А) алюминемарганцевые и алюминемагниевые сплавы
Эти сплавы хорошо свариваются, обладают высокой пластичностью и коррозионной стойкостью, обрабатываемость резанием неудовлетворительная.
Они нашли широкое применение в качестве листового материала, используемого для изготовления сложных форм изделий, получаемых горячей штамповкой и прокаткой. Из этих сплавов путём прессования изготавливают трубы, сварные детали, ёмкости для жидкостей, проволока для заклёпок.
АМц , АМг2, АМг3, АМг5
АМг3 – алюминемагниевый сплав, с содержанием магния 3%, алюминия 97%.
Б) дюралюмины
Дюралюмины – сплавы алюминия с медью (до 5,2%), магнием (до 2,7), и марганцем (до 1%).
Медь и магний повышают прочность, марганец- коррозионную стойкость.
Дюралюмины маркируются буквой «Д» и числом, обозначающим номер сплава.
Д16 – дюралюминий, с порядковым номером сплава 16.
Дюралюмины- от французского слова dur- твёрдый, трудный и aluminium – твёрдый алюминий.
Дюралюмины – наиболее прочные и наименее коррозионно-стойкие из алюминиевых сплавов. Имеют склонность к межкристаллитной коррозии. Для защиты листового дюралюминия от коррозии его поверхность плакируют чистым алюминием. Они не обладают хорошей свариваемостью, но благодаря своим остальным характеристикам применяются везде, где необходима прочность и лёгкость. Наибольшее применение нашли в авиастроении для изготовления некоторых деталей турбореактивных двигателей.
В) деформируемые алюминиевые сплавы для ковки и штамповки
|
|
|
Марки АК4, АК6, АК8.
По химическому составу очень близки к дюралюминиевым сплавам. Они применяются для изготовления поршней авиационных двигателей, лопастей винтов и др.
Деформируемые сплавы разделяют на сплавы, упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой.
Термически не упрочняемые сплавы – сплавы алюминия с марганцем (АМц) и алюминия с магнием (АМг).
Термически упрочняемые сплавы приобретают высокие механические свойства и хорошую сопротивляемость коррозии только в результате термической обработки.
Термическая обработка дюралюминия состоит в закалке, естественном или искусственном старении. Для закалки сплавы нагревают до 500 °С и охлаждают в воде. Естественное старение производят при комнатной температуре в течении 5-7 суток. Искусственное старение проводят при 150-180 °С в течении 2-4 часов. Особенностью нагрева алюминиевых сплавов при закалке является строгое поддержание температуры (±5°С), чтобы не допустить пережога и достичь наибольшего эффекта термической обработки.
Г) алюминиевые сплавы повышенной прочности
Маркируют буквой В, например: В95, В96, В93.
В этих сплавах преобладают цинковые включения (до 7%) от общего объёма, что обеспечивает необходимый запас твёрдости внутренней структуры и поверхности.
|
|
|
Таблица 1 – Назначение алюминиевых деформируемых сплавов
| Марка | Назначение |
| Д1 | Листы, трубы, прутки, профили, различные детали и элементы конструкций средней прочности, лопасти воздушных винтов. |
| Д16 | Детали каркаса, обшивка, тяги управления для силовых конструкций. |
| Д18 | Для изготовления заклёпок, лент, труб |
| Д19 | Для деталей работающих в эксплуатационных условиях до температуры 200-250°С |
| АМц, АМг1, АМг2, АМг3 | Сварные детали, трубопроводы, радиаторы, ёмкости для жидкости |
| АК4 | Детали двигателей |
| АК6, АК8 | Детали средне- и сильно нагруженные, изготовляемые обработкой давлением. |
| В95 | Силовые элементы конструкций, деталей, каркасов, шпангоуты, тяги управления и пр. |
Литейные алюминиевые сплавы
Из литейных алюминиевых сплавов (ГОСТ 2685-75) наибольшее распространение получили силумины.
Силумин – сплав алюминия с кремнием (от 5 до 13%).
АЛ2, АЛ4, АЛ5, АЛ8, АЛ9
АЛ2 – силумин, с порядковым номером сплава 2
Для повышения прочности в некоторые силумины вводят медь, магний и другие элементы.
|
|
|
Силумины обладают хорошей жидкотекучестью, высокими литейными свойствами, хорошей обрабатываемостью резанием, коррозионной стойкостью
Сплавы на основе алюминий – медь (АЛ7, АЛ19) имеют пониженные литейные свойства и коррозионную стойкость, хорошую обрабатываемость резанием. Из этих сплавов отливают мало- и средненагруженные детали самолётов, машин, приборов, работающих при температуре не выше 300°С.
