- •Часть 3
- •Часть 3
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Легированные стали
- •1.1. Классификация и маркировка легированных сталей
- •1.2. Легированные конструкционные стали
- •1.3. Легированные инструментальные стали
- •2. Металлокерамические твердые сплавы
- •3. ЭлектротехническИе материаЛы и их классификация
- •3.1. Строение электротехнических материалов
- •3.2. Диэлектрические материалы
- •3.2.1. Жидкие диэлектрики
- •3.2.2. Твердые диэлектрики
- •3.3. Проводниковые материалы
- •3.4.1. Медь и ее сплавы
- •3.4.2. Алюминий и его сплавы
- •Состав и механические свойства сплавов аМц и аМг
- •Химический состав и механические свойства сплавов после закалки и старения
- •3.5. Биметаллические проводники
- •3.6. Материалы высокого электросопротивления
- •Состав и свойства сплавов
- •3.7. Сплавы для термопар
- •3.8. Материалы для подвижных контактов
- •3.8.1. Скользящие контакты
- •3.8.2. Разрывные контакты
- •3.9. Магнитные материалы
- •3.9.1. Магнитотвердые материалы
- •3.9.2. Магнитомягкие материалы
- •3.9.3. Металлокерамические магниты
- •Материаловедение Конспект лекций Часть 3
- •644046, Г. Омск, пр. Маркса, 35
Химический состав и механические свойства сплавов после закалки и старения
Сплав |
Содержание элементов, % |
Свойства сплавов |
||||||
Cu |
Mg |
Mn |
Si |
другие |
В, МПа |
, % |
НВ |
|
Д1 |
3,8 – 4,8 |
0,4 – 0,8 |
0,4 – 0,8 |
0,7 |
– |
410 |
15 |
95 |
Д16 |
3,8 – 4,5 |
1,2 – 1,8 |
0,3 – 0,9 |
0,5 |
– |
520 |
11 |
105 |
Д18 |
2,2 – 3,0 |
0,2 – 0,5 |
– |
– |
– |
290 |
24 |
70 |
В95 |
1,4 – 2,0 |
1,8 – 2,0 |
0,2 – 0,6 |
0,5 |
5 – 7 Zn до 0,25 Сг |
600 |
10 |
115 |
АК6 |
1,8 – 2,6 |
0,4 – 0,8 |
0,4 – 0,8 |
0,7 – 1,2 |
– |
420 |
13 |
105 |
АК8 |
3,9 – 4,8 |
0,4 – 1,0 |
0,4 – 1,0 |
0,6 – 1,2 |
– |
480 |
10 |
135 |
АК4-1 |
1,9 – 2,5 |
1,4 – 1,8 |
– |
0,35 |
0,8 – l,5 Fe 1,0 – 1,5 Ni до 0,1 Ti |
420 |
13 |
120 |
Высокопрочные сплавы (см. табл. 7) маркируют буквой «В» (В95, В96). Цифры указывают номер сплава. Состав В95 соответствует системе «алюминий – цинк – магний – медь» с добавками марганца и хрома, которые повышают коррозионную стойкость и усиливают эффект старения. После закалки (460 – 475°С) и искусственного старения (120 – 140°С) в течение 16 – 24 ч сплав приобретает высокую прочность при сохранении высокой пластичности. Эти свойства сплав сохраняет при длительном нагреве до 100 – 120°С. Естественное старение для высокопрочных сплавов не проводят. Сплав В95 хорошо обрабатывается резанием и сваривается точечной сваркой.
Ковочные сплавы (см. табл. 7) отличаются высокой пластичностью при температуре ковки и горячей штамповки (450 – 475°С), они относятся к системе «алюминий – медь – кремний – магний – марганец» и маркируются буквами «АК». Их подвергают закалке и искусственному старению при 150 – 165°С в течение 4 – 12 ч.
Жаропрочные ковочные сплавы (см. табл. 7) используют для изготовления деталей, работающих при повышенных значениях температуры (до 200 – 300°С), к ним относятся АК2, АК4, АК4-1, Д20 и др., они дополнительно легированы железом, никелем, титаном – элементами, затрудняющими диффузию при нагреве в процессе эксплуатации и тем самым замедляющими разупрочнение сплавов.
3.4.2.3. Литейные сплавы алюминия. Для получения отливок используется большое количество сплавов, которые делятся на группы в зависимости от состава, технологии литья и получаемых свойств.
