- •Введение
- •1.Атомно-кристаллическая структура металлов
- •1.1. Классификация металлов
- •1.2.Кристаллическое строение металлов
- •1.3.Кристаллические решетки металлов
- •1.4.Реальное строение металлических кристаллов
- •2.Кристаллизация
- •2.1.Три состояния вещества. Энергетические условия процесса кристаллизации
- •2.2.Строение металлического слитка
- •2.3.Полиморфные превращения
- •3.Пластическая деформация и механические свойства
- •3.1.Виды напряжений
- •3.2.Упругая и пластическая деформация
- •3.4.Изменение структуры металлов при пластической деформации. Текстура деформации. Наклеп
- •3.5.Разрушение металлов
- •3.6.Пути повышения прочности, и пластичности, металла
- •3.7. Механические свойства при статических испытаниях
- •4.Фазы в металлических сплавах
- •4.1.Твердые растворы
- •4.2.Химические соединения
- •4.3.Фазы внедрения.
- •4.4.Электронные соединения.
- •5.Диаграммы состояния сплавов. Правило фаз
- •5.1.Термины и определения
- •5.2.Диаграммы состояния двойных сплавов
- •5.2.1.Диаграмма состояния сплавов, образующих механическую смесь компонентов.
- •5.2.2.Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •5.2.3.Диаграммы состояния сплавов, образующих ограниченные растворы и эвтетику
- •5.2.4.Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные растворы и перитектику
- •5.2.5.Диаграмма состояния сплавов ,образующих химическое соединение
- •6.Диаграмма состояния железо-цементит:
- •6.1.Кристаллизация стали .
- •6.2.Перекристаллизация стали (превращения в твердом состоянии).
- •7.Кристаллизация и перекристаллизация чугунов
- •7.1.Белые чугуны
- •7.2.Серые чугуны
- •7.3.Влияние примесей.
- •8.1.Теория превращения в стали при нагреве и охлаждении.
- •8.2. Классификация видов термической обработки.
- •8.3.Превращение при нагреве
- •8.4.Превращение аустенита при охлаждении (перлитное превращение).
- •8.5.Особенности превращения перлита в до-и заэвтектоидных сталях.
- •8.6.Промежуточное превращение.
- •8.6. Мартенситное превращение.
- •8.7.Отпуск закаленной стали (превращение мартенсита и остаточного аустенита при нагреве).
- •8.8.Технология термической обработки стали.
- •9.Химико-термическая обработка сталей.
- •9.1.Общие положения.
- •9.2.Цементация сталей.
- •9.3.Азотирование стали.
- •9.4.Нитроцементация и цианирование стали.
- •9.5.Термохимическая обработка
- •10.Общая характеристика легированных сталей
- •10.1.Классификация примесей
- •10.2.Классификация сталей.
- •10.3.Обозначение марок легированной сталей.
- •10.4.Классификация сталей по назначению
- •10.4.1.Конструкционные стали
- •Улучшаемые (среднеуглеродистые) стали
- •10.4.2.Инструментальные стали
- •10.4.3.Стали с особыми свойствами
- •11.Цветные металлы и сплавы
- •11.1.Алюминий и его сплавы
- •11.2. Медь и ее сплавы
- •11.3. Антифрикционные сплавы
- •12.Защитные покрытия на металлах и сплавах
- •12.1.Оксидные покрытия
- •12.1.2.Оксидные покрытия на алюминии
- •12.1.2.Оксидирование цветных,тугоплавких металлов и сплавов
- •12.2.Коррозионные покрытия на основе цинка
- •12.2.1.Горячее цинкование.
- •12.3.Структура и свойства органосиликатных покрытий
- •12.3.2.Лакокрасочные покрытия
- •12.4.Диспесноупрочненные покрытия
- •12.5.Перспективы применения новых материалов и способы их создания
- •13.Неметалические материалы , их свойства и области применения
11.1.Алюминий и его сплавы
Алюминий - металл серебристо-белого цвета; находится в III группе Периодической системы Д.И.Менделеева.
Алюминий легкий (плотность 2,7 г/см 3) и легкоплавкий (температура плавления 6600 С) металл, он не имеет полиморфных превращений, кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке с параметром а=0,404 нм и поэтому обладает высокой пластичностью. Алюминий имеет высокую теплопроводность, а электропроводность его составляет 65% от электропроводности меди. Алюминий - коррозионно-стойкий металл. Образующаяся на его поверхности плотная пленка оксида Al , малопроницаема для всех газов и предохраняет алюминий от дальнейшего окисления и коррозии в атмосферных условиях, воде и других средах. Алюминий стоек к концентрированной азотной кислоте и некоторых органических кислотах (лимонной, уксусной и др.). Минеральные кислоты (соляная, плавиковая) и щелочи разрушают оксидную пленку.
Постоянные примеси (Fe, Si, Ti, Мn, Сu, Zn, ) понижают физико- химические характеристики и пластичность алюминия. В зависимости от содержания примесей различают марки первичного алюминия А999, А995, А99, А97, А95 .
Железо и кремний являются основными и неизбежными примесями, попадающими в алюминий при его производстве. Их присутствие отрицательно сказывается на свойствах алюминия.
Чистейший алюминий имеет крупнозернистую структуру с тонкими прямолинейными границами.
Железо практически не растворимо в алюминии, поз тому даже при самом малом его содержании образуется хрупкое химическое соединении FeAl3 . Кристаллизуясь в виде игл , служащих надрезами и металле, оно снижает пластические свойства алюминия. Железо уменьшает коррозионную стойкость алюминия вследствие большой разницы электpoхимических потенциалов фаз А1 и FeAl3 этих фаз и развития межкpисталлитной коррозии.Кремний не образует с алюминием химических соединений и присутствует в сплавах алюминия в элементарном виде.
Основное отрицательное влияние примеси кремния выражается в ухудшении литейных свойств технического алюминия. Кремний резко снижает температуру солидуса, увеличивает интервал кристаллизации.
Из-за низкой прочности технический алюминий применять как конструкционный материал нецелесообразно. Его широко используют для изготовления ненагруженных деталей и элементов конструкций, когда основную роль играют его малая плотность, высокая пластичностью, коррозионная стойкость, хорошая свариваемость. Высокая электропроводность алюминия, сочетающаяся с малой плотностью, позволили широко использовать его в электротехнике в качестве проводникового материала.
Классификация алюминиевых сплавов
Введение легирующих элементов позволило создать целую группу алюминиевых сплавов с различными физико-механическими и технологическими свойствами. По технологии изготовления полуфабрикатов и изделий все применяемые в промышленности алюминиевые сплавы делят на три группы:деформируемые, литейные и спеченные.
Деформируемые сплавы должны иметь высокую технологическую пластичность, так. как используются для изготовления деталей различными способами пластической деформации (прокаткой, ковкой, прессованием и т, д.). Поэтому деформируемые сплавы должны иметь однородную структуру твердого раствора на основе алюминия. Для повышения прочности при условии сохранения технологической пластичности в деформируемых сплавах допускается небольшое количество кристаллов эвтектики. Литейные сплавы, предназначенные для изготовления деталей методами фасонного литья(в земляные или металлические формы, под давлением и пр.) должны иметь хорошие литейные свойства - высокую жидко текучесть, малую склонность к образованию горячих трещин, которые зависят от интервала кристаллизации. Деформируемые алюминиевые сплавы можно разделить на две подгруппы: деформируемые, неупрочняемые термической обработкой, деформируемые, упрочняемые термической обработкой. Получить требуемый комплекс механических, и технологических свойств алюминиевых сплавов можно путем термической обработки: отжига, закалки, старения.