Сплавы на основе алюминий – магий (АЛ8, АЛ27) имеют удовлетворительные литейные свойства, высокую коррозионную стойкость, хорошую обрабатываемость резанием, низкую жаропрочность. Рабочие температуры деталей из этих сплавов не должны превышать 100°С.
Сплавы широко применяют в судостроении, транспортном машиностроении, строительстве для изготовления деталей, от которых требуется повышенная коррозионная стойкость в морской воде и атмосфере.
Литейные алюминиевые сплавы имеют более грубую и крупнозернистую структуру, чем деформируемые. Это определяет режимы их термической обработки.
Таблица 2 –Свойства алюминиевых деформируемых сплавов
| Марка | σв, МПА | δ, % | НВ | γ, г/см3 | λ, Вт/(м·°С) | α·106 , 1/°С | ||
| АМц АМг2 АМг3 АМг5 АМг6 Д11 Д161 АК42 АК62 АК82 В952 | 128 186 186 265 295 372 441 421 411 470 451 | 23 23 15 22 18 15 17 10 13 10 8 | 29,5 44,1 49,0 63,3 78,6 98,0 103,0 117,8 98,0 132,2 147 | 2,73 2,67 2,67 2,65 2,63 2,8 2,78 2,8 2,75 2,8 2,8 | 188 143 147 117 293 117 117 180 176 160 117 | 24,0 23,8 23,8 24,3 24,0 22,0 22,7 22,0 21,4 25,5 3,6 | ||
| Примечания
1 Для закалённого и естественно состаренного сплава. 2 Для закалённого и искусственно состаренного сплава.
| ||||||||
Для закалки силумины нагревают до температуры 520-540 °С и дают длительную выдержку (5-10ч), для того чтобы полнее растворить включения. Искусственное старение проводят при 150-180 °С в течении 10-20 часов.
Таблица 3 – Назначение алюминиевых литейных сплавов
| Марка | Назначение |
| АЛ1 АЛ2 АЛ3 АЛ4 АЛ5 АЛ7 АЛ8 АЛ9 АЛ25 АЛ34 АЛ27 АЛ19 АЛ33 | Детали средней нагруженности, работающие при повышенных температурах (поршни, головки двигателей и др.) Тонкостенные детали сложной конфигурации, работающие при ударных нагрузках (корпусные детали, рычаги, кронштейны, крышки и др.) Детали, не несущие больших нагрузок и работающие при повышенных температурах (крышки, кронштейны и др.) Крупные детали сложной формы, несущие статические и ударные нагрузки (картеры и блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания и т.п.) Крупные детали, несущие повышенные статические нагрузки (корпуса, блоки, рубашки, головки двигателей внутреннего сгорания и др.) Небольшие детали простой конфигурации, несущие большие статические нагрузки (кронштейны, упоры, подвески и т.п.) Детали простой формы, работающие в агрессивных средах и несущие большие нагрузки (арматура, корпуса приборов на морских судах). Сложно-профильные нагруженные детали, работающие в агрессивных средах и требующие сварки (корпуса насосов, редукторов, картеры двигателей и др.) Поршни двигателей внутреннего сгорания. Корпусные детали, работающие под высоким давлением. Детали морских судов. Силовые и клепаные детали, работающие при температурах до 300°С. Детали, работающие при температуре до 350°С. |
Таблица 4 –Свойства литейных алюминиевых сплавов
| Марка | σв, МПА | δ, % | НВ | γ, г/см3 | λ, Вт/(м·°С) | α·106 , 1/°С |
| АЛ1 АЛ2 АЛ3 АЛ4 АЛ5 АЛ6 АЛ7 АЛ8 АЛ9 АЛ11 АЛ13 АЛ34 АЛ23 АЛ27 АЛ19 | 206 147 167 196 157 147 206 285 206 245 157 295 216 343 333 | 1,0 2,0 0,5 1,5 0,5 1,0 6,0 9,0 2,0 1,5 1,0 3,0 6,0 15,0 40 | 93,2 49,0 63,8 68,6 63,8 44,1 58,8 58,8 58,8 88,4 54,0 88,4 58,8 13,5 88,4 | 2,78 2,64 2,7 2,65 2,68 2,7 2,8 2,6 2,66 2,94 2,63 - - - - | 168 176 151 159 151 146 138 84 151 - 105 - - - - | 22,3 21,1 22,1 21,7 23,1 22,9 23,0 24,5 23,0 24,0 22,0 - - - - |
Магний и его сплавы
Содержание магния в земной коре составляет 2,5%. Магний самый лёгкий из всех металлов. Его плотность 1,740 кг/м3. Лёгкость могла бы сделать этот металл прекрасным конструкционным материалом. Но, увы, - чистый магний мягок и непрочен. Поэтому конструкторы вынуждены использовать сплавы магния с другими металлами. Особенно широко применяют сплавы магния с алюминием, цинком и марганцем.
