1.2. Цветные сплавы

Сплавами называют материалы, имеющие металлическую природу. Они представляют собой смесь двух или более химических элементов (в том числе и неметаллов). Как правило, сплавы получают путем совместного плавления всех его компонентов. Компонентами называют все химические элементы, содержание которых контролируется в сплаве. Из компонентов выделяют основу сплава. Это металл, определяющий общий характер и основные свойства сплава. Его содержание превышает 50 % от общей массы сплава. Встречаются сплавы с двумя и даже тремя основами. В этом случае концентрация основы близка к 30 %.

Выбор основы сплава производится по его основному, ведущему свойству. Такое деление всех элементов периодической системы приведено на рис. 1.

Кроме основы сплава, в его состав входят легирующие компоненты. Это добавки, специально вводимые в сплав для придания ему тех или иных свойств. Их содержание может находиться в пределах от 0,001 до 0,1 % (микролегирующие добавки) или от 0,1 до 20 % и выше (макролегирующие добавки).

При получении сплава, в него из руды, топлива, атмосферы, огнеупоров и инструмента всегда попадают различные примеси. Эти компоненты делятся на две группы: нежелательные (вредные), снижающие уровень требуемых рабочих или технологических свойств, и допустимые, не оказывающие ощутимого влияния на свойства. Содержание вредных примесей, контролируется и ограничивается. Допустимые примеси не ограничиваются и не контролируются. Одни и те же элементы в различных сплавах даже на одной и той же основе могут быть полезными (легирующими компонентами) или, попав в сплав случайно, вредными.

К отдельной группе можно отнести модификаторы. Это компоненты, вводимые в сплав в очень малых количествах для воздействия на процесс кристаллизации с целью регулирования структуры.

Составы сплавов во всех странах мира регламентируются нормативными документами. В России это государственные стандарты (ГОСТ), технические условия (ТУ), отраслевые стандарты и нормы. Нормативные документы в первую очередь регламентируют химический состав сплавов. Они же показывают, какие свойства могут быть достигнуты при заданном составе сплава.

Сплавы цветных металлов по технологическим признакам делят на литейные и деформируемые. Из деформируемых сплавов сначала производят (отливают) различные заготовки в виде слитков различного сечения (круглые, плоские, квадратные, прутки, трубные заготовки и т.д.). Эти изделия в дальнейшем подвергают пластической деформации (прокатке, ковке, штамповке, протяжке, волочению и т.п.). Из литейных сплавов получают фасонные отливки различной конфигурации с массой от долей грамма до десятков тонн. Минимальные толщины стенок отливок могут быть от 0,5 – 2 мм, а максимальные не имеют ограничений.

Рис.1. Деление химических элементов периодической системы на группы по ведущему свойству

Химический состав деформируемых сплавов должен обеспечивать хорошую пластичность и способность к обработке давлением. Литейные сплавы должны обладать высокой жидкотекучестью, малой усадкой, низкой склонностью к образованию пористости, ликвации и трещин при затрудненной усадке. Деформируемые сплавы обычно представляют собой однородные твердые растворы. Для них характерно сочетание высокой прочности и пластичности. В качестве литейных используют многофазные сплавы преимущественно эвтектического типа с узким интервалом кристаллизации и хорошими литейными свойствами.

Темпы производства отливок из цветных сплавов опережают рост производства отливок из чугуна и стали. Выпуск отливок из различных сплавов в промышленно развитых сплавах характеризуется следующими соотношениями: алюминиевые сплавы 60-65 %, цинковые 15 – 20 %, медные 15 – 18%, магниевые 3 – 5 %.

Цветные металлы и сплавы относятся к дефицитным и дорогим материалам. В связи с этим большое внимание уделяется сбору и переработке лома и отходов и производству из них вторичных сплавов. Рабочие сплавы, приготовленные из вторичных материалов, значительно дешевле сплавов из чистых первичных металлов, но они отличаются повышенным содержанием примесей. При использовании современных плавильных агрегатов и технологических процессов можно обеспечить получение из вторичных сплавов литых изделий высокого качества.