materialovedenie_kurs_lektsiy_ (Ответы по материаловедению (курс лекций)), страница 10

Главный недостаток твердых сплавов — высокаяхрупкость.6. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ6.1. Алюминий и его сплавыАлюминий — металл серебристого цвета, характеризующийся низкойплотностью (2,7 г/см3), высокой пластичностью (δ = 40%), низкими прочностью(ση= 80МПа) и твердостью (НВ 25). Температура плавления — 659°С. Обладаетвысокой электропроводностью и коррозионной стойкостью. Кристаллизуется вкубической гранецен-трированной решетке и полиморфных превращений не имеет.Маркируется буквой А.

В зависимости от количества примесей различаюталюминий особой чистоты А999 (99,999% А1), высокой чистоты А995, А99, А97 итехнической чистоты А85, А8, А7, А6, А5, АО. Применяется алюминий дляпроизводства фольги, электрических проводов. Как конструкционный материалиспользуется редко вследствие малой прочности. Сплавы алюминия делятся налитейные и деформируемые.Литейные сплавы алюминия маркируются буквами АЛ и числом,показывающим условный номер сплава. Чтобы сплав обладал хорошимилитейными свойствами, он должен иметь низкий температурный интервалкристаллизации. Кроме того, желательно, чтобы он имел низкую температуруплавления. Этим требованиям удовлетворяют эвтектические сплавы.

Наибольшеераспространение получили сплавы алюминия с кремнием, образующие эвтектикупри содержании 11,6% кремния. Эти сплавы называются силуминами.Широко применяется силумин эвтектического состава АЛ2, содержащий 1012% кремния. Он имеет очень хорошие литейные свойства, но малую прочность(σв= 180 МПа).

Уменьшение содержания кремния и добавка меди, магния имарганца ухудшает литейные свойства силуминов, но улучшает механические.Кроме силуминов используются литейные сплавы апюминия с медью (АЛ7) имагнием (АЛ8), не содержащие кремния. Они обладают значительно большейпрочностью, чем силумины, но их литейные свойства хуже.Деформируемые сплавы алюминия делятся на упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой. К сплавам, не упрочняемым термическойобработкой относятся сплавы алюминия с марганцем (маркируется АМц) имагнием (маркируются АМг1, АМг7). Эти сплавы имеют низкую прочность, новысокую пластичность и коррозионную стойкость.К сплавам, упрочняемым термической обработкой относятся дюралюминий,ковочные сплавы, высокопрочные сплавы алюминия.

Дюралюминий (дуралюмин)представляет собой сплав алюминия с медью (до 5%), марганцем (до 1,8%) имагнием (до 0,9%). Маркируется буквой Д и цифрой, показывающей порядковыйномер (Д1, Д16 и др.). Подвергается термической обработке, которая состоит иззакалки от температуры 500°С и естественного старения, заключающегося ввыдержке при комнатной температуре в течение нескольких суток. В результате такой обработки прочность повышается в два раза (с 200-240 МПа до 450-500 МПа), апластичность практически не меняется. Достоинством дюралюминия являетсявысокая удельная прочность (отношение предела прочности к плотности), чтоособенно важно в самолетостроении.

Дюралюминий выпускается в виде листов ипрутков.Высокопрочные сплавы алюминия содержат кроме меди и магниядополнительно цинк (до 10%). Эти сплавы маркируются буквой В (В95, В96).Подвергаются термообработке, аналогичной термообработке дюралюминия, ноестественное старение заменяется искусственным старением, заключающимся ввыдержке при температуре 120-140°С в течение 16-24ч.

В результате пределпрочности доходит до 600-700 МПа.Ковочные сплавы алюминия предназначены для производства деталей ковкойи штамповкой. Маркируются буквами АК и числом, показывающим порядковыйномер. По химическому составу близки к дюралюминию (сплав АК1 совпадает посоставу с Д1), иногда отличаясь более высоким содержанием кремния (АК6, АК8).Подвергаются аналогичной термообработке.Малая плотность и высокая удельная прочность обусловили широкоеприменение алюминиевых сплавов в самолетостроении. Они составляют до 75%массы пассажирских самолетов.