Магний придаёт сплаву лёгкость. Деталь из магниевого сплава на 20-30% легче алюминиевых и на 50-75% легче чугунных и стальных.
Магний имеет гексагональную кристаллическую решётку, температура плавления 650°С, окисляется на воздухе. В морской и минеральной воде магний разрушается. Он широко используется в фото и пиротехнике, в военной технике- для изготовления осветительных и сигнальных ракет, трассирующих пуль и снарядов. Магний имеет хорошую теплопроводность.
В соответствии с ГОСТ 804-72 первичный магний выпускают трёх марок – МГ90, МГ95, МГ96 (магния не менее 99,9%; 99,95%; 99,96% соответственно) в виде чушек массой от 8 до 10кг.
Широкое распространение получили магниевые сплавы: литейные- МЛ и деформируемые – МА.
Они хорошо работают на изгиб и обрабатываются резанием, немагнитны, не искрят при ударах, легко свариваются и упрочняются термической обработкой.
Таблица 5 – Литейные магниевые сплавы согласно ГОСТ 2856-79
| Марка | Применение |
| МЛ2 | Для деталей, от которых требуется повышенная коррозионная стойкость и герметичность (горловины, бензобаки) |
| МЛ3 | Для деталей с высокой герметичностью (в арматуре корпусов насосов и др.). |
| МЛ4 | Для деталей двигателя и других агрегатов, работающих в условиях высокой коррозионной стойкости, статических и динамических нагрузок. |
| МЛ5 | Для тормозных барабанов, кронштейнов, штурвалов. |
| МЛ6 | Для деталей приборов, аппаратуры, корпусов и др. |
| МЛ8 | Для барабанов колёс и других конструкций. |
| МЛ9 | Для деталей двигателя и приборов. |
Таблица 6 – Свойства магниевых литейных сплавов (ГОСТ 2856-79)
| Марка | λ Вт/м∙ 0С | σв, МПа | δ % | НВ |
| МЛ3 | 105 | 157 | 6 | 39,1 |
| МЛ4 | 80 | 216 | 2 | 58,6 |
| МЛ5 | 78 | 147-216 | 1-2 | 49,0- 58,6 |
| МЛ6 | 78 | 147-205 | 1-3 | 49,0- 63,6 |
Таблица 7 – Применение деформируемых магниевых сплавов
| Марка | Применение |
| МА1 | Для сварных деталей несложной конструкции, деталей арматуры, маслосистем, не имеющих больших нагрузок |
| МА2 | Для кованных и штампованных деталей сложной конфигурации, для сварных конструкций. |
| МА5 | Для нагруженных деталей |
| МА8 | Для листов, плит, штамповок, поковок сложной конфигурации, для сварных конструкций. |
| МА11 | Для деталей, нагревающихся в процессе эксплуатации. |
| МА15 | Для деталей сварных конструкций, требующих повышенного предела текучести при сжатии. |
Таблица 8 – Свойства магниевых деформируемых сплавов
| Марка | λ Вт/м∙°С | σв, МПа | σв, МПа | δ, % | НВ |
| МА1 | 126 | 206 | 116 | 8 | 44,0 |
| МА2 | 97 | 254 | 157 | 8 | 54,0 |
| МА5 | 76-97 | 294 | 216 | 8 | 73,5 |
| МА8 | 134 | 264 | 156-195 | 11 | 49,0 |
Медь и медные сплавы
Медь
Медь вместе с золотом, серебром, железом, оловом, свинцом, ртутью входит в «великолепную семёрку» металлов, известных людям с древнейших времён: полагают, что человек знаком с медью приблизительно десять тысячелетий.
Медь – металл красновато – розового цвета, кристаллизируется в решётку гранецентрированного куба, аллотропических превращений не имеет. Температура плавления меди – 1083˚С.
Медь обладает высокой стойкостью против атмосферной коррозии, она, благодаря высокой пластичности, хорошо обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии. Литейные свойства меди низкие. На свойства меди большое влияние оказывают примеси. Все примеси, кроме серебра и бериллия, значительно ухудшают электропроводность. Особенно нежелательны примеси висмута, вызывающего красноломкость меди, и кислорода, являющегося причиной возникновения « водородной» болезни меди – растрескивание слитка. Свинец почти не растворим в меди и при температуре 270-326˚С вызывает резкое падение механических свойств при горячей пластичной деформации. Медь удовлетворительно обрабатывается резанием.
