Еориялық мағлұматтар. 2.1. Түстi металдарға темiр және оның қорытпаларынан басқа металдармен қорытпалар жатады

2.1. Түстi металдарға темiр және оның қорытпаларынан басқа металдармен қорытпалар жатады. Ауыл-шаруашылық және автотракторлық машина құрылысы практикасы негiзiнде алюминий мен мыс қорытпалары кең орын тапты. Түстi металдарды қысыммен, кесумен, пiсiрумен өңдеуге болады. Түстi металдарды пайдаланғанда олар өздерiн экономикалық ақтау керек, себебi олар қара металдарға қарағанда қымбат және сирек болады.

2.2. Алюминий және оның қорытпалары.

Таза алюминийдiң жоғары қасиеттi мiнездерi – тығыздығы төмен, (γ = 2,7), балқу температурасы төмен (660С⁰), иiлiмдiлiгi жоғары, қаттылығы төмен, жылу және тоқ өткiзiлiмдiлiгi жоғары. Алюминийдiң беткi құрамында қорғау қабықшасы Al₂O₃ болғандықтан ол ылғалдылықтың, азот қышқылдарының және басқада керi әсерлi ортаның әсер етуiне қарсы жоғары коррозиялық тұрақтылықты игередi. Салқын қалыптағы таза алюминийдiң қаттылығымен иiлiмдi деформациясы төмен болғандықтан, оны құрылма материал ретiнде аз қолданады, оны негiзiнде электротехникалық өндiрiсте қолданады. Бiрақ егер алюминийдi магнитпен, мыспен, мырышпен немесе басқа элементтермен қосып бiрге ерiткенде, алюминийдiң жеткiлiктi қаттылығын, жақсы технологиялық қасиеттерiн және аз тығыздығын алуға болады.

Алюминийдiң қаттылығын қоспаларды қосумен жоғарлатуға болады. Қорытпаға магний мен марганец енгiзедi. Алюминийдiң кристаллдық торына енгенде, бұл элементтердiң атомдары әлдеқайдам оның қаттылығын жоғарлатады. Алюминий мен марганец қорытпаларын АМц белгiлейдi, алюминий мен магний қорытпаларын – АМг. Қорытпадағы магний мен марганец орташа өлшемдерiн пайыз ретiнде қосымша сандармен белгiлейдi. Мысалы: АМгЗ, АМц6 және т.б. АМц6 қорытпасының қаттылығы алюминийдiң қаттылығынан үш есе көп. Марганец тек қана қорытпаларды қатайту үшiн қана емес, сонымен қатар коррозиялық тұрақтылықты жоғарлатады.

Бұл қорытпаларды пiсiрiлген ыстық сыйымдылықтар, азоттық немесе басқа қышқыл түрбе өткiзгiштер, сонымен қатар аз және орта жүктемеленетiн құрылма бөлшектердi жасау үшiн қолданады.

Дуралюминий – бұл алюминийдiң мыспен (2,2…4,8 пайыз Cu), магниймен (0,4…2,4 пайыз Mg) және марганецпен (0,4…0,8 пайыз Mn) қорытпалары.Бұл қорытпаларды Д әрiпiмен және сандармен белгiлейдi, ол сандар қорытпалардың шартты нөмiрлерi. Мысалы: Д1, Д6, Д16 және т.б. Жоғары сапалы дуралюминийдi А әрiпiмен белгiлейдi. (қоспалар жағынан таза, қоспалы элементтер құрамы шектелген). Мысалы: Д16А.

Силумин атты алюминий қорытпалар түрi қорытпаның құрамында кремнийдiң көп болуын айтады.

Силуминдер – алюминийлердiң қорытпаларының көп таралғаны, оларды құйма күйiнде кең пайдаланады (авто және авиа құрылысында).

Силуминдердi АЛ әрiптерiмен және реттiк сандармен таңбалайды: АЛ2, АЛ3, АЛ13 және т.б. Бұл қорытпаларды турбонасостардың қораптарының, приборларының құйма бөлшектерiн және басқада аз – орташа жүктелген бөлшектердi жасауда кеңiнен қолданылады.

2.3. Мыс және оның қорытпалары.

