Ладно. Материаловедение_ТР-21,22_09. 09. 02. 2022 Сплавы цветных металлов Магний и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения Магний
 Скачать 195.68 Kb.
|
|
09.02.2022 Сплавы цветных металлов Магний и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения Магний – металл светло-серого цвета с температурой плавления 650 о С, имеет плотность 1,74 г/см 3 , легко воспламеняется на воздухе. Технический магний выпускается трех марок МГ, МГ и МГ, содержащих 99,90, 99,95 и 99,96 % М, соответственно обладает низкими механическими свойствами и используется в основном в пиротехнике и химической промышленности. Для повышения механических свойств магний легируют алюминием (до 10 %), цинком (до 6 %), марганцем (до 2,5 %), цирконием (дои т.д. Магниевые сплавы (как и сплавы других цветных металлов) подразделяют по технологии получения заготовок на две группы деформируемые и литейные. К деформируемым относятся сплавы МАМА и МА их предел прочности составляет 190…340 МПа, а относительное удлинение – 6…20 %; поставляются в виде горячекатаных прутков, полос, профилей, поковок и штамповок. Литейные сплавы содержат в своем обозначении букву Л (МЛ, МЛ, МЛ, МЛ) и обладают несколько худшими механическими свойствами (в до 230 МПа, δ=1…5 %), но отличаются повышенной жидкотекучестью. Деформируемые и литейные сплавы магния зачастую могут быть упрочнены на 20–35 % путем закалки с температур 380…540 о С и искусственного старения при 150…200 о С в течение 15…20 ч. Магниевые сплавы примерно враз дороже рядовой стали и огнеопасны, но при этом обладают высокой удельной прочностью, технологичны, хорошо поглощают вибрации и по этим причинам широко используются в транспортном машиностроении и, особенно, в авиационной и ракетной технике (диски колес, стойки шасси и т.п.). Алюминий и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения Алюминий – металл серебристо-белого цвета с температурой плавления 660 о С, имеет плотность 2,7 г/см 3 , хорошо проводит электрический токи тепло – четвертое место после серебра, меди и золота. Промышленность выпускает алюминий особой чистоты А (99,999 %); высокой чистоты А, А, А, Аи технической чистоты А, А, А, А, А, А (99,0 %). Технический алюминий изготавливается марок АД (99,5 %), АД (99,3 %) и др. Помимо электропроводности, чистые сорта алюминия обладают высокой коррозионной стойкостью (благодаря наличию прочной окисной пленки на поверхности, хорошо свариваются, легко обрабатываются давлением и по этим причинам широко используются для изготовления электрических кабелей, шин и проводов, тонкостенных труб, радиаторов, фольги, конденсаторов, различных сосудов и банок, посуды, рам и дверей из сложных профилей и других конструкций, не несущих больших нагрузок. Алюминий нередко называют крылатым металлом т. к. без сплавов на его основе было бы невозможно создание современной авиации. Для повышения механических и технологических свойств алюминий легируют медью, марганцем (Мц), магнием (Мг, кремнием и др. элементами. В зависимости от технологии получения заготовок и назначения алюминиевые сплавы делятся на группы и подгруппы Классификация алюминиевых сплавов Алюминиевые сплавы в, МПа δ, % Деформируемые Дуралюмины: Д, Д 490–540 14–11 Авиаль: АВ 260–380 15–12 Высокопрочные сплавы В, В 560–670 8–7 Ковочные сплавы АК6, АК8 300–480 12–10 Деформируемые сплавы АМц, АМг2, … АМг6 130–400 23–10 Жаропрочные деформируемые сплавы Д, АК4-1 400–430 12–13 Литейные Жаропрочные литейные сплавы АЛ1, АЛ21, АЛ33 210–280 0,6–2 Литейные сплавы АЛ2, АЛ4, … АЛ19, АЛ27 180–360 2–18 Деформируемые сплавы поставляются в виде листов, плит, прутков, профилей, труб, поковок и штамповок. Литейные сплавы, предназначенные для фасонного литья, как правило, поставляются в виде чушек. Благодаря высокой удельной прочности, коррозионной стойкости, технологичности алюминиевые сплавы нашли широкое применение в авиации, ракето-, судо- и автостроении, строительстве и др. отраслях хозяйства. Так, например, из дуралюминов, авиаля, высокопрочных и ковочных сплавов изготавливают обшивки, шпангоуты, силовые каркасы, лопасти винтов и др. ответственные конструкции самолетов, ракет, вагонов и автомобилей. Из жаропрочных сплавов, работающих при температуре до 300 о С, изготавливают поршни, головки цилиндров, лопатки и диски турбореактивных двигателей, обшивки сверхзвуковых самолетов и т. п. Литейные сплавы ив частности, силумины – сплавы на основе алюминия и кремния (АЛ2, АЛ4, АЛ9) отличаются высокой удельной прочностью, коррозионной стойкостью и технологичностью (хорошо льются и обрабатываются резанием. Из них вместо чугуна изготавливают мелкие и крупные нагруженные детали – корпуса компрессоров, картеры и блоки цилиндров двигателей и т.