Важнейшее свойство меди – её отличная электропроводность и теплопроводность. Только один металл обладает ещё более высокими показателями этих свойств – серебро. Но этот металл дорог и не может широко применяться в технике. По способности проводить электрический ток медь в 5 раз превосходит железо, в 1,5 раз – алюминий, в 3 раза – цинк, в 35 раз – титан. Вот почему медь по праву называют главным металлом в электротехнике.
Медь маркируется буквой М, после которой стоят цифры 00, 0, 1, 2, 3, а также буквами: к – катодная, б – бескислородная, р – раскислённая.
Например: М1к – медь катодная, содержание меди не менее 99,
Таблица 9 – Примерное назначение меди
| Марка | Медь в % | Примерное назначение |
| М00 | 99,99 | Проводники тока и сплавы высокой чистоты, катоды. |
| М0 | 99,95 | Проводники тока и сплавы высокой чистоты. |
| М1 | 99,9 | Проводники тока, прокат, высококачественные сплавы. |
| М2 | 99,7 | Высококачественные полуфабрикаты и сплавы на медной основе. |
| М3 | 99,5 | Прокатываемые сплавы на медной основе обыкновенного качества и литейные сплавы. |
Латунь
Латунь – сплав меди с цинком, когда цинка содержится до 45%.
Латунь дешевле меди и превосходит её по прочности, вязкости и коррозионной стойкости, она обладает хорошими литейными свойствами.
Латуни, содержащие до 38% цинка, обладают высокой пластичностью и несколько большей прочностью, чем медь.
При содержании цинка свыше 38% твёрдость латуней повышается, улучшаются литейные свойства, но понижается пластичность.
Латуни, содержащие более 45% цинка, не применяются из-за повышенной хрупкости.
В зависимости от числа компонентов различают простые и специальные латуни.
Простые латуни состоят из меди и цинка. Принцип маркировки их следующий: впереди марки стоит буква «Л», за ней стоят цифры, указывающие содержание меди в процентах.
Например: Л96 – простая латунь, с содержанием меди 96%, цинка 4%.
Специальные латуни, кроме меди и цинка, содержат от 1до 8% различных легирующих элементов, улучшающих механические свойства и коррозионную стойкость. В специальных латунях в качестве легирующих компонентов применяются:
А – алюминий;
О – олово;
К – кремний;
С – свинец;
Н – никель;
Мц – марганец;
Ж – железо и др.
Алюминий, марганец, никель повышают механические свойства и коррозионную стойкость латуней. Свинец улучшает антифрикционные свойства и обрабатываемость латуней резанием. Кремнистые латуни обладают хорошей жидко- текучестью, обрабатываемостью резанием и свариваемостью. Олово повышает коррозионную стойкость латуней в морской воде. Железо в сочетании с марганцем или алюминием придаёт латуни повышенную твёрдость и прочность.
Специальные латуни в зависимости от назначения делятся на две группы:
– литейные, из которых изделия получают способом литья;
– обрабатываемые давлением (деформируемые), из которых получают различные полуфабрикаты путём прокатки, ковки, штамповки.
Литейные латуни маркируются буквами и цифрами (Л – латунь, Ц – цинк, числа после буквы Ц – процентное содержание цинка, последующие буквы и числа обозначают легирующие компоненты и их процентное содержание)
Например: ЛЦ16К4 – литейная латунь, с содержанием цинка 16%, кремния 4%, меди 80%.
Деформируемые латуни при маркировке за буквой «Л» ставят буквы легирующих компонентов. Первая цифра указывает среднее содержание меди в процентах, следующие цифры, указывают содержание легирующих компонентов в процентах.
