Краткие теоретические сведения. Цветные металлы используют в технике преимущественно в виде сплавов с другими элементами

Цветные металлы используют в технике преимущественно в виде сплавов с другими элементами. В отраслях массового машиностроения наиболее широкое применение получили сплавы на основе меди и алюминия.

Сложная маркировка цветных сплавов вызывает затруднения вследствие ее неоднозначности. Для цветных сплавов используется двойственная маркировка: современная и традиционная. В современной маркировкепо анало­гии с маркировкой легированных сталей на первом месте стоит буквенное обозначение сплава (Л — латунь, Бр — бронза, Н — медно-никелевый, АЛ — алюминиевый литейный, АК, Д, АВ или В — алюминиевые деформируемые, Б — баббиты), далее указыва­ются буквенное обозначение легирующего элемента и среднее его процентное содер­жание. Для обозначения легирующего элемента использована одна (первая) или две буквы его русского названия

Условные обозначения легирующих элементов сплавов цветных металлов представлены в таблице 1.

Таблица 1- Обозначение легирующих элементов в марках сплавов цветных

металлов

Обозначение легирующего элемента	Наименование легирующего элемента	Обозначение легирующего элемента	Наименование легирующего элемента	Обозначение легирующего элемента	Наименование легирующего элемента
А	Алюминий	Мг	Магний	Ср	Серебро
Б	Бериллий	Мц	Марганец	Су	Сурьма
Ж	Железо	Мш	Мышьяк	Т	Теллур
К	Кремний	Н	Никель	Ф	Фосфор
Кд	Кадмий	О	Олово	X	Хром
М	Медь	С	Свинец	Ц	Цинк

Алюминий и его сплавы.

По объему производства и потребления алюминий и его сплавы занимают второе место после железа и сплавов на его основе, хотя по содержанию в земной коре алюминий (7,57 %) опережает железо (4,7%)[1].

Традиционная маркировка алюминиевых сплавов включает в себя буквенное обозначение вида сплава (АД – технический алюминий, Д — дюралюмины, В или АВ — высокопрочный, АК — ковкий, АЛ — литейный сплав); по­рядковый номер сплава и буквенное обозначение состояния по­ставки (М — мягкий (отожженный), Т — термически обработанный, Н — нагартованный, П — полунагартованный).

Алюминиевые сплавы классифицируют на деформируемые, литейные, неупрочняемые терми­ческой обработкой (нагрев таких сплавов не сопровождается твердофазными превращениями), упрочняемые термической обработкой (сплавы с твердофаз­ными превращениями).

Деформируемые алюминиевые сплавы. Важнейшими деформируемыми сплавами, упрочняемыми термической об­работкой, являются:

- сплавы на основе системы Al-Cu-Mg с добавками Мn (дюралюмины, маркируемые буквой "Д", после которой стоит цифра, обозначающая условный номер сплава), на­пример, Д1, Д16, ВД17, Д18, Д19, В65 (сплав ВД17 жаропрочный, Д18 и В65 - сплавы для заклепок);

- сплавы на основе системы Al-Mg-Si (авиапи),например, АВ, АД31, АД35;

- ковочные сплавы на основе системы Al-Mg-Si-Cu, например, АК6, АК8, на основе системы Al-Cu-Mg с добавками Fe и Ni, например, АК4-1 (сплав жаро­прочный);

- высокопрочные сплавы на основе системы Al-Zn-Mg-Cu, например, В93, В95, В96Ц. К высокопрочным сплавам относится сплав, на основе системы А1-Сu-Li, - ВАД23.

Чистота сплавов по контролируемым примесям (Fe, Si и др.) обозначается буквами: пч (практически чистый), ч (чистый), оч (очень чистый), стоящими по­сле марки сплава, например, АМг5оч.

К неупрочняемым тер­мической обработкой деформируемым сплавам относятся сплавы алюминия с марган­цем (магналии) АМц (1,0...1,6 % Mn), с марган­цем и медью АМцМ, с магнием и медью АМг2М (1,6 % Mg), АМг5М (5,8 % Mg), с магнием и никелем, АМг2Н и др.