Из дюралюминия изготовляются обшивки,каркасы, из высокопрочных сплавов — тяжелонагруженные детали, из ковочных —кованые и штампованные детали (например, лопасти винта).6.2. Медь и ее сплавыМедь — металл красно-розового цвета. Плотность меди 8.94 г/см3,температураплавления—1083°С.Кристаллизуетсявкубическойгранецентрированной решетке и полиморфных превращений не имеет.Характеризуется невысокими прочностью (σ = 150-250 МПа) и твердостью (НВ 60)и хорошей пластичностью (δ = 25% в литом состоянии и δ = 50% вгорячедеформированном).Обладаетвысокойэлектропроводностью,теплопроводностью, коррозионной стойкостью в пресной и морской воде.Благодаря высокой электропроводности около половины производимой медииспользуется в электро- и радиопромышленности.

Как конструкционный материалмедь не используется из-за высокой стоимости и низких механических свойств.Маркируется буквой Μ и цифрами, зависящими от содержания примесей. Медьмарок М00 (0,01 % примесей), М0 (0,5%) и M l (0,1%) используется для изготовления проводников электрического тока, медь М2 (0,3%) — для производствавысококачественных сплавов меди, М3 (0,5%) — для сплавов обыкновенногокачества. Основные сплавы меди — латуни и бронзы.Латунями называют сплавы меди с цинком. Цинк повышает прочность ипластичность сплава, но до определенных пределов. Наибольшей пластичностьюобладают латуни, содержащие 30% цинка, а наибольшей прочностью — 45%.Поэтому более 45% цинка в латунях содержаться не может. Кроме того, цинкудешевляет сплав, так как он дешевле меди.

Латуни характеризуются высокойэлектропроводностью и теплопроводностью, коррозионной стойкостью, хорошообрабатываются резанием.По технологическому признаку латуни делятся на деформируемые илитейные. По химическому составу латуни делятся на простые (двойные), вкоторых присутствуют только медь и цинк и сложные (многокомпонентные), вкоторые для улучшения различных свойств добавлены другие элементы.

Наиболеераспространены добавки алюминия, олова, кремния, никеля и др.Латуни маркируются буквой Л. В деформируемых латунях указываетсясодержание медии легирующих элементов, которые обозначаютсясоответствующими буквами (О — олово, А — алюминий, К — кремний, Η —никель, Мц — марганец, Ж — железо и т.д.). Содержание элементов дается в %после всех буквенных обозначений. Например, латунь Л63 содержит 63% меди и37% цинка. Латунь ЛАЖ 60-1-1 содержит 60% меди, 1% алюминия, 1% железа и38% цинка.

В марках литейных латуней указывается содержание цинка, аколичество легирующих элементов (в %) ставится после букв их обозначающих.Например, литейная латунь ЛЦ40Мц3А содержит 40% цинка, 3% марганца, менее1% алюминия и 56% меди.Бронзами называются сплавы меди с оловом, алюминием, свинцом идругими элементами, среди которых цинк не является основным. Бронзы обладаютвысокой коррозионной стойкостью, хорошими литейными свойствами, хорошообрабатываются давлением и резанием. По названию основного легирующегоэлемента бронзы делятся на оловянные, алюминиевые, кремнистые, бериллиевые,свинцовые и др.По технологическому признаку бронзы делят на деформируемые и литейные.Маркируются бронзы буквами Бр, за которыми показывается содержаниелегирующих элементов в %.

Обозначения легирующих элементов и отличия вмарках деформируемых и литейных сплавов у бронз такие же, как у латуней.Например, деформируемая бронза БрОФ 6,5-0,4 содержит 6,5% олова и 0,4%фосфора, а литейная бронза БрОЗЦ7С5Н — 3% олова, 7% цинка, 5% свинца, менее1% никеля.Особенно широкое применение в машиностроении имеют оловянныебронзы.

Деформируемые оловянные бронзы обладают высокой пластичностью иупругостью. Из них изготовляют прутки, трубы, ленты. Литейные оловянныебронзы имеют хорошие литейные свойства, высокую коррозионную стойкость. Изних изготовляют арматуру, работающую в условиях пресной и морской воды.Олово — относительно дорогой металл, поэтому его стремятся частично илиполностью заменить в составе бронз другими.Алюминиевые бронзы (БрА7, БрАЖН 10-4-4) обладают более высокимимеханическими свойствами и коррозионной стойкостью по сравнению соловянными. Кремнистые бронзы (БрКМц 3-1) имеют хорошую упругость ипоэтому используются для изготовления пружинящих деталей. Свинцовые бронзы(БрСЗО) обладают высокими антифрикционными свойствами и применяются вподшипниках скольжения.