Например: ЛАЖ 60-1-1 – деформируемая латунь, с содержанием меди 60%, алюминия 1%, железа 1%, цинка 38%
Таблица 10 – Свойства и назначение латуней
| Марка | Свойства | Назначение | ||
| σв*, МПа | НВ** | ан, кДж/м² | ||
| Л96 Л90 Л85 Л80 Л70 Л68 Л63 Л60 | 235 275 295 343 343 343 441 412 | 59,0 59,0 60,8 64,0 64,0 64,0 67,0 68,6 | 22 18 - 16 16 17 - - | Радиаторные и капиллярные трубки Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др. Гильзы химической аппаратуры Штампованные изделия Гайки, болты, детали автомобилей, конденсаторные трубы Толстостенные патрубки, гайки, детали машин |
| ЛА77-2 ЛАЖ60-1-1 ЛАН59-3-2 ЛЖМц59-1-1 ЛН65-5 ЛМц58-2 ЛМцА57-3-1 ЛО90-1 ЛО70-1 | 441 441 540 470 441 441 490 302 373 | 54,0 54,0 117,8 93,5 64,0 88,4 93,5 60,0 63,8 | 20 - 4,1 12,0 - 12,0 13,5 7,5 12 | Конденсаторные трубы морских судов Детали морских судов Детали химической аппаратуры, электромашин, морских судов Вкладыши подшипников, детали самолётов, морских судов Манометрические и конденсаторные трубки Гайки, болты, арматура Детали морских и речных судов Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры |
Продолжение таблицы 10
| Марка | Свойства | Назначение | ||
| σв*, МПа | НВ** | ан, кДж/м² | ||
| ЛО62-1 ЛО60-1 ЛС63-3 ЛС74-3 ЛС64-2 ЛС60-1 ЛС59-1 ЛЖС58-1-1 ЛК80-3 ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 | 420 441 392 392 373 392 392 441 393 582 | 83,5 80,4 54,0 58,8 58,8 68,6 78,4 83,5 103,0 - | 8 7,5 - - - - 5,0 - 12-16 - | Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры Детали часов, втулки Полиграфические матрицы Гайки, болты, зубчатые колёса, втулки Детали, изготовляемые резанием Коррозионно-стойкие детали машин Пружины, манометрические трубы |
| ЛЦ16К4 ЛЦ23А6Ж3Мц2 ЛЦ30А3 ЛЦ40С ЛЦ40Мц3Ж ЛЦ25С2 | 294 686 294 215 441 146 | 98,0 156,5 78,5 68,8 89,1 58,8 | 12,0 1,38-2,76 8-10 2,6 3,5 - | Детали арматуры Массивные червячные винты, гайки нажимных винтов Коррозионно-стойкие детали Литые детали арматуры, втулки, сепараторы, подшипники Детали ответственного назначения, работающие при температуре до 300 °С Штуцера гидравлической системы автомобилей |
Примечание: * Деформируемые латуни в мягком состоянии.
** После деформации с обжатием 50% и старения при 350°С.
Бронзы
Сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, свинцом, бериллием называют бронзами.
В зависимости от введённого элемента бронзы называют оловянными, алюминиевыми и т.д.
Бронзы обладают хорошими литейными и антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью в пресной и морской воде, в газовой атмосфере при высоких температурах и др. Сравнительно высокие механические свойства некоторых бронз могут ещё быть повышены путём термообработки (закалки и старения). Изделия из бронз получают литьём, обработкой давлением и резанием.
По способу изготовления изделий бронзы делятся на деформируемые и литейные. Из деформируемых бронз получают пружины и пружинящие материалы. Из литейных бронз изготавливают подшипники скольжения ответственного назначения (работают при высоких скоростях и больших давлениях), арматуру, детали с высокой тепло- и электропроводностью в сочетании с хорошей коррозионной стойкостью, фасонное и художественное литьё.
Литейные бронзы маркируются буквами и цифрами (Бр – бронза, число после буквы легирующего компонента – процентное содержание данного легирующего компонента).
Например: БрО3Ц12С5 – литейная бронза, с содержанием олова 3%, цинка 12%, свинца 5%, меди 80%.
Деформируемые бронзы при маркировке за буквами «Бр» ставят буквы легирующих компонентов, цифры указывают последовательно процентное содержание легирующих компонентов.
Например: БрАЖ 9-4 – деформируемая бронза, с содержанием алюминия 9%, железа 4%, меди 87%.
Оловянные бронзы применялись ещё в глубокой древности (бронзовый век) для изготовления оружия, предметов труда и обихода. Позднее из них отливали пушки, колокола и т.д.
Оловянные бронзы легируют с целью повышения механических свойств -никелем, цинком, фосфором; технологических - свинцом, цинком, никелем; антифрикционных - свинцом, фосфором свойств; коррозионной стойкости -никелем.
Оловянные бронзы подвергают термообработке. Так, деформируемые бронзы для повышения технологической пластичности отжигаются при 700-750˚С (охлаждение быстрое), а отливки для снятия внутренних напряжений подвергают отжигу при 550˚С. В связи с дефицитностью олова были разработаны специальные бронзы, которые по ряду свойств даже превосходят оловянные.
