. Б). Спечённые алюминиевые пудры. САП состоят из алюминия марки А97П и дисперсных чешуек оксида алюминия. Частицы AI2O3 тормозят движение дислокаций и тем самым упрочняют сплав. Алюминиевый порошок получают распылением металла с последующим измельчением в шаровых мельницах до размера около 1 мкм в присутствии кислорода. С увеличением длительности помола пудра становится мельче, и в ней повышается содержание оксида алюминия. Дальнейшая технология производства изделий и полуфабрикатов из САП включает холодное прессование, предварительное спекание, горячее прессование, прокатку или выдавливание спечённой алюминиевой заготовки в форме готовых изделий, которые можно подвергать дополнительной термической обработке. Содержание Аl2О3 колеблется от 6% до 23%. Различают САП-1 (6-9%А12О3), САП-2 (9-13%), САП-3 (13-18%), САП-4 (18-23%). С увеличением объемной концентрации А12О3 возрастает прочность сплавов. САП обладают высокой жаропрочностью, превосходящей деформируемые алюминиевые сплавы. Применяют их в авиационной технике для изготовления деталей с высокой удельной прочностью и коррозионной стойкостью, работающих при температурах З00-500°С. Из них также изготавливают штоки поршней, лопатки компрессоров, оболочки тепловыделяющих элементов и трубы теплообменников. 5.1.2. Магний и его сплавы Магний - щелочноземельный мономорфный парамагнитный металл серебристо-белого цвета, кристаллизующийся в гексагональной плотноупакованной (ГПУ) решетке, температура плавления 651оС, плотность 1740 кг/м3. Прочностные свойства магния в 1,5 раза меньше, чем у алюминия, но значения их удельной прочности близки. Присутствующие в магнии примеси железа, кремния, меди, никеля резко снижают его коррозионную стойкость. В промышленности используют следующие марки магния: Мг96 (99,96%Mg), Мг95 (99,95%Mg), Мг90 (99,90%Mg). В настоящее время в России освоено производство магния повышенной (99,99%Mg) и высокой (99,999% Mg) чистоты, а также выпуск гранулированного магния. Магний химически активный металл, легко окисляется на воздухе, а при температуре выше 623°С воспламеняется. Порошок магния самовоспламеняется на воздухе при комнатной температуре и излучает ослепительно яркий свет. Из-за низких механических свойств чистый магний как конструкционный материал практически не применяется. Его используют в химической промышленности, в металлургии в качестве раскислителя и модификатора при производстве высокопрочного чугуна, в пиротехнике. Сплавы магния отличаются малой плотностью, высокой удельной прочностью, хорошо поглощают вибрации. Удельная вибрационная прочность магниевых сплавов с учетом демпфирующей способности почти в 100 раз больше, чем у дуралюмина, и в 20 раз больше, чем у легированной стали. Магниевые сплавы обладают хорошей обрабатываемостью резанием. При механической обработке этих сплавов допускается скорость резанья в 7 раз выше, чем для сталей и в 2 раза выше, чем для алюминиевых сплавов. Магниевые сплавы немагнитны и не дают искры при ударах и трении. Большую выгоду дает применение магниевых сплавов в деталях, работающих на продольный или поперечный изгиб. По удельной жесткости при изгибе и кручении магниевые сплавы превышают алюминиевые на 20% и сталь на 50%. Магниевые сплавы в горячем состоянии хорошо прессуются, дуются и прокатываются. К недостаткам магниевых сплавов можно отнести низкий модуль упругости и низкую коррозионную стойкость. По способу производства полуфабрикатов и изделий магниевые сплавы подразделяются на деформируемые, предназначенные для обработки давлением, и литейные – для получения фасонных отливок. Деформируемые магниевые сплавы Эти сплавы маркируют буквами МА и ставят порядковый номер сплава, например, MA1, MA8, МА12 и т.