Кольорові метали та сплави

Мідь, алюміній та їх сплави. Маркування.

«Мідь та її сплави»

ПЛАН

1. Властивості та марки чистої міді.

2. Латуні.

3. Бронзи.

 1. Властивості та марки чистої міді.

Густина чистої міді становить 8,9 г/см³; температура плавлення - 1083°С; електропровідність - (0,65 мком˙м) ^-1. Механічні властивості міді відносно низькі. Так, у литому стані Ϭв = 150-200 МПа, δ = 15-25 %. Тому як конструкційний матеріал мідь знаходить обмежене застосування. Маркують мідь залежно від наявності в ній домішок: М00 (99,97 % Сu); М0 (99,95 % Сu), М2, МЗ і М4 (99 % Сu). Мідь широко застосовують в електротехніці та в інших галузях народного господарства. На її основі виготовляють найважливіші технічні сплави: латунь (сплав міді з цинком), бронзу (сплав міді з іншими, крім цинку, елементами).

2. Латуні.

Латуні – це подвійні або багатокомпонентні сплави, у яких основним легуючим елементом є цинк. Латунь може мати у своєму складі до 45 % Zn. Підвищення кількості цинку в латуні підвищує міцність (Ϭв до 450 МПа). Максимальна пластичність латуні спостерігається при вмісті цинку близько 37 %.

На рисунку показано залежність Ϭв і δ від кількості цинку в латуні.

Маркують латуні буквою Л, за якою стоїть цифра* що середній вміст міді у процентах (наприклад, у сплаві Л62 міститься 62 % Си і 38 % Zn). Якщо окрім міді та цинку в сплаві є ще інші елементи, то для їхнього позначення після букви Л ставляться початкові букви назв цих елементів (O - олово, С - свинець, Ж - залізо, Ф - фосфор, Ц - цинк, Мц - марганець). Процент кожного з цих елементів, що знаходиться у сплаві, позначають відповідні цифри, що стоять після кількісного показника міді в латуні. Наприклад, сплав ЛАЖ60-1-1 містить (%): Сu - 60; АІ - 1; Fe - 1; Zn - 38.

З латуней марок Л62, Л68 виготовляють стрічки, гільзи патронів, радіаторні трубки, дріт. Латунь марки Л80 (томпак) має колір золота. Застосовують її при виготовленні різних відповідальних деталей, а також ювелірних виробів, декоративних прикрас. З латуні марки Л59 виготовляють прутки, а з них за допомогою обробки різанням - різні деталі.

Крім звичайних (простих) латуней у промисловості застосовують спеціальні складні латуні, до яких додатково вводять різні елементи: свинець для поліпшення оброблюваності сплаву (латунь марки ЛС59 містить близько 40 % Zn і 1-2 % Рb, так звана автоматна латунь); олово для підвищення стійкості проти корозії у морській воді (морська латунь); алюміній і нікель для підвищення механічних властивостей (ЛАН59-3-2).

3. Бронзи

Бронзами називають сплави міді з іншими хімічними елементами, серед яких цинк є неосновним легуючим елементом.

Сплав міді з алюмінієм (БрАЖ9-4, БрАЖНІ0-4-4) називають алюмінієвою бронзою, а сплави міді з кремнієм, оловом та іншими елементами (БрКМц3-І, БрОЦС-5-5-5, БрС30 тощо) - відповідно кремнистою, олов'янистою, берилієвою та іншими бронзами.

Алюмінієву бронзу піддають гартуванню у воді за мінімальної температури 900°С і відпуску при нагріванні до різних температур. З алюмінієвої бронзи виготовляють втулки, напрямні сідла, фланці, шестірні та інші дрібні відповідальні деталі. Кремниста бронза є замінником олов'янистої. Наприклад, бронза БрКМц3-1 (3 % Si і 1 % Мп) є замінником олов'янистої бронзи БрОЦС6-6-3 (6 % Sn; 6 % Zn і 3 % Рb). Кремниста бронза краща за олов'янисту за протикорозійною стійкістю, механічними властивостями і щільністю виливок та зливків, але поступається їй величиною усадки.

Берилієва бронза БрБ2 (з 2 % Be) має високу хімічну стійкість, добре зварюється, легко ріжеться. З цієї бронзи виготовляють пружини, мембрани, пружні контакти, безіскрові інструменти для ведення вибухонебезпечних гірничих робіт тощо. Берилієву бронзу гартують у воді після нагрівання до 800°С і піддають штучному старінню при 325° С. Механічні властивості берилієвої бронзи після старіння: (σв = 1100-1200 МПа; твердість 370 НВ; δ = 1 %).

Свинцевиста бронза БрС30 є високоякісним антифрикційним матеріалом, який широко застосовують у машинобудуванні.