Наиболее распространены (прежде всего как заменители оловянных) алюминиевые бронзы (5-11% алюминия) ; они обладают высокими антикоррозионными и механическими свойствами, но уступают оловянным в литейных свойствах. Алюминиевые бронзы относятся к термически упрочняемым. Например, бронза БрАЖН 10-4-4 после закалки с 980˚С в воде и отпуска при 400˚С приобретает прочность σв =600-650МПа и твёрдость 400 НВ вместо 170-250НВ.
Кремнистые бронзы (1-4% кремния), легированные никелем, марганцем, цинком, по механическим свойствам приближаются к сталям и являются заменителями дорогостоящих оловянных и бериллиевых бронз. Они используются для изготовления деталей, работающих при температуре до 500ºС в условиях трения.
Свинцовые бронзы (25-30% свинца) обладают высокими антифрикционными свойствами, хорошо обрабатываются резанием, воспринимают ударные нагрузки и работают на усталость. Применяются для изготовления тяжело нагруженных, высокоскоростных подшипников авиационных двигателей, дизелей турбин и др.
Всё большее распространение, несмотря на дороговизну, получают бериллиевые бронза (до 3% бериллия). Они характеризуются чрезвычайно высокими механическими свойствами (после закалки и старения), износостойкостью, коррозионной стойкостью, повышенным сопротивлением усталости, ползучести, высокими тепло- и электропроводностью, высокой теплостойкостью: при температуре 500ºС их прочность такая же, как алюминиевых бронз при 20ºС. Из них изготовляют детали особо ответственного назначения (упругие элементы точных приборов – мембраны, скользящие контакты, пружины, кулачки, шестерни, червячные передачи, плоские электроды сварочных машин, высокоскоростные подшипники, работающие при повышенных температурах, и др.).
Бериллиевые бронзы после термической обработки (закалка в воде при температуре 760-780ºС, старение при температуре 300-350ºС) приобретают высокие механические свойства (σв=1250МПа) и ещё более высокие в случае предварительного холодного наклёпа: σв=1400МПа.
Таблица 11 – Свойства и назначение бронз
| Марка | НВ | δ, % | σв, МПа | Назначение |
| БрОФ 8-0,3 | 88,4 - 98,0 | 55- 65 | 392- 490 | Сетки бумагоделательных машин |
| БрОФ 7-0,2 | 83,5- 93,5 | 55- 65 | 372-442 | Зубчатые колёса, втулки, прокладки |
| БрОФ 6,5-0,4 | 68,6- 88,4 | 60- 70 | 343-442 | Пружины, детали машин |
| БрА7 | 63,8- 73,5 | 65-75 | 432-490 | Пружины, мембраны, сильфоны |
| БрАМц9-2 | 108,0- 127,6 | 20- 40 | 392- 488 | Зубчатые колёса, втулки, винты |
| БрАЖ9-4 | 98,0- 117,8 | 35-45 | 392- 488 | Зубчатые колёса, гайки |
Продолжение таблицы 11
| БрАЖН10-4-4 | 127,6-147,0 | 35-40 | 442- 540 | Направляющие втулки, клапаны, зубчатые колёса |
| БрБ2 | 127,6- 147.0 | 40-50 | 392-588 | Пружины, упругие детали |
| БрКН1-3 | 78,6- 98,0 | 25-30 | 392- 442 | Антифрикционные детали, баки, резервуары |
| БрО3Ц12С5 | 58,8 | 5 | 206 | Арматура общего назначения |
| БрО3Ц6С5Н1 | 58,8 | 8 | 206 | Детали, работающие в масле, паре и пресной воде |
| БрО8Ц4 | 73,5 | 10 | 196 | Части трубопроводов, насосов, работающих в морской воде |
| БрО10Ф1 | 88,2 | 3 | 245 | Узлы трения, высоконагруженные детали приводов |
| БрО10Ц2 | 73,5 | 10 | 275 | Антифрикционные детали, вкладыши подшипников |
| Бр О10С10 | 73,5 | 6 | 196 | Подшипники скольжения, работающие при больших удельных давлениях |
| БрА10Ж3Мц2 | 127,6 | 10-14 | 490 | Арматура, антифрикционные детали |
Медно-никелевые сплавы
Добавка никеля значительно повышает механические свойства и коррозионную стойкость меди. По назначению медно-никелевые сплавы условно подразделяются на коррозионно-стойкие (мельхиор, нейзильбер, куниаль) и электротехнические (манганин, константан). Недостаток сплавов – расходуется много дефицитного никеля.
