Классификация и маркировка сплавов цветных металлов
В данной работе изучаются цветные сплавы алюминия, магния, титана, меди и баббитов.
1. Сплавы на медной основе.
Медные сплавы имеют высокие механические и технологические свойства, хорошо сопротивляются коррозии и износу. Сплавы на медной основе разделяют в зависимости от состава на две основные группы: латуни и бронзы.
Латуни - это сплавы меди с цинком, где содержание цинка не превышает 45%. Они маркируются буквой "Л" - латунь и цифрами, указывающими содержание меди в процентах, остальное цинк (Л90, Л62 и т.д.) Все латуни по технологическому признаку подразделяют на две группы:
а) деформируемые латуни, из которых изготавливают ленты, листы, трубы, проволоку и т.д.
б) литейные латуни для фасонного литья, обладающие хорошей жидкотекучестью, антифрикционными свойствами, малой склонностью к ликвации. Эти латуни имеют более высокие механические свойства и применяют для изготовления подшипников, втулок, вкладышей, гаек, нажимных винтов, червячных винтов, пароводяной аппаратуры и т.д.
Латуни с содержанием цинка до 39% хорошо деформируются в холодном состоянии. При содержании цинка от 39% до 45% латуни малопластичны в холодном состоянии, поэтому подвергаются горячей обработке давлением. Они имеют более высокую прочность и износостойкость.
Кроме простых латуней (сплавов меди только с цинком), применяют специальные многокомпонентные латуни, в которые для придания дополнительных свойств вводятся различные добавки легирующих элементов:
олова - для сопротивляемости коррозии в морской воде;
свинца - для улучшения обрабатываемости резанием,
алюминия, никеля - для повышения механических свойств и т.д.
Легирующие элементы повышают прочность, но уменьшают пластичность. При маркировке специальных латуней после буквы "Л" - латунь стоят первые русские буквы каждого легирующего элемента и цифры, указывающие количество входящих легирующих добавок в процентах. Например, ЛАЖ60-1-1 - латунь, содержащая 60% меди, 1% алюминия-, 1% железа, остальное цинк.
Бронзы - это сплавы меди с другими различными элементами – оловом, свинцом, алюминием, кремнием, бериллием и др. Как легирующая добавка в бронзы может включаться и цинк.
Маркируются бронзы буквами "Бр" (бронза), затем указываются буквенные обозначения легирующих элементов, входящих в сплав, а за ними по порядку цифры, показывающие содержание этих элементов в процентах. Остальное медь.
Например, Бр.ОФЮ-1 (олова - 10%, фосфора - 1%, остальное медь)
В технике широко применяются оловянистые бронзы. Различают деформируемые оловянистые бронзы (при содержании олова до 5-6%) и литейные (с содержанием олова более 5-6%) Деформируемые оловянистые бронзы изготовляют в виде лент, листов, прутков, трубок, проволоки путем прессования и штамповки. Литейные оловянистые бронзы применяют для изготовления антифрикционных деталей, пароводяной арматуры, вкладышей подшипников.
В оловянистые бронзы для улучшения обрабатываемости резанием добавляют свинец, для улучшения механических и литейных свойств - цинк и фосфор.
Специальные (безоловянистые) бронзы также находят широкое применение, так как имеют высокие механические, технологические свойства, коррозионную стойкость.
Безоловянистые бронзы - это сплавы меди с марганцем, алюминием, никелем свинцом, бериллием и другими элементами. Они также могут быть двойными и сложнолегированными для получения деталей давлением или литьем.
Марганцовистые бронзы отличаются высокими коррозионными свойствами, высокой пластичностью, хорошо обрабатываются давлением, сохраняют механические свойства при повышенных температурах, например:
Бр Мц1 - до температуры 400-450оС.
Алюминиевые бронзы хорошо сопротивляются коррозии и имеют высокие механические и технологические свойства. Они легко обрабатываются давлением в горячем состоянии, а при содержании алюминия до 7- 8% - и в холодном. Они имеют хорошие литейные свойства, хотя и имеют значительную усадку и из них можно изготовлять разнообразные отливки.
Свинцовистые бронзы являются литейными сплавами, они имеют высокие антифрикционные свойства и применяются для изготовления высоконагруженных подшипников, работающих в условиях больших удельных давлений.
Кремнистые бронзы с содержанием кремния до 3% отличаются высокой пластичностью и хорошими литейными свойствами, упругостью и коррозионной стойкостью. Эти бронзы легко обрабатываются резанием, давлением, свариваются. Применяют для изготовления пружин и других упругих деталей, работающих при повышенных температурах (до 250°С), в агрессивных средах.
Бериллиевые бронзы имеют высокие прочностные свойства, высокую упругость, сопротивляемость коррозии, свариваются и обрабатываются резанием. Применяют для изготовления упругих элементов (мембран, пружин, пружинящих контактов); для деталей, работающих на износ (кулачки полуавтоматов и др.).
2. Сплавы на основе алюминия
Широкое применение сплавов на алюминиевой основе обосновано их относительно высокими механическими и литейными свойствами, малой плотностью. Все сплавы алюминия можно разделить на две группы:
1. деформируемые, из которых получают полуфабрикаты - листы, проволоку, ленты, прутки, а также поковки и штамповки различными методами обработки давлением, а именно: прессованием, прокаткой, ковкой, штамповкой;
2. литейные, из которых получают фасонное литье отливкой в земляные или металлические формы, применяют литье под давлением.
Деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются на:
1. сплавы, не упрочняемые термообработкой,
2. сплавы, упрочняемые термической обработкой.
К сплавам первой группы можно отнести сплавы алюминия с марганцем (АМц) или с магнием (АМг2, АМгЗ, АМг5, АМгб), имеющие умеренную прочность и пластичность, хорошую свариваемость, коррозионную стойкость.
К сплавам второй группы, упрочняемым термообработкой, относятся - дуралюмины - сплавы алюминия с медью, магнием и марганцем, сплавы авиаль (АВ); высокопрочные алюминиевые сплавы (В95, В96)
Дуралюмины маркируются буквой " Д" и цифрами, указывающими порядковый номер сплава (Д1, Д16), и применяют для изготовления ответственных деталей с высокой прочностью, требующих долговечности при переменных нагрузках и т.д. Из сплава Д16 изготавливают строительные конструкции, кузовы грузовых автомобилей, обшивки и другие детали самолетов
Сплавы типа авиаль (Al-Mg-Si) уступают дуралюминам в прочности, но имеют лучшую пластичность в холодном и горячем состоянии, хорошо свариваются и сопротивляются коррозии. Используются для элементов конструкций с умеренными нагрузками, лопастей винтов вертолетов, кованых деталей двигателя, рам, дверей.
Литейные сплавы на основе алюминия имеют высокую жидкотекучесть, сравнительно небольшую усадку, малую склонность к образованию горячих трещин наряду с высокими механическими свойствами и сопротивлением коррозии. Среди литейных сплавов находят широкое применение силумины - сплавы алюминия с кремнием, имеющие плотную отливку, высокие литейные свойства. Маркируются они буквами "АЛ" (алюминиевый литейный) и цифрой, указывающей порядковый номер сплава в ГОСТе. Например: АЛ2, АЛ4 и т.д. Сплавы алюминия с медью (АЛ7, АЛ 12) имеют высокие механические свойства при комнатной и повышенной температурах и хорошо обрабатываются резанием.
Сплавы алюминия с кремнием и медью (АЛ4, АЛ5, АЛ6, АЛ7) применяются для изготовления средне - и сильнонагруженных деталей с высокими механическими свойствами.
Среди алюминиевых сплавов находят применение деформируемые сплавы для ковки и штамповки, маркируемые АК1. АК6 и т.д, где буквы указывают назначение сплава (алюминиевый ковочный), а цифра -его порядковый номер. В их состав кроме алюминия входят медь, магний, марганец, кремний. Кроме высоких механических свойств от этих сплавов требуется высокая пластичность в горячем состоянии. Из этих сплавов изготовляют картеры, двигатели, лопасти винтов, надмоторные рамы, крыльчатки и т.д.
Титан и его сплавы. Титан - тугоплавкий металл с невысокой плотностью. По способу производства деталей различаются деформируемые (ВТ 9, ВТ 18) и литейные (ВТ 21Л, ВТ 31Л) сплавы. Для получения сплавов с улучшенными свойствами его легируют алюминием, хромом, молибденом. Титан и его сплавы маркируют буквами "ВТ" и порядковым номером:
ВТ1-00, ВТЗ-1, ВТ4, ВТ8, ВТ14.
Пять титановых сплавов обозначены иначе:
0Т4-0, 0Т4, 0Т4-1, ПТ-7М, ПТ-3В.
Магний и его сплавы.
Среди промышленных металлов магний обладает наименьшей плотностью(1700 кг/м3). Магний и его сплавы неустойчивы против коррозии, при повышении температуры магний интенсивно окисляется и даже самовоспламеняется. Он обладает малой прочностью и пластичностью, поэтому как конструкционный материал чистый магний не используется. Для повышения химико-механических свойств в магниевые сплавы вводят алюминий, цинк, марганец и другие легирующие добавки.
Магниевые сплавы подразделяют на деформируемые (ГОСТ 14957-76) и литейные (ГОСТ 2856-79). Первые маркируются буквами "МА", вторые "МЛ". После букв указывается порядковый номер сплава в соответствующем ГОСТе.
Например:
МА1-деформируемый магниевый сплав №1;
МЛ19-литейный магниевый сплав №19
Магниевые сплавы подвергаются следующим видам термической обработки: Т1 – старение, Т2 – отжиг, Т4 – гомогенизация и закалка на воздухе, Т6 – гомогенизация, закалка на воздухе и старение, Т61 – гомогенизация, закалка в воду и старение.
Баббиты (ГОСТ 1320-74 и ГОСТ 1209-90). Баббиты (Б) – антифрикционные сплавы олова или свинца с сурьмой, медью, кадмием, мышьяком и другими элементами. Ввиду того, что баббиты обладают малым коэффициентом трения по стали, их используют для изготовления вкладышей подшипников скольжения и заливок других деталей.
Число в марке баббита указывает на процентное содержание олова.