Состояние деформируемых сплавов, отражающее термическое и термоме­ханическое воздействие, имеет обозначения: М - мягкий, отожженный; Т - зака­ленный и естественно состаренный; Т1 - закаленный и искусственно состарен­ный на максимальную прочность; Н - нагартованный (деформация 1...7 %); H1 или НН - усиленно нагартованный; ТН - закаленный, естественно состаренный и нагартованный (нагартовка - упрочнение деформацией). Например, АК6Т1 - обозначение закаленного и искусственно состаренного деформируемого (ковочного) алюминиевого сплава АК6, АМг2Н1 - обозначение усиленно нагартованного деформируемого неупрочняемого терми­ческой обработкой сплава АМг2.

В соответствии с новой цифровой системой маркировки алюминиевых сплавов едини­ца, стоящая в начале марки, характеризует основу сплава - алюминий.

Вторая цифра обозначает основной легирующий элемент или группу элементов.

1. Mg-Si, Cu-Mg-Fe-Ni

2. Cu-Li-Cd- Mn, Cu-Mn

3. Mg-Si

4. Cr, Ni, Be

Третья цифра (или вторая и третья) – номер сплава.

Четвертая цифра. Нечетное число или 0 обозначают деформируемый сплав, четное число – литейные сплавы, 7 - проволочный, 9 -металлокерамический.

При такой маркировке алюминий (чистый) обозначается 1010, сплавы Д16 - 1160, Д1 - 1100, АК6 - 1360 и т.п.

Литейные алюминиевые сплавы. Литейными сплавами являются сплавы, на основе систем Al-Si (силу­мины), например, АК12 (АЛ2), АК7ч (АЛ9), АЛ34; Al-Cu, например, АЛ19, АЛ33; Al-Mg, на­пример, АЛ8, АМг10 (АЛ27).

Алюминиевые литейные сплавы маркируют буквами "АЛ" и цифрой, указывающей условный номер сплава. Выпускают 35 марок литейных алюминиевых сплавов (АЛ), которые по химическому составу можно разделить на несколько групп, например, алюминий с кремнием (АЛ2, АЛ4, АЛ9) или алюминий с магнием (АЛ8, АЛ13, АЛ22 и др.).

ГОСТ 1583-93 предусматривает возможность использования обозначение литейных алюминиевых сплавов буквенно-цифровой маркой с указанием в скобках старой марки, например, АМг5Мц (АЛ24)

Медь и ее сплавы

Наибольшее распространение в различных областях техники из благородных металлов (медь, золото, серебро, платина) находит медь и ее сплавы. Золото, серебро, платина в основном для технических целей применяется в радиотехнической промышленности и приборостроении.

Чистая медь, выпускаемая промышленностью,имеет 11 марок (М00б, М0б, М1б, М1у, М1, М1p, М1ф, М2, М2р, МЗ и М3р) в зависимости от содержания вредных примесей в меди. Суммарное коли­чество примесей в лучшей марке М00б - 0,01%, а в мар­ке М3 - 0,5%. Из-за малой механической прочности чистую медь не используют как конструкционный мате­риал, а применяют ее сплавы с цинком, оловом, алюми­нием, кремнием, марганцем, свинцом.

Латуни

Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк.Латуни содержат до 40…45% цинка. Кроме основных компонентов (Cu и Zn) латунь может содержать легирую­щие элементы (Al, Fe, Pb, Sn и др.) и латуни называют специальнымипо наи­менованию элементов, например железофосфорномарганцевая латунь и т.п. Содержание легирующих элементов в специальных латунях не превышает 7…9%.

По технологическому признакулатуни, как и все спла­вы цветных металлов, подразделяют на литейные и де­формируемые.