Мельхиоры – двойные и более сложные сплавы меди, отличаются высокой коррозионной стойкостью в морской воде, в органических кислотах, растворах солей и т.д. , имеют высокую пластичность, применяются в морском судостроении, для изготовления разменной монеты, медицинского инструмента, деталей в точной механике, изделий ширпотреба, в установках для опреснения морской воды. Наиболее распространены мельхиоры марок МН19 (19% никеля), МНЖМц30-1-1 (30% никеля, 1% железа, 1% марганца). Дополнительное легирование железом и марганцем повышает коррозионную стойкость.
Нейзильберы – тройные (5-35% никеля, 13-45%цинка) и более сложные сплавы меди. Легирование цинком повышает их прочность по сравнению с мельхиором. Они имеют красивый серебристый цвет, хорошую технологическую пластичность (холодную и горячую), не окисляются на воздухе, в растворах солей и органических кислот. Наиболее распространены марки МНЦ 15-20 (15% никеля, 20% цинка) и МНЦС 16 -29- 1,8 (16% никеля, 29% цинка, 1,8% свинца). Введение свинца улучшает обрабатываемость резанием, но снижает горячую пластичность. Эти сплавы применяются для изготовления монет, деталей точной механики, работающих в агрессивных средах, изделий ширпотреба (ложки, вилки) и т.д.
Куниали – тройные (медь-никель-алюминий) сплавы меди, отличаются коррозионной стойкостью, высокими механическими и упругими свойствами. Куниали могут значительно упрочняться термической обработкой: закалка при температуре 900- 1000ºС с последующим отпуском при температуре 500-600ºС. Холодная деформация закалённых куниалей позволяет повысить их прочность с 250-350МПа до 800-900 МПа. Применяются для изготовления деталей машин повышенной прочности, полос для пружин.
Манганин (МНМц3-12) имеет очень малое значение термоЭДС в паре с медью, высокую стабильность удельного сопротивления во времени, что позволяет широко использовать его при изготовлении резисторов и электроизмерительных приборов самых высоких классов точности.
Константан (МНМц 40- 1,3) – название сплава свидетельствует о независимости его удельного электрического сопротивления от температуры. По нагревостойкости константан превосходит манганин, что позволяет использовать его в реостатах и нагревательных элементах, работающих при температуре до 500ºС.
Высокие механические характеристики, сочетающиеся с пластичностью, позволяют изготовлять из этого сплава тончайшую проволоку, ленты, полосы и фольгу. Высокое значение термоЭДС в паре с медью и железом исключает применение константана в электроизмерительных приборах высокой точности, но он с успехом используется при изготовлении термопар. Наличие в составе константана достаточно большого количества дорогого и дефицитного никеля ограничивает его использование в изделиях массового производства.
Титан и его сплавы
Титан- парамагнитный полиморфный металл серебристо-белого цвета, температура плавления 16680С, имеет низкую теплопроводность, высокое удельное электрическое сопротивление, низкие значения модуля упругости, плохую обрабатываемость резанием, низкие антифрикционные свойства.
Титан и его сплавы – перспективные конструкционные материалы. Специфические свойства (низкая плотность, высокая удельная прочность, очень высокая коррозионная стойкость, жаропрочность) обеспечивает их широкое применение в отраслях техники, где важен выигрыш в массе. Так, титановые сплавы широко (почти 90% выплавляемого в мире титана) применяются в авиации и ракетостроении (обшивка самолётов, детали двигателей и различных агрегатов, работающих при температуре 200-5000С). Алюминиевые и магниевые сплавы при этих температурах работать уже не могут, а стали и никелевые сплавы имеют меньшую, чем титановые сплавы, удельную прочность. Применение титановых сплавов позволяет экономить до 40% металла по массе детали.
Высочайшая коррозионная и химическая стойкость титана обусловлена образование на его поверхности в атмосферных условиях очень плотной и прочной оксидной плёнки ТiО2, которая обеспечивает их высокое сопротивление коррозии более чем в 130 агрессивных средах. Так, технический титан ВТ1-1 не корродирует в пресной и морской воде, не растворяется в царской водке при 200С, очень стоек в большинстве органических кислот, в растворах азотной и хромовых кислот, во влажном хлоре, газообразной среде и др. Очень ценным качеством является стойкость против кавитационной коррозии и под напряжением. Однако наличие надрезов или усталостных трещин делает титан склонным к коррозионному растрескиванию. Плохо противостоит титан воздействию ортофосфорной, плавиковой, муравьиной и щавелевой кислот, смесей фтористых и хлористых соединений и других сред, разрушающих его оксидную плёнку.
Технический титан широко применяется в химической промышленности (компрессоры и насосы для перекачки серной и соляной кислот, их солей), в судостроении (обшивка судов, подводных лодок, гребные винты и др.), для изготовления тонкостенных теплообменников.