Мыс – иiлiмдi, түстi металл. Мыстың тығыздығы 8,94 г/см³, балқу температурасы 1083⁰ С (мыс электрөткiзгiштiгi жағынан күмiстен кейiнгi маңызды өткiзгiш материал). Таза мыс бiр қатар қымбат техникалық қасиеттердi игередi. Жоғары илiмдiлiк, жоғары электро- және жылуөткiзгiштiк, аз қышқылдану, бұлардың барлығы мысты кеңiнен пайдалануға мүмкiндiк бередi. Одан басқа да мыс қола мен латун қорытпаларының негiзi болып келедi. Мыстың қаттылығы мен технологиялық қасиеттiлiгiн құрамындағы керi әсерлi қоспалар висмут, күкiрт, қорғасын, оттегiн азайтады. Висмутпен қорғасын әсерi болаттағы күкiрт әсерiне ұқсайды: олар дәндердiң шекарасында орналасылған мыспен жеңiл ерiгiш эвтетика құрайды, олар ыстық күйiнде қысыммен өңдегенде мыстың бұзылынуына әкеледi. Сондықтан мыс құрамында висмут 0,002 пайызға тең немесе жоғары, қорғасын 0,005 пайызға тең немесе жоғары болуы рұқсат етiледi, күкiрт пен оттегi мыстың иiлiмдiлiгiн азайтады.

2.3.1. Латундер.

Латундер деп мыс қорытпаларын айтады, олардың негiзгi қоспалы элементi цинк болып келедi. Егер латунь құрамында 39 пайызға дейiн цинк болса, онда ол бiр фазалы болады (α – латундер), ал егер 46 пайызға дейiн цинк болса – екi фазалы (α+β) болады. Бiр фазалы латундер жоғары иiлiмдiлiкпен мiнезделедi. Латундердiң көп түрi қысыммен өңделедi. Көбiнесе бiр фазалы латунь иiлiмдi болады. Олар жоғары және төмен температурадаларда деформацияланады. Латундердiң механикалық қасиеттерiн және химиялық тұрақтылығын жоғарлату үшiн оларға әрдайым қоспалы элементтер қосады: алюминий, никель, кремний, марганец және т.б. Олово, алюминий және марганец латуннiң қаттылығы мен коррозияға шыдамдылығын жоғарлатады. Кремний қаттылық пен мықтылығын жоғарлатады, құймалық қасиетiн жақсы болдырады.

Латундер “Л” әрiпiмен және құрамындағы мысты көрсететiн сандармен таңбаланады. Мысалы: Л80-құрамында 80% Cu және 20% Zn. Күрделi құрамды латундер таңбаланады әрiптер бар, олар өздерiне тән қоспалы элементтi көрсетедi. Мысалы: ЛМцС-58-2-2 латуннiң құрамында 58% Cu, 2% Mn және 2% Pb (қалғаны Zn).

Латундердiң 15 таңбасынан жақсы құймалы қасиеттердi иеленедi, олардың құрамына алюминий, темiр, марганец енгiзедi.

Таралған латундердiң құрамы мен қасиеттерi 10.1 және 10.2 кестелерiнде келтiрiлген.

Кесте 10.1 Құйма латундер (ГОСТ 17711 – 80)

Қорытпа атауы	Латун таңбасы	Си, %	Басқа элеме-нттер, %	МПа δВ	%	Қатты-лық, НВ	Пайдалануы орыны
Күкiрттелген латун	ЛЦ40С	57,0-61,0	Рb 0,8-2,0				Арматураларды, бiлiктердi фасон-ды құю және тегiршектердi құюда
Марганецтi латун	ЛЦ40Мц1,5	57,0-60,0	Мп 1,0-2,0				Қарапайым бөлшектер конфигурацияларын, соқпалы ауырлықта iстейтiн бөлшек-тер
Күкiрттелген марганецтi латун	ЛЦ38Мц2С2	57,0- 60,0	Аl 2,0–3,0				Машина құрылысында қолда-нылатын бөлшектер.
Алюминдi латундер	ЛЦ30А3	66,0 –68,0	Al 3,0– 4,5				Толық конфигурациялы 2500 С та жұмыс iстейтiн тотқа төзiмдi бөлшектер жасайды.
Кремнилi латун	ЛЦ16К4	78,0 – 81,0	0,5 – 1,5; K 1,0 – 3,0				Автомобильдердiң гидрожүйесiнiң түтпектерi.
Күкiрттi, оловалық латун	ЛЦ25С2	72,0 – 75,0	1,5 – 2,5; Р 1,5 – 2,5;				Су құрылысына арналған бөлшек-термен аппаратураларға арналған құрылмалы бөлшектер және антифрикционды материалдар