Тема: «Алюміній та його сплави»

ПЛАН

1. Властивості та застосування алюмінію.

2. Маркування чистого алюмінію.

3. Алюмінієві сплави.

3.1. Сплави, що деформуються без зміцнення термообробкою.

3.2. Дюралюміній та інші сплави, що деформуються, зміцнювані термообробкою.

3.3. Ливарні сплави.

 1. Властивості та застосування алюмінію.

 Алюміній – легкий і пластичний метал сріблясто – білого кольору з високою тепло – і електропровідністю, який на повітрі швидко покривається тонкою оксидною плівкою Аl₂О₃, що надійно захищає його від корозії в атмосферних умовах, воді, органічних кислотах. Він добре оброблюється тиском,

газовим і контактним зварюванням, але погано обробляється різанням. Ливарні і механічні характеристики алюмінію невисокі.

Густина чистого алюмінію - 2,7 г/см³, температура плавлення - 657°С. Прокатаний і відпалений алюміній високої чистоти має σв = 60 МПа, δ = 50 %, ψ = 85 %, твердість 25 НВ.

Чистий алюміній широко застосовується в електротехнічній промисловості для виготовлення провідників, шин, кабелів. У харчовій промисловості з алюмінію виготовляють різні ємкості та фольгу для упаковки продуктів. В металургії алюміній використовують для одержання чистих рідкісних металів, а також для розкислення сталі.

 2. Маркування чистого алюмінію.

Первинний алюміній випускають таких марок: особливої чистоти – А999, високої чистоти – А995,А99, А97, А95, технічної чистоти – А85, А8, А7, А6, А5, А0. Цифри в позначеннях марок означають масову частку вмісту алюмінію, а основу (99%) не вказують. Наприклад. Алюміній А97 містить 99, 97% Аl, решта – домішки, їх загальний вміст не перевищує 0,03%.

3. Алюмінієві сплави.

Сплави на основі алюмінію поділяють на сплави, що деформуються, та ливарні. Сплави, що деформуються, у свою чергу, - на незміцнювані та зміцнювані термообробкою.

3.1. Сплави, що деформуються без зміцнення термообробкою.

Сплави, що деформуються без зміцнення термообробкою мають невисоку міцність, але високу пластичність і протикорозійну стійкість АМц(1-1,6 % Мп), АМгЗ(3,2-3,8 % Мд), АМг5(4,8-5,8 % Мд). З цих сплавів виготовляють деталі методом штампування.

 3.2. Дюралюміній та інші сплави, що деформуються, зміцнювані термообробкою.

Дюралюміній - найпоширеніший у техніці сплав алюмінію з міддю, магнієм, марганцем, кремнієм і залізом. Слово дюралюміній у перекладі з французької означає твердий (франц. durte - твердість). Він містить близько 4 % Сu, 1 % Мg, 1 % Мn, незначну кількість Fe і St. Найпоширеніші у техніці марки дюралюмінію - Д1, Д16.

Щоб підвищити механічні властивості дюралюмінію, його піддають гартуванню (температура гартування дорівнює 485-505°С) і природному старінню.

Алюмінієві сплави з додаванням цинку (крім міді та магнію) мають вищу міцність і називаються високоміцними (сплави В95, В96 мають σв до 650 МПа).

Сплави алюмінію для поковок і штампування. При виготовленні деталей з алюмінієвих сплавів методом кування і штампування (наприклад, лопастей гвинта, картерів двигунів тощо) застосовують алюмінієві сплави марок АК6, АК8, які містять (в %): Сu - 1,8-4,8; Мg - 0,3-0,8; Мn - 0,4-0,8; Si - 0,5-1,2; Fe - 0,8. Поковки і штамповки одержують при температурі 380-450°С. Поковки піддають гартуванню від 500 до 575°С і старінню при 150-165°С протягом 6-15 годин.

 3.3. Ливарні сплави.

ГОСТ передбачає п’ять груп ливарних сплавів на основі систем: Al-Si, Fl-Si-Cu, Al-Cu, Al-Mg, Al - інші елементи. Крім підвищених порівняно з алюмінієм механічних характеристик, вони мають високу рідкотекучесть і невелику усадку, задовільну пластичність, добре обробляються різанням. Їх широко застосовують для виготовлення корпусних деталей двигунів, насосів і приладів, електроарматури, тонкостінних виливків складної форми. Маркуються від АЛ1 до АЛЗЗ. У позначенні марок буква А означає, що це сплав алюмінієвий, Л - що він ливарний, цифри - порядковий номер сплаву.

Типовими ливарними алюмінієвими є сплави системи Al-Si - силуміни (10-13 % Si), з яких в авто- і авіабудівництві виготовляють литі деталі.