п. Их изготавливают в виде горячекатаных прутков, полос, профилей, а также поковок и штамповых заготовок. В сплавах МА1 и МА8 основным легирующим элементом является марганец. Термической обработкой эти сплавы не упрочняются, но обладают хорошей коррозионной стойкостью и свариваемостью. Введение в сплав МА8 церия приводит к измельчению зерна, повышает механические свойства и улучшает деформацию в холодном состоянии. Сплавы МА2-1 и МА5, относящиеся к системе, Mg-Al-Zn-Zr, обладают достаточно высокими механическими свойствами, хорошей свариваемостью, но склонны к коррозии под напряжением. Сплав МА14 системы Mg-Zn-Zr относится к высокопрочным магниевым сплавам. Цирконий измельчает зерно, повышает прочность и предел текучести, способствует коррозионной стойкости. К недостаткам сплава относится, склонность к образованию трещин при горячей деформации, невысокая свариваемость. В сплаве МА12 основным легирующим элементом является неодим, он обеспечивает жаропрочность до З00°С этого сплава. Разработанные в последние годы сплавы системы Mg-Li (MAI8, МА21) являются сверхлегкими сплавами (плотность 1300-1600 кг/м3). Эти сплавы обладают высокой технологической пластичностью, удовлетворительной коррозионной стойкостью. Литейные магниевые сплавы. Эти сплавы, в отличие от деформируемых, маркируют буквами МЛ (например: МЛ5, МЛ 12 и т.п.). Для них характерна грубозернистая структура и, соответственно, более низкие, чем у деформируемых сплавов, механические свойства. Механические свойства литейных сплавов повышают различными способами: перегревом и модифицированием расплава, гомогенизацией слитков, повышением степени чистоты сплавов. Наиболее распространенными являются сплавы системы Mg-Al-Zn (МЛ5 и МЛб). Они обладают малой линейной усадкой, хорошей жидкотекучестью. Из них изготавливают сложные крупногабаритные отливки, применяемые в самолетостроении (корпуса приборов, насосы, коробки передач), в ракетной технике (корпуса ракет, обтекатели), в автомобилестроении (корпуса, колеса). Сплав системы Mg-Zn-Zr (МЛ12) отличается более высокими механическими и технологическими свойствами, большей коррозионной стойкостью. Из этого сплава получают отливки деталей, требующих высокой герметичности и прочности в условиях динамических нагрузок. Сплав системы Mg-Nd-Zr (МЛ10) отличается высокой жаропрочностью и применяется для отливок, работающих при температуре до 300°С. 5.1.3. Титан и его сплавы Титан - полиморфный парамагнитный металл серебристо-серого цвета. До 882°С титан имеет гексагональную плотноупакованную решетку с плотностью 4505 кг/м3 (Tiα), выше 882°С решетка становится объемно-центрированной кубической с плотностью 4320 кг/м3 (Tiβ). При 1668°С титан плавится. Титан отличается высокой коррозионной стойкостью, особенно в морской воде, из-за образующейся на поверхности прочной и плотной оксидной пленки ТiO2. Механические свойства титана зависят от содержания таких примесей как водород, углерод, азот и кислород, образующих с титаном твердые растворы внедрения, а также гидриды, карбиды, нитриды и оксиды. Небольшие количества кислорода, азота, углерода повышают твердость и прочность, но при этом значительно уменьшаются пластичность, коррозионная стойкость, свариваемость. Содержание этих примесей не должно превышать 0,02-0,06%. Особенно вреден водород, охрупчивающий титан, содержание его не должно превышать 0,012%. Технический титан выпускается следующих марок: ВТ1-00 (99,53%Ti), BT1-0 (99,46% Ti), BT1-1 (99,2%Ti). Технический титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, но плохо обрабатывается резанием и обладает низкими антифрикционными свойствами. Титан применяется в ракетной и авиационной технике, в холодильной и криогенной технике (пластичен при низких температурах), в пищевой промышленности, в медицине (биологически инертен). Сплавы на основе титана находят значительно большее применение, чем технический титан. Их применяют там, где главную роль играют небольшая плотность, высокая удельная прочность, теплостойкость и хорошая сопротивляемость коррозии. Титановые сплавы применяют в авиационной и ракетной технике, в химическом машиностроении. Деформируемые титановые сплавы. Деформируемый сплав системы Ti-Al марки ВТ5 хорошо обрабатывается давлением в горячем состоянии и сваривается, обладает высокой коррозионной стойкостью, но склонен к водородной хрупкости. Дополнительное легирование оловом (ВТ5-1) улучшает технологические и механические свойства сплава. Сплавы имеют стабильные механические свойства вплоть до 450-500°С. Их поставляют в виде прутков, поковок, труб, сортового