Кесте 10.2. Қысыммен өңделетiн латундер (ГОСТ 15527)

Қорытпа атауы	Латун таңба-сы	Cu, %	Басқа элеме-нттер, %	Пайдалануы орыны
Томпак	Л96	95,0 – 97,0	-	Электротехникада беттер, ленталар, трубалар, сымдар жасауда және медальдар жасайды
Латун	Л68	67,0 – 70,0	-	Жылу өткiзгiштерге арналған трубалар, сым торлар, радиатор ленталары
Латун	Л60	59,0 – 60,0	-	Суыту қондырғыларының тақталы трубалары; штамптық бөлшектер; фурнитура
Алюминдi латун	ЛА77 -2	76,0 – 79,0	Al 1,7 – 2,5; Fe 0,07	Теңiз суында тұрақты конденсаторлардың трубалық тақталары; машиналар бөлшектерi; жоғары жүктелген арматура
Никельдi латун	ЛН65 -5	64,0 – 67,0	Ni 5 – 6,5;	Сымдар, трубалар, беттер
Марганецтi латунь	ЛМц58 -2	57,0 – 60,0	Мп 1 – 2,0; Fe 0,5	Приборлар құрылысына арналған сымдар, беттер және демферлi бөлшектер жасауда
Алюминдi марганецтi латундер	ЛМцА57 –3 - 1	55,0 – 58,5	Мп 2,5 – 3,5; Al 0,5 – 1,5	Жоғары қысымды бөлшектер; поршендi пiспектер; арнаулы арматура; қақтаулар
Оловалық латун	ЛО 70 -1	69,0 – 71,0	Sn 1,0 – 1,5; Fe 0,07	Беттер, сызықтар және сымдар приборлар құрылысна арналған;
Күкiрттелген латун	ЛС 59 -1	57,0 – 60,0	Pb 0,8 – 1,9; Sn 0,30	Беттер, ленталар, сызықтар, сымдар, профилдер, трубалар; қақтаулар
Латун мышьяктi	ЛМш 68 – 0,05	67,0 – 70,0	Al 0,025 – 0,06	Құбырлар

2.3.2. Қола.

Құрамындағы цинк негiзi қосымша болып келмейтiн мыстың алюминиймен, оловомен, кремниймен және басқа элементтермен қоспасын қола деп атайды.

Қолалар жақсы құймалы қасиеттерiн игередi. Олардың құю кезiндегi шөгулерi, болатты құймалардан көрi 3 есе кем. Кейбiр қолалар жеткiлiктi иiлiмдiлiктi игередi және қысыммен кесуде жақсы өңделедi.

Оларды Бр әрiптерiмен таңбалайды, одан кейiн сандар мен әрiптер жазылады. Ол сандар құрамындағы қоспалы элементтердi көрсетедi, ал құрамындағы мысты 100% айырыммен анықтайды. Мысалы: қоланың БрОЦС 8-4-3 таңба құрамында 8% олово, 4% цинк, 3% қорғасын және қалғаны мыс.

Алюминдiк қолалар. Бұл материалдар құрамында дефицит элементтер болмайды, олар жақсы механикалық және технологиялық қасиеттердi игередi. Алюминдiк қолалардың құрамында әрдайым 9-11% Аl болады. Алюминдi қолалар құрамында 10% тен көп алюминий болса, онда оларды 900⁰ С-қа дейiн қыздырып, шынықтыруға ұшыратады. Алюминдi қолалардан тiстi доңғалақтар, сальниктер, турбиндер бөлшектерiн жасайды.

Кремнийлi қолалар. Оларды оловалы қоланы ауыстырушы ретiнде қолданады. Кремнийлi қолалар құрамында 1…3% (кремний) бар. Бұл қола түрлерi жақсы құймалы қасиеттердi, кесумен өңдеудi, ыстық күйiнде