Их маркируют буквами «АЛ» (алюминиевый литейный) и номером сплава. В зависимости от условий получения и применения отливки подвергают термической обработке по одному из восьми режимов, которые обозначают буквой «Т» и номером (Т1, Т2, Т3, ..., Т8), например, АЛ20 (Т2), где Т2 – отжиг при 300°С для снятия внутреннего напряжения и стабилизации размеров.
Силумины – сплавы «алюминий – кремний», которые обладают хорошими литейными свойствами.
Сплав АЛ2 содержит 10 – 13 % кремния, что приводит к увеличению пластичности до 10 – 12 % и прочности – до 180 – 200 МПа. Сплав АЛ2 термическому упрочнению не подвергается, из него отливают тонкостенные детали сложной формы и детали, испытывающие ударные нагрузки, к которым предъявляются повышенные требования по коррозионной стойкости.
Силумины легируют магнием, медью, марганцем, титаном и др. Наибольшее применение получили сплавы с магнием (АЛ9), магнием и марганцем (АЛ4). Легированные силумины применяют для средних и крупных литых деталей ответственного назначения.
Сплавы алюминия с медью АЛ7, АЛ19 характеризуются высокой прочностью при обычной и повышенной (до 300°С) температуре, хорошо обрабатываются резанием и свариваются. Литейные свойства – значительная усадка, недостаточная герметичность. Эти сплавы используются для отливок простой формы, их часто анодируют из-за низкой коррозионной стойкости.
Магналины – сплавы алюминия с магнием (АЛ8), обладают высокими коррозионной стойкостью, прочностью, вязкостью и хорошей обрабатываемостью резанием. Литейные свойства низкие. Данные сплавы широко применяют для изготовления деталей, работающих в условиях высокой влажности.
Жаропрочные литейные сплавы. Наибольшее применение получил сплав АЛ1 («алюминий – магний – медь – никель с добавками хрома»), из которого изготавливают детали, работающие при температуре 275 – 300°С.
3.4.2.4. Электротехнические сплавы алюминия. Для изготовления холоднотянутой электротехнической проволоки используют алюминий марки АД1 и алюминиевые деформируемые сплавы марок АМц, АМг2, АМг5П, Д1П, В65 (Д – деформируемый, П – сплав холодной пластической деформации).
Химические элементы, образующие с алюминием твердые растворы, увеличивают механическую прочность, но снижают удельную электропроводность. Наиболее значительно электропроводность снижают хром, магний, ниобий, титан и ванадий, поэтому их количество в алюминиевых электротехнических сплавах должно быть строго ограничено.
Железо также повышает прочность этих сплавов, но при этом мало влияет на их удельную электропроводность, так как не растворяется в алюминии (не входит в твердый раствор), а присутствует в виде дисперсных частиц. Все электротехнические сплавы алюминия содержат железо, но отличаются разным его содержанием.
В электротехнике используются малолегированные сплавы системы «алюминий – магний – кремний» с добавкой железа. Причем содержание кремния должно быть большим, чем магния. Эти сплавы имеют повышенные значения механической прочности, электропроводности и нагревостойкости. Из сплавов этой системы наиболее известен сплав альдрей (0,3 – 0,5 % – магний; 0,4 – 0,7 % – кремний; 0,2 – 0,3 % – железо; остальное – алюминий), обладающий высокими механическими свойствами при небольшом удельном электросопротивлении (в = 350 – 370 МПа; = 6 – 9 %; = 0,322 мкОм∙м; плотность – 2,7 г/см2). Рабочая температура альдрея – 180 – 200С. Перечисленные свойства альдрей приобретает в результате специальной обработки по схеме: «волочение – закалка в воде с температуры 520 – 550С – повторное волочение – старение при температуре 140 – 150С». По механическим свойствам альдрей приближается к твердой меди (МТ), по плотности и удельной электропроводности – к твердому алюминию (АТ). Контактный провод из этого сплава при рабочем токе 60 А, скорости движения 70 км/ч с медноугольным токосъемником имеет износостойкость большую, чем у медного провода.
Известны и другие сплавы этой системы. Например, сплав, содержащий железа до 1,0 % и минимальную концентрацию кремния, имеет удельную электропроводность 61 % от электропроводности меди и механическую прочность у отожженных образцов 100 – 165 МПа.