проката, проволоки. Сплав ВТЗ-1 относится к системе Ti-Al-Cr-Mo-Fe-Si и является одним из наиболее освоенных в производстве сплавов. Это жаропрочный сплав, предназначенный для длительной работы при 400-450°С. Из него изготовляют прутки, профили, плиты, поковки. Сплав ВТ15 системы Ti-Al-Mo-Cr обладает высокой пластичностью, хорошо обрабатывается давлением в холодном состоянии. Сплав ОТ4 системы Ti-Al-Mo тоже хорошо обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии, сваривается всеми видами сварки, но склонен к водородной хрупкости. Сплав ВТ6 (Ti-Al-V) обладает хорошими механическими и технологическими свойствами, а сплав ВТ14 (Ti-Al-V-Мо) рекомендуется применять для изготовления тяжелонагру-женных деталей. Литейные титановые сплавы. Литейные титановые сплавы (ВТ5Л, ВТЗ-1Л, ВТ14Л и др.) по химическому составу практически совпадают с аналогичными деформируемыми. Из этих сплавов благодаря их высокой жидкотекучести, незначительной линейной усадке и малой склонности к образованию горячих трещин получают качественные фасонное отливки. Однако склонность титана и его сплавов к активному взаимодействию с газами и формовочными материалами заставляет проводить плавку и разливку в защитной атмосфере или вакууме. 5.2. ТЯЖЁЛЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ 5.2.1. Медь и её сплавы Медь - мономорфный парамагнитный металл красно-розового цвета с гранецентрированной кубической решеткой. Температура плавления 1083°С, плотность 8960 кг/м3. Медь очень хорошо проводит тепло и электрический ток, уступая в этом только серебру. Ее принято считать эталоном электропроводности по отношению к другим металлам. Если электропроводность меди принять за 100%, то у алюминия, магния и железа она будет составлять 60%, 40% и 17% соответственно. Примеси существенно снижают электропроводность меди. По степени очистки различают следующие марки меди: особо чистая (после электронно-лучевой плавки) МЭ (99,995% Сu), высокой чистоты М00 (99,99% Сu), М0 (99,95% Сu), технической чистоты Ml (99,9% Сu), М2 ( 99,7% Сu), МЗ (99,5% Сu), М4 (99,0% Сu). В сухом воздухе медь почти не изменяется, так как образующаяся на ее поверхности тончайшая пленка оксидов (придающая меди более темный цвет) служит хорошей защитой от дальнейшего окисления, но в присутствии влаги и диоксида углерода поверхность меди покрывается зеленоватым налетом гидроксокарбоната меди (СuOH)2СО3. Около половины производимой меди используется в электро- и радиотехнике. Остальная медь идет на производство сплавов и различной промышленной аппаратуры: котлы, перегонные кубы и т.п. Сплавы меди коррозионностойки, обладают хорошими антифрикционными, технологическими и механическими свойствами и широко используются в качестве конструкционных материалов. Сплавы меди / \ латуни бронзы медноникелевые / \ / \ деформи- литейные деформи- литейные деформируемые руемые руемые / \ коррозионно- электро- стойкие технические Латуни. Латунями называют сплавы на основе меди, основным легирующим компонентом которых является цинк. По сравнению с медью они обладают более высокой прочностью, упругостью, лучше обрабатываются резанием. Это наиболее дешевые и распространенные в машиностроении сплавы меди. Различают двойные или простые латуни, содержащие только медь и цинк, и многокомпонентные или специальные латуни, дополнительно легированные другими элементами. По технологическим признакам различают деформируемые и литейные латуни. Все латуни принято обозначать буквой Л в начале марки. В двойных латунях после Л ставится двузначное число, указывающее среднее содержание меди в процентах, количество цинка определяется по разности от 100%, например, Л85 – латунь, содержащая 85% меди и 15% цинка. Двойные латуни, содержащие до 14% цинка, называют также томпаком, а латуни, содержащие 14-20% цинка, – полутомпаком. Чем больше в латуни цинка, тем она дешевле. Все двойные латуни обладают достаточной прочностью и отлично обрабатываются давлением, как в горячем, так и в холодном состоянии. Латунь Л96 отличается высокой коррозионной стойкостью, ее применяют для изготовления радиаторных, конденсаторных и капиллярных трубок. Латунь Л90 хорошо сваривается со сталью при совместной прокатке, что успешно используется при изготовлении биметаллических пластин, также она применяется для изготовления украшений и фурнитуры, т.