Титан – химически активный элемент, при высоких температурах
( выше 5000С) он растворяет в себе соприкасающиеся с ним вещества, образует с ними интерметаллиды, более активно, чем другие металлы, поглощает газы. Во избежание газового насыщения титан выплавляют в вакууме или в среде защитных газов, сварку титана ведут в аргоне или контактным способом.
Выпускают технический титан марок ВТ1-00 (99,53% Тi), ВТ1-0 (99,48% Тi) и ВТ1-1 (менее 0,8% примесей). Чистый титан ВТ1-00 пластичен (δ=40-70%, ψ=70-80%), обладает малой прочностью (σв=230-250МПа).
Легирование позволяет значительно повысить механические свойства титана: прочность легированных сплавов достигает значений σв= 700-1500МПа при достаточно хорошей пластичности. Для получения сплавов титан легируют алюминием, молибденом, хромом, ванадием, марганцем и др. Как правила такие сплавы технологичны: хорошо обрабатываются давлением, легко свариваются в аргоне, имеют высокие литейные свойства.
По технологическому назначению титановые сплавы делят на деформируемые и литейные, а по прочности – на три группы: низкой (σв= 300- 700МПа), средней (σв= 700-1000МПа) и высокой (более 1000МПа) прочности. К первой группе относят сплавы под маркой ВТ1, ко второй ВТ3, ВТ4, ВТ5 и др., к третьей – ВТ6, ВТ14, ВТ15 (после закалки и старения).
Для литья применяют сплавы, аналогичные по составу деформируемым сплавам (ВТ5Л, ВТ14Л), а также специальные литейные сплавы. Литейные сплавы имеют более низкие механические свойства, чем соответствующие деформируемые. Титан и его сплавы, обработанные давлением, выпускают в виде прутков, листов и слитков.
Контрольные вопросы
1. Какими свойствами обладает алюминий?
2. Какие постоянные примеси находятся в алюминии?
3. На какие группы делится алюминий?
4. Каков принцип маркировки деформируемых алюминиевых сплавов?
5. Назовите основные компоненты дюралюминиевых сплавов.
6. Какими способами можно обрабатывать деформируемые алюминиевые сплавы?
7. Какими свойствами обладают силумины?
8. Какую кристаллическую решётку имеет магний?
9. Почему магний не находит применение, как конструкционный материал, а сплавы его широко применяются в технике?
10. Какие сплавы называют силуминами?
11. Какими свойствами обладает медь?
12. Какую кристаллическую решётку имеет медь и из скольких атомов она состоит?
13. Какой металл превосходит медь по электропроводности?
14. Почему из марки М3 не изготовляют проводников электрического тока?
15. Какой материал называется латунью?
16. Какое различие между простыми и специальными латунями?
17. Как влияет на свойство латуней процентное содержание цинка?
18. С какой целью к оловянным бронзам добавляют цинк, свинец, фосфор?
19. Какие марки меди применяют для изготовления проводников тока?
20. Расшифровать: Л70, ЛАН59-3-2, ЛЦ14К3С3.
21. Расшифровать: МГ90, МЛ3, МА5.
22. Расшифровать: БрО3Ц7С5Н, БрАМц10-2, БрАЖ9-4.
23. Расшифровать: А7, Д18, АЛ9.
24. Расшифровать: М2к, АМг2, БрМц5.
25. Выберите и обоснуйте выбор марок сплавов для следующих деталей:
а) шестерни; б) подшипники; в) радиаторные трубки.
26. Выберите из предложенных марок АМц, А95, Д16, АЛ8
а) сплав, который обладает наибольшей твёрдостью;
б) сплав, который обладает наибольшей прочностью;
в) наилучшей электропроводностью.
27. Какие легирующие элементы улучшают антифрикционные свойства и обрабатываемость латуней резанием?
28. Какие бронзы применяют для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах (до 2500С) и в морской воде? Укажите их марки состав и свойства.
29. Какое влияние оказывает никель на свойства меди?
30. Какими свойствами обладают мельхиоры?
Заключение
Теоретический материал курса лекций выполнен в соответствие с требованиями Федерального образовательного государственного стандарта (третьего поколения).
В данном пособии подробно рассмотрены свойства, маркировка и применение алюминия, меди, магния, титана и их сплавов.
Изложенный в лаконичной форме материал поможет студентам среднего профессионального образования подготовится к лабораторно- практическим занятиям, зачёту.
Задания, представленные в пособии, помогают закрепить материал, изученный на уроках, а затем применить полученные знания на практике, прививают умение пользоваться справочной литературой.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 222; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!