13

Федеральное агентство по образованию

Волгоградский государственный педагогический университет

Кафедра общетехнических дисциплин

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ

ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ

Методические указания

к выполнению лабораторной работы

по курсу «Материаловедение»

Волгоград

«Перемена»

2007

ББК 34.204.011

П 75

С о с т а в и т е л ь –

Л.Б. Воеводин, канд. техн. наук, доц. каф. ОТД ВГПУ

Р е ц е н з е н т –

Н.А. Бубнов, канд. техн. наук, зав. каф. ОТД ВГПУ

Изучение структуры и свойств цветных сплавов: метод. указ. к выполнению лаб. работы по курсу «Материаловедение» / Сост. Л.Б.Воеводин - Волгоград: Перемена, 2007.  12с.

Даны краткие теоретические сведения о структуре и свойствах цветных сплавов. Сформулирована цель работы и задание, приведён порядок её выполнения, содержание отчёта и контрольные вопросы.

Предназначена для студентов 1 курса факультета технологии и сервиса по специальности 030600 «Технология и предпринимательство».

ББК 34.204.011

 Составление. Л.Б.Воеводин, 2007.

Ц е л ь р а б о т ы

1. Изучение классификации и маркировки сплавов цветных металлов.

2. Изучение строения и свойств сплавов различных систем легирования.

3. Изучение влияния режимов термической обработки на свойства термически упрочняемых алюминиевых сплавов.

Краткие теоретические сведения о структуре и свойствах цветных сплавов на основе меди, титана, алюминия

I. Медь и сплавы на основе меди.

Среди технических металлов медь по своему значению занимает особое место. Чистая медь обладает высокой теплопроводностью (при 20⁰С λ = 404Вт · м^-1 · к^-1), электропроводностью (удельное электросопротивление при 20⁰С ρ = 1,55 · 10^-8 Ом·м) и достаточно высокой коррозионной стойкостью. В зависимости от чистоты различают медь марки МО (наименьшее содержание примесей ~ 0,05%), М1, М2, М3, М4. Применяют ее для проводников тока и производства сплавов. Кристаллическая решетка меди ГЦК, плотность 8,94 г/см³, температура плавления – 1083⁰С.

Сплавы на основе меди обладают высокими механическими, другими ценными свойствами и нашли широкое применение в технике. Медные сплавы подразделяются на следующие группы:

1. Медноцинковые сплавы (латуни).

Латуни разделяют на двойные (простые) и многокомпонентные. Многокомпонентные латуни кроме меди и цинка, содержат еще один или несколько других легирующих металлов (алюминий, никель, железо, олово, марганец, кремний и свинец.

Техническое применение имеют сплавы содержащие до 50% Zn. Наибольшее распространение получили сплавы со структурой α твердого раствора и двухфазные (α + β).

Марки латуней обозначаются буквой Л, за которой следуют цифры – среднее содержание меди в процентах; буква С указывает на присутствие свинца.

α-латунь марки Л90 с большим содержанием меди, называемая томпаком, и Л70, называемая патронной, хорошо поддается холодной штамповке, прессованию и волочению.

α + β-латуни марки Л62, ЛС59-1 с меньшим содержанием меди дешевле, но менее пластичны, чем Л90 и Л70.

Для повышения коррозионной стойкости и механических свойств в латуни добавляют Аl, Ni, Mn, Si. Такие латуни называют специальными.

2. Бронзы.

Сплавы меди с оловом, алюминием, свинцом, кремнием, марганцем, бериллием и другими элементами за исключением цинка, называются бронзами. Обозначают бронзы начальной буквой Бр, после чего следуют первые буквы основных элементов образующих сплав. Цифры в обозначениях указывают процентное содержание легирующих элементов в порядке буквенной простановке.

БрОФ6,5-0,15. Бр – бронза содержащая 6,5% олова и 0,15% фосфора, остальное медь.

Название бронз дается по основным легирующим добавкам, входящим в состав сплава. Например, сплав меди с алюминием называют алюминиевой бронзой (БрА5), со свинцом – свинцовистая (БрС30, с оловом – оловянистая (БрО10), с кремнием – кремнистая (БрК3), с марганцем – марганцовистая (БрМц5), с бериллием – бериллиевая (БрБ2).

Большую группу бронз составляют многокомпонентные бронзы, в которые для повышения механических свойств и улучшения структуры (измельчение зерна) вводят небольшие количества легирующих элементов.

Из бронз изготавливают вкладыши подшипников (свинцовистые, оловянистые бронзы), пружины (бериллиевые бронзы), фасонные отливки (кремнистые бронзы), арматура паровых котлов (марганцовистая бронза). Для изготовления проводов высоковольтных линий электропередачи, для проводов сварочных машин, в ракетной технике и других специальных областях применяются бронзы высокой электропроводности и прочности. В большинстве случаев эти бронзы содержат несколько добавок при суммарной концентрации их в пределах 1-3%. Например: телефонная бронза (0,15% Cd; 0,15% Zn; 0,3 Mg, остальное медь), хромистая бронза (0,5-1,0% Cr, остальное медь). Купалой (0,5% Cr, 0,1% Ag, остальное медь). Их прочность может достигать 750МПа, твердость НВ = 2500Мпа, а электропроводность 80-90% от электропроводности меди.

3. Сплавы меди с никелем имеют исключительно большое значение в технике. Легирование меди никелем значительно повышает ее механические свойства, коррозионную стойкость, электросопротивление и термоэлектрические характеристики.

Применяющиеся в промышленности медноникелевые сплавы условно разделяют на 2 основные группы: коррозионностойкие и электротехнические. Эти сплавы имеют специальные названия.

К первой группе относятся сплавы под названием мельхиор (МН19; МНЖМц30-08-1), нейзильбер (МНЦ15-20), куниаль (МНА13-3; МНА6-1,5). Их высокая коррозионная стойкость в различных агрессивных средах (морская вода, органические кислоты, растворы солей и т.д.), обеспечивает их широкое применение в морском судостроении, для разменной монеты, медицинского инструмента, деталей в точной технике, для изделий ширпотреба.

Во вторую группу входят сплавы для компенсационных проводов при присоединении термопар (МН0,6, МН16), манганин (МНМц3-12) – имеет очень малую термоэлектродвижущую силу в контакте с медью и малый температурный коэффициент электросопротивления и используется для изготовления эталонных катушек электросопротивления точных электроизмерительных приборов.