к. по цвету похожа на золото. Из латуни Л85 изготавливают гибкие шланги, детали холодильного оборудования, конденсаторные трубки. Латунь Л80 идет на изготовление проволочных сеток в целлюлозно-бумажной и шиферной промышленности. Латунь Л70 преимущественно применяется для химической аппаратуры. Из латуней Л68 и Л63 изготавливают полосы, ленты, листы, прутки, трубы, проволоку, фольгу и профили различных размеров, используемые для крепежных изделий, деталей автомобилей и конденсаторных труб. Латунь Л60 устойчива к общей коррозии и применяется для изготовления толстостенных патрубков, шайб, деталей машин. Многокомпонентные деформируемые латуни маркируются следующим образом: после буквы Л, обозначающей латуни, ставятся буквы легирующих элементов, затем указывается количество меди в процентах и через тире количество соответствующих легирующих элементов; количество цинка определяется по разности от 100%. Например: марка ЛАН59-3-2 расшифровывается так: деформируемая латунь, содержащая 59% меди, 3% алюминия, 2% никеля, остальное (36%) цинк. .Алюминиевые латуни обладают повышенными механическими свойствами и коррозионной стойкостью. Латуни ЛАН59-3-2 применяется в морском судостроении, в электрических машинах и в химическом машиностроении для прочных и химически стойких изделий, работающих при комнатной температуре. Латунь ЛА77-2 (77%Сu, 2%А1, 21%Zn) устойчива к ударной коррозии и применяется в морском судостроении для изготовления конденсаторных труб. Латунь ЛА85-0,5 (85%Сu, 0,5%А1, 14,5%Zn) отличается высокой коррозионной, стойкостью и служит заменителем золота при изготовлении знаков отличия, фурнитуры и украшений. Из латуни ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 (75%Сu, 2%А1, 2,5%Ni, 0,5%Si, 0,5%Mn, 19,5%Zn) изготавливают цельнотянутые манометрические трубки и пружины. Из железомарганцевой латуни ЛЖМц59-1-1 (59%Сu, 1%Fe, 1%Mn, 39%Zn), обладающей повышенной коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и морской воде, а также хорошими антифрикционными свойствами, изготавливают детали для авиации, морского флота и вкладыши для подшипников. Никелевая латунь ЛН65-5 (65%Сu, 5%Ni, 30%Zn) обладает повышенными механическими и антикоррозионными свойствами, обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии. Кроме различных видов проката из нее изготавливают манометрические и конденсаторные трубки в морском судостроении, сетки для бумажной промышленности. Марганцевые латуни кроме хороших механических и технологических свойств обладают высокой коррозионной стойкостью в морской воде, хлоридах и перегретом паре. Латуни ЛМц58-2 и ЛМцА57-3-1 (57%Сu, 3%Мп, 1%А1, 39%Zn) применяют в судостроении, а также для изготовления крепежных изделий и арматуры. Оловянные латуни хорошо обрабатываются давлением, обладают высокой коррозионной стойкостью в пресной и морской воде. Из латуней Л090-1, Л070-1, Л062-1, Л060-1, ЛОМш70-1-0,05 (70%Сu, 1%Sn, 0,05%As, остальное Zn) изготавливают конденсаторные трубки, теплотехническую аппаратуру и детали морского судостроения. Свинцовые латуни отлично обрабатываются резанием и обладают высокими антифрикционными свойствами. Латуни ЛС74-3, ЛС63-3, ЛС64-2 применяют в часовой и автотракторной промышленности, латунь ЛС64-2 используют также в типографском деле. Латуни ЛС60-1, ЛС59-1 применяют для изготовления крепежных изделий, зубчатых колес, втулок. Кремнистая латунь ЛК80-3 обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии и применяется для изготовления коррозионностойких деталей машин. В литейных латунях среднее содержание легирующих компонентов в процентах ставится сразу после буквы, обозначающей компонент, а содержание меди определяется по разности от 100%. Например, латунь ЛЦ16К4 содержит 14% цинка, 4% кремния и 80% меди. Литейные латуни обладают хорошей жидкотекучестью, мало склонны к ликвации и обладают хорошими антифрикционными свойствами. Латуни, предназначенные для фасонного литья, содержат большое количество специальных присадок, улучшающих их литейные свойства. Эти латуни отличаются и лучшей коррозионной стойкостью. Латунь ЛЦ16К4 используется для изготовления деталей, работающих в морской воде. Из латуни ЛЦ23А6ЖЗМц2 (23%Zn, 6%А1, 3%Fe, 2%Mn, 66%Сu) льют гайки и массивные червячные винты, работающие в тяжелых условиях. Бронзы. Бронзами: называют сплавы меди со всеми элементами, кроме цинка и никеля (цинк и никель могут входить в незначительных количествах). Бронзы по сравнению с латунью облагают лучшими механическими, антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью. По технологическому признаку бронзы делятся на деформируемые и литейные. Деформируемые бронзы хорошо поддаются обработке давлением, а литейные бронзы предназначены для фасонных отливок. Деформируемые бронзы маркируют буквами Бр, затем ставятся буквы, обозначающие легирующие элементы, после через тире проставляются их количества в процентах; содержание меди определяется по разнице от 100%. Например, марка БрОЦС4-4-4 обозначает деформируемую бронзу, содержащую 4% олова, 4% цинка, 4% свинца, 88% меди. Оловянные бронзы, в которых основным легирующим элементом является олово, обладают высокими механическими свойствами. С увеличением содержания олова возрастают твердость и прочность сплавов, но снижается пластичность. Оловянные бронзы слабо чувствительны к перегреву и газам, свариваются и паяются, не дают искры при ударах, не магнитны, морозостойки и обладают хорошими антифрикционными свойствами. Добавки фосфора к оловянным бронзам значительно улучшают их механические и антифрикционные свойства, но при содержании фосфора выше 0,5% бронзы охрупчиваются, особенно при горячей прокатке. Бронзы БрОФ8-0,3 (8%Sn, 0,3%Р, 91,7%Сu) и БрОФб,5-0,4 применяют для изготовления сеток в целлюлозно-бумажной промышленности; бронза БрОФ6,5-0,15 применяется для изготовления лент, полос, прутков, деталей подшипников, биметаллических изделий; бронза БрОФ7-0,2 идет на изготовление прутков, шестерен, зубчатых колес, втулок и прокладок; бронза БрОФ4-0,25 используется для трубок контрольно-измерительных приборов, для манометрических пружин. Добавка цинка к оловянным бронзам почти не меняет механически свойств, но значительно улучшает технологические. Бронза БрОЦ4-3 используется для изготовления лент, полос, прутков, применяемых в электротехнике, а также для токоведущих пружин, контактов, штепсельных разъемов, в химической промышленности. Добавка свинца значительно повышает антифрикционные свойства, и обрабатываемость резанием, но снижает механические свойства. Бронзы БрОЦС4-4-2,5 и БрОЦС4-4-4 применяются для изготовления втулок и подшипников в автомобильной промышленности. Бериллиевая бронза БрБ2, содержащая 2%Be и 98%Сu, обладает высокими механическими свойствами, износостойкостью, коррозионной стойкостью, повышенным сопротивлением усталости. Применяется для ответственных деталей авиационных приборов (мембраны, пружины); для изготовления инструментов, работающих во взрывоопасных условиях, т.к. не дают искры при ударе. Изделия из бериллиевой бронзы внешне похожи на золотые, чем иногда пользуются мошенники. Алюминиевые бронзы БрА5, БрА7, БрАЮ отличаются высокой прочностью и пластичностью. Они хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии, морозостойкие, не дают искры при ударе, по коррозионной стойкости превосходят латуни. Недостатком является то, что они плохо поддаются пайке и неустойчивы в условиях перегретого пара. Предназначены для деталей, работающих в морской среде. Железо значительно улучшает механические свойства алюминиевых бронз, способствуя измельчению зерна. Бронза БрАЖ9-4 применяется для изготовления шестерен, гаек нажимных винтов, втулок. Никель повышает механические свойства, жаростойкость и коррозионную стойкость алюминиевых бронз, а также антифрикционные свойства и устойчивость при низких температурах. Из бронзы марки БрАЖН10-4-4 изготавливают направляющие втулки, клапаны, шестерни и другие детали ответственного назначения, используемые в авиационной промышленности. Марганец в алюминиевых бронзах повышает технологические свойства и коррозионную стойкость. Эти бронзы хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии. Бронзы БрАМц9-2 и БрАЖМц10-3-1,5 применяются для изготовления червячных винтов, шестерен, втулок, в морском судостроении для деталей, работающих при температуре до 250°С. Кремниевые бронзы обычно содержат никель (БрКН1-3) или марганец (БрКМцЗ-1). Они отличаются высокими механическими и антифрикционными свойствами. Кремниевые бронзы хорошо паяются, обрабатываются давлением при низких и высоких температурах, они не магнитны и не дают искры при ударе. Применяются для изготовления пружин, подшипников, в морском судостроении. В литейных бронзах, так же как и в литейных латунях, среднее содержание легирующего компонента и процентах ставится сразу после буквы, обозначающей этот компонент, а содержание меди находится по разности от 100%. Например, бронза БрОЗЦ12С5 содержит 3% олова, 12% цинка, 5% свинца и 80% меди. Наибольшее применение находят оловянные литейные бронзы для литья деталей сложной формы. Хотя жидкотекучесть оловянных литейных бронз и ниже, чем у других бронз, но они имеют малую объемную усадку. Бронзы БрОЗЦ12С5 и БрОЗЦ7С5Н применяются для литья антифрикционных деталей, а также для арматуры, работающей в воде и водяном паре; бронза БрО8С12 используется для ответственных подшипников, работающих при высоких давлениях; бронзы БрО5С25 и БрО1С22 идут на изготовление подшипников и втулок, работающих при малых нагрузках и больших скоростях. Литейные свойства алюминиевых бронз (БрА10ЖЗМц2, БрА11ЖбНб и др.) ниже, чем у оловянных, но они обеспечивают высокую плотность отливки, характеризуются высокой прочностью, хорошими антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью. Они применяются для изготовления деталей, работающих в особо тяжелых условиях (зубчатые колеса, втулки, клапаны, шестерни для мощных кранов и турбин; подшипники, работающие при высоких давлениях и ударных нагрузках). Медноникелевые сплавы. К медноникелевым сплавам относятся сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является никель. Добавка никеля к меди значительно повышает ее механические свойства и коррозионную стойкость. Медноникелевые сплавы по назначению условно подразделяются на 2 группы: коррозионностойкие и электротехнические. Маркируются медноникелевые сплавы буквой М, после нее следуют буквенные обозначения легирующих элементов, а затем через тире указывают числовые значения соответствующих легирующих элементов в процентах, содержание меди находят по разности от 100%. Например, сплав марки МНЦ15-20 содержит 15% никеля, 20% цинка и 65% меди. К коррозионностойким сплавам относятся мельхиоры, нейзильберы и куниали. В качестве дополнительно легирующих элементов используются цинк, алюминий, марганец, железо, свинец. Мельхиоры обладают высокой коррозионной стойкостью в различных средах: пресной и морской воде, органических кислотах, растворах солей. Добавки железа и марганца увеличивают стойкость против ударной коррозии. Мельхиоры хорошо обрабатываются давлением в холодном и горячем состояниях. Мельхиоры МН19, МНЖМцЗО-1-1 применяются в морском судостроении (конденсаторные трубы и термостаты), для изготовления медицинского инструмента, художественных изделий, посуды, в химической промышленности. Сплавы на основе меди, в которых основными легирующими элементами являются никель и цинк, называются нейзильберами. Легирование цинком приводит к повышению механических свойств медноникелевых сплавов, приданию им красивого серебристого цвета и удешевлению. Нейзильберы не окисляются на воздухе, устойчивы в органических кислотах и растворах солей, отличаются хорошими упругими свойствами, обрабатываются давлением в холодном и горячем состояниях. Для улучшения обработки резанием добавляют небольшое количество свинца. Нейзильбер МНЦ15-20 используется для изготовления деталей приборов, применяемых в электротехнике, радиотехнике, медицине. Свинцовый нейзильбер марки МНЦС16-29-1,8 применяется для деталей часовой промышленности. Сплавы системы Cu-Ni-Al называют куниалями. Эти сплавы отличаются высокими механическими свойствами, коррозионной стойкостью, хорошо обрабатываются давлением в горячем состоянии. Куниаль А марки МНА13-3 используется для изготовления изделий повышенной прочности, из куниаля Б марки МНА6-1,5 изготавливают пружины ответственного назначения, изделия электротехнической промышленности. К электротехническим сплавам относятся манганин МНМцЗ-12, константан МНМц40-1,5, копель МНМц43-0,5. Основные требования к ним: низкий температурный коэффициент электрического сопротивления, низкая термоэлектродвижущая сила в паре с медью, высокая стабильность электросопротивления во времени. Применяются для изготовления термопар, катушек сопротивления, шунтов, обмоток потенциометров. 5.2.2. Никель и его сплавы Никель - мономорфный ферромагнитный металл серебристого с желтоватым оттенком цвета с гранецентрированной кубической решеткой. Температура плавления 1455°С, плотность 8940 кг/м3, температура точки Кюри 358°С. Никель очень тверд, хорошо полируется, характеризуется высокой коррозионной стойкостью (устойчив в атмосфере, в воде, в щелоках и в ряде кислот). Химическая стойкость никеля обусловлена склонностью к образованию на поверхности оксидных пленок, хорошо защищающих от дальнейшего воздействия окружающей среды. Никель используется для покрытия других металлов, мелко раздробленный никель применяется в качестве катализатора при многих химических процессах. Но основная масса никеля идет на производство различных сплавов с железом, медью, хромом и другими металлами. Сплавы на основе никеля можно разделить на жаропрочные, магнитные и сплавы с особыми свойствами. К важнейшим жаропрочным сплавам никеля относятся нимоник, инконель, хастеллой. В состав этих сплавов входят более 60% никеля, 15-20% хрома и .другие металлы. Например, нимоник ХН77ТЮ содержит 77%Ni, 19-22%Сг, 2,3-2,7%Ti, 0,55-0,95%А1. Жаропрочные сплавы никеля используются в современных турбинах и реактивных двигателях, работающих при температурах 850-900°С. К магнитным относятся сплавы никеля с железом, называемые пермаллоями. Они содержат от 45 до 80% никеля, а также добавки хрома, кремния, молибдена, которые, повышая электросопротивление, уменьшают потери на вихревые токи. Эти сплавы обладают очень высокой магнитной проницаемостью. Наиболее высокие свойства имеет пермаллой марки 79НМА (78,5-80%Ni, 3,8-4,1%Mo, остальное железо), После специальной термической обработки (отжиг при 1100-1250°С в атмосфере водорода с медленным охлаждением в магнитном поле) он обладает высокой начальной магнитной проницаемостью, что обуславливает его интенсивную намагничиваемость даже в слабых полях. Пермаллои применяют в аппаратуре, работающей в слабых полях (радио, телефон). К сплавам никеля с особыми свойствами относятся монель-металл, алюмель, хромель, нихром, ферронихром, инвар, платинит, нитинол и др. Монель-металл НМЖМц28-2,5-1,5 (68%Ni+Co, 28%Сu, 2,5%Fe, 1,5%Мп) широко используется в химическом аппаратостроении, т.к. по механическим свойствам он превосходит никель, а по коррозионной стойкости почти не уступает ему. Алюмель НАМцК2-2-1 (95%Ni, 2%Al, 2%Мп, 1%Si), хромель Х9Н91 (91%Ni, 9%Сг), нихром Х20Н80, ферронихром Х15Н60 (60%Ni, 25%Fe, 15%Сг) относятся к сплавам с высоким электросопротивлением. Алюмель и хромель используются для изготовления термопар. Хромель-алюмелевая термопара по сравнению с другими термопарами из неблагородных металлов обладает большей стойкостью к окислению и пригодна для измерения температур от -150 до 1100°С. Продолжительность службы хромель-алюмелевой термопары из проволок 3,3 мм на воздухе достигает 1000 часов при 1050°С. Нихром и ферронихром, в котором для удешевления и улучшения технологических свойств часть никеля заменена на железо, применяются для нагревателей электропечей, бытовых приборов, а также в качестве резисторов, терморезисторов и тензодатчиков. Инвар 36Н (36%Ni и 64%Fe) и платинит Н48 (48%Ni и 52%Fe) относятся к сплавам с заданным температурным коэффициентом линейного расширения. Инвар практически не расширяется при нагревании до 100°С и применяется в радиотехнике и химическом машиностроении. Платинит имеет такой же коэффициент термического расширения, как стекло и платина, его применяют для замены платины при впаивании в электролампы. Нитинол, сплав на основе соединения NiTi (~55%Ni), относится к сплавам с эффектом «памяти формы». Эффектом «памяти формы» называется способность сплавов, пластически деформированных в интервале температур мартенситного превращения, восстанавливать при нагреве исходную форму. Нагрев приводит к восстановлению кристаллов исходной высокотемпературной фазы и устраняет пластическую деформацию. Эффект «памяти формы» у нитинола может повторяться в течение многих тысяч циклов. Нитинол обладает высокой прочностью, пластичностью, коррозионной и кавитационной стойкостью, демпфирующей способностью (хорошо поглощает шум и вибрацию) Его применяют как магнитный высоко-демпфирующий материал во многих ответственных конструкциях. Имеются данные, что из нитинола изготавливают антенны космических спутников. Антенна скручивается в маленький бунт, а после запуска в космос восстанавливает свою первоначальную форму при нагреве выше 100°С. Нитинол широко используется в автоматических прерывателях тока, запоминающих устройствах, в температурно-чувствительных датчиках. |
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина 2008 г И история русского литературного языка [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины/ Сост. Е. В. Белогородцева, Бийский пед гос... | | Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина Д история зарубежной литературы Х1Х века. Реализм.: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: М. А. Ковалева; Бийский пед... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина Д пп. Ф. 12 История русской литературы. Древнерусская литература.: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: М. А. Ковалева;... | | Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина П психология развития и возрастная психология [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Т. А. Гусева; Бийский пед... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Гиревой спорт [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: А. В. Золов; Бийский пед гос ун-т им. В. М. Шукшина. Бийск:... | | Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д дисциплина [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: В. А. Бурчаков; Бийский пед гос ун-т им. В. М. Шукшина. –... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д дисциплина [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: В. А. Бурчаков; Бийский пед гос ун-т им. В. М. Шукшина. –... | | Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д дисциплина [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: В. А. Бурчаков; Бийский пед гос ун-т им. В. М. Шукшина. –... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д дисциплина [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Л. Б. Повитухина; Бийский пед гос ун-т им. В. М. Шукшина.... | | Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д дисциплина [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Е. В. Форопонова; Бийский пед гос ун-т им. В. М. Шукшина.... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д дисциплина [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Г. В. Гулина; Бийский пед гос ун-т им. В. М. Шукшина. – Бийск:... | | Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д нормативно-правовое обеспечение образования [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: В. С. Кузнецова; Бийский... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина П психология [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Н. Е. Варшавская, Н. А. Кочергина, И. С. Пищева; Бийский пед... | | Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина П клиника интеллектуальных нарушений [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Н. А. Першина; Бийский пед гос ун-т... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д дисциплина Лыжная подготовка [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: В. С. Баклыкова; Бийский пед гос ун-т им.... | | Учебно-методический комплекс дисциплины б ийск бпгу имени В. М. Шукшина Д история музыкального образования [Текст] : Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Е. А. Торопчина; Бийский пед гос ун-т... |