п. Большинство деформируемых и литейных сплавов может быть подвергнуто упрочняющей термической обработке путем закалки и искусственного или естественного старения. К не упрочняемым термической обработкой относятся деформируемые сплавы алюминия с марганцем и магнием (АМц, АМг2, … АМг6). Эти сплавы, хотя и обладают пониженной прочностью, но зато легко обрабатываются давлением (штамповка, гибка и т. д, хорошо свариваются, имеют повышенную коррозионную стойкость и по этим причинам для средненагруженных конструкций (рамы и кузова вагонов, палубные надстройки морских и речных судов, баки для горючего, лифты, узлы подъемных кранов, строительные конструкции и др. Алюминиевые сплавы имеют ограниченную жаропрочность, сравнительно низкую жесткость, примерно враз дороже рядовой стали и поэтому не могут вытеснить сталь и чугун из наиболее ответственных и массовых конструкций. Титан и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения Титан – металл серебристо-серого цвета с высокой температурой плавления 1668 о С и плотностью 4,5 г/см 3 , отличается химической инертностью и биологической совместимостью с живыми тканями. Отечественная промышленность выпускает технический титан марок ВТ и ВТ, содержащий около 99,5 % Ti. Технический титан обладает низкой прочностью, высокой пластичностью и вязкостью применяется в химической промышленности, радиоэлектронике и медицине. Для повышения механических свойств титан легируют алюминием, магнием, ванадием, молибденом и др. элементами. Титановые сплавы поставляются в виде листов, труб, прутков, проволоки, поковок, отливок и др. Сплавы достаточно технологичны – хорошо льются, обрабатываются давлением, свариваются дуговой сваркой в атмосфере защитных газов, но плохо обрабатываются резанием (вязкие. К деформируемым относятся сплавы ВТ, ВТ, ВТ, ВТ и др, а также сплав ОТ (содержит 4,5 % Al и 1,5 % Mn). Литейные сплавы имеют в конце марки букву Ли отличаются повышенной жидкотекучестью за счет введения специальных добавок (ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ14Л). Деформируемые и литейные сплавы могут упрочняться термической обработкой, состоящей из закалки и искусственного старения. Титановые сплавы по сравнению с другими легкими металлами обладают наибольшей прочностью в МПа, коррозионной и теплостойкостью, высоким сопротивлением ползучести однако они примерно враз дороже рядовой стали и обладают вдвое меньшей жесткостью, поэтому их применение экономически и технически оправдано только в агрессивных средах (сосуды и трубы для химических аппаратов, корпуса атомных подводных лодок, лопатки турбин, обтекатели сверхзвуковых самолетов, медицинские протезы и т.п.). Медь и сплавы на ее основе, маркировка, свойства и область применения Медь – металл красно-розового цвета с температурой плавления 1083 о С; имеет плотность 8,94 г/см 3 ; очень хорошо проводит электрический токи тепло, уступая только серебру. Медь легко деформируется и паяется; но плохо сваривается и обрабатывается резанием, дает большую усадку при литье. Промышленность выпускает медь в виде листов, фольги, труб, прутков и проволоки для электротехнической, радиоэлектронной и др. отраслей промышленности. В зависимости от химического состава установлены следующие марки меди ММ, ММ, ММ с содержанием Cu от 99,99 до 99,0 %, соответственно. Для повышения эксплуатационных свойств медь легируют различными элементами, для обозначения которых применяют следующие буквы А – алюминий, Б – бериллий, Ж – железо, К – кремний, Мц – марганец, Н – никель, О – олово, С – свинец, Ф – фосфор, Х – хром, Ц – цинк и т.д. По технологии получения заготовок медные сплавы традиционно делят на деформируемые и литейные, а по химическому составу – на латуни и бронзы Латунь – сплав на основе меди и цинка, нов нее могут входить и другие элементы Бронза – сплав меди с другими элементами, в числе которых, но наряду с другими, может быть и цинк. Обозначение латуней начинается с буквы Л, а бронз – с букв Бр; далее следует сочетание букв и цифр цифры, следующие за буквами, указывают содержание легирующих элементов в %. При этом в деформируемых латунях и бронзах сначала перечисляют все буквы, а затем следуют цифры через черточку, например, латунь ЛАЖ содержит 60 % Cu, 1 % Al, 1 % Fe, остальное Zn, а бронза БрОЦ4-3 – 4 % Sn, 3 % Zn, остальное Cu; в литейных сплавах цифры следуют непосредственно после букв, например, латунь ЛЦ30А3 содержит 30 % Zn, 3 % Al, остальное Cu, а бронза БрО3Ц12С5 – 3 % Sn, 12 % Zn, 5 % Pb, остальное Cu. Латуни и бронзы за счет повышенного содержания отдельных элементов приобретают специфические технологические и эксплуатационные свойства - латуни с высоким содержанием меди (Л – томпак, Л – полутомпак) обладают высокой пластичностью и теплопроводностью, а также пониженной склонностью к коррозионному растрескиванию легко обрабатываются давлением в холодном и горячем состоянии используются для штамповки деталей сложной формы - латуни с высоким содержанием цинка (Л, ЛС59-1 – автоматная латунь, Л, Л) обладают более высокой прочностью и очень хорошо обрабатываются резанием применяются для изготовления мелких сложных деталей на станках-автоматах; - оловянные латуни (ЛО62-1, ЛО70-1 – морские латуни) устойчивы против коррозии в морской воде - оловянные бронзы (БрОЦ4-3, БрО4Ц4С17 и др) обладают высокими упругими и антифрикционными свойствами используются для изготовления пружин, мембран, втулок, вкладышей подшипников, червячных пари т.п.; - алюминиевые бронзы (БрАЖ9-4, БрА10Ж3Мц2 и др) хорошо сопротивляются коррозии в морской воде и тропическом климате, имеют высокие механические и технологические свойства используются для изготовления арматуры и антифрикционных деталей - кремнистые бронзы (типа БрКМц3-1) обладают высокими упругими и технологическими свойствами применяются при изготовлении приборных пружин, работающих в морской воде и др. агрессивных средах - бериллиевые бронзы (БрБ2, БрБНТ1,7 и др) обладают уникальными упругими и антифрикционными свойствами используются для изготовления ответственных пружин, мембран и др. упругих элементов в точных приборах. Механические свойства некоторых медных сплавов, например, алюминиевой латуни и бериллиевой бронзы могут быть существенно улучшены путем термической обработки, состоящей из закалки и искусственного старения. Легирование меди никелем значительно повышает ее механические свойства, коррозионную стойкость, электросопротивление и термоэлектрические характеристики. Применяющиеся в промышленности медно-никелевые сплавы можно условно разделить на две основные группы коррозионностойкие и электротехнические - в первую группу входят сплавы под названием мельхиор (МН, МНЖМц30-1-1), нейзильбер (МНЦ15-20, МНЦС16-29-1,8) и куниаль (МНА13-3, МНА6-1,5), обладающие повышенной прочностью, хорошей обрабатываемостью давлением, высокой коррозионной стойкостью в пресной и морской воде, органических кислотах и др. агрессивных средах - во вторую группу входят термоэлектродные сплавы для термопар – константан (МНМц40-1,5) и изготовления компенсационных проводов к термопарам (МН МН, а также манганин (МНМц3-12), используемый для создания прецизионных катушек электросопротивления, т. кон обладает малым температурным коэффициентом сопротивления. Стоимость меди и сплавов на ее основе в зависимости от чистоты и содержания легирующих элементов в большинстве случаев враз превышает стоимость рядовой стали. Никель и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения Никель – металл серебристо-белого цвета с желтоватым оттенком, плавится при температуре 1455 о С, имеет плотность 8,91 г/см 3 ; тверд, хорошо полируется, ферромагнитен (Т к Ni = 358 о С), обладает высокой коррозионной стойкостью – устойчив на воздухе, вводе, щелочах и ряде кислот. В чистом виде никель почти не применяется, основная масса его идет на производство различных сплавов с железом, медью, цинком и др. металлами. Около 20 % мирового производства никеля расходуется на получение электролических покрытий. Сплавы на основе никеля можно разделить на жаропрочные, жаростойкие, магнитные и сплавы с особыми физическими свойствами. Жаропрочные и жаростойкие сплавы на основе никеля используются для изготовления деталей, работающих при температурах 700…1100 о С. Жаропрочные деформируемые (ХН77ТЮР, ХН70ВМТЮ, ХН55ВМТФКЮ) и литейные (ЖС6К) суперсплавы, предназначенные для изготовления рабочих лопаток и дисков газовых турбина также различных элементов ракетных двигателей, получают путем легирования никеля хромом, титаном, алюминием, вольфрамом, молибденом и др. элементами. Наилучшие эксплуатационные свойства деталей из этих сплавов достигаются путем закалки и последующего старения. Жаростойкие сплавы – нихромы (Х20Н80, Х20Н75БТЮ, Х25Н60В15Т) обладают высоким удельным электросопротивлением, имеют хорошие технологические свойства – хорошо деформируются и свариваются, широко применяются для изготовления нагревательных элементов различных электрических печей и бытовых приборов, а также деталей, эксплуатируемых при высокой температуре. Многие никелевые сплавы имеют специальные названия, например, сплав НМЖМЦ28-2,5-1,5 (28 % Cu, 2,5 % Fe, 1,5 % Mn) называется монель-металл, который широко используется для изготовления коррозионностойких деталей для разных отраслей промышленности (травильных баков, арматуры паровых котлов и т. п. Стоимость никелевых сплавов примерно враз превышает стоимость рядовой стали. |