Литейные латуни(ГОСТ 17711-93) пред­назначены для изготовления фасонных отливок, их по­ставляют в виде чушек. Маркировка литейных латуней начинается с буквы Л. После буквенного обозначения основного легирующего элемента цинка и каждого последующего, как в сталях, ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве (содержание меди определяют по разности). Например, сплав ЛЦ40МцЗА содержит 40 % Zn, 3% Мп, 1 % А1, и 56 % Cu (Таблица 12.4).

Деформируемые латунивыпускают (ГОСТ 15527-70) в виде простых латуней, например Л90 (томпак), Л80 (по­лутомпак), и сложных латуней, например ЛАЖ60-1-1, ЛС63-3 и др. Они используются при производстве изделий различными способами обработки металлов давлением Сплавобозначают начальной буквой Л. Затем следу­ют первые буквы основных элементов образующих спла­вов Первые цифры, следующие за буквами, указывают на процентное содержание меди, последую­щие цифры указывают на количество легирующих элементов в процентах. Содержание цинка определяют по разности. Например, ЛАЖМц66-6-3-2— алюминиевожелезомарганцовистая латунь, содержащая 66% меди, 6% алюминия, 3% железа и 2% марганца, ос­тальное составляет цинк. Сплав Л62 содержит 62 % Cu и 38 % Zn; ЛАН59-3-2 содержит 59 % Cu, 3 % А1, 2 % Ni и 36 % Zn (Таблица 12.5).

Бронзы

Бронзами называют сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, мар­ганцем, свинцом, бериллием и др. В зави­симости от введенного элемента бронзы называют оло­вянными, алюминиевыми и т. д. Бронзы обладают высокой стойкостью против коррозии, хорошими литейными, высокими антифрикционными свойствами и обрабаты­ваемостью резанием. Для повышения механических ха­рактеристик и придания особых свойств, бронзы легиру­ют. Введение марганцаспособствует повышению коррозионной стойкости, никеля- пластичности, железа - прочности, цинка - улучшению литейных свойств, свин­ца - улучшению обрабатываемости. Как и латуни бронзы подразделяются на литейные и деформируемые.

Литейные бронзы маркируютбуквами Бр, правее ставят элемен­ты, входящие в сплав и после каждого указывают его процентное содержание, например, сплав БрО3Ц12С5 - литейная бронза, содержащая 3 % Sn, 12 % Zn, 5 % Pb, основа сплава – 80% медь.

Деформируемые бронзы маркируют

Например, марка БрОЦС5-5-5 означает, что бронза содержит олова, свинца и цинка по 5%, остальное - медь (85%). Сплав БрОЦС 4-4-17 - деформируемая бронза, содержащая 4% Sn, 4 % Zn, 17 % Pb, основа сплава – медь (75%);

В явной форме кон­центрацию меди ни в деформируемых, ни в литейных бронзовых сплавах не указывают.

Медно-никелевые сплавы.

Медно-никелевые сплавы - это сплавы на основе меди, в которых основным легирующим компонентом яв­ляется никель. По назначению их подразделяют на конструкционные и электротехнические сплавы.

Куниали (медь + никель + алюминий) содержат 6…13%, никеля, 1,5…3% алюминия, остальное - медь. Куниали подвергают термической обработке (закалке и старению). Куниали служат для изготовления деталей повышенной, прочности, пружин и ряда электротехнических изделий.

Мельхиоры (медь + никель и небольшие добавки железа и марганца до 1%) обладают высокой коррозионной стойкостью, в частности в морской воде. Их применяют для изготовления теплообменных аппаратов, штампован­ных и чеканных изделий.

Копель (медь + никель 43% + марганец 0,5%) — спе­циальный термоэлектродный сплав для изготовления тер­мопар.

Манганин (медь + никель 3% + марганец 12%) — спе­циальный сплав с высоким удельным электросопротивлением, используемый в электротехнике для изготовле­ния электронагревательных элементов.

Константан (медь + никель 40% + марганец 1,5%) име­ет такое же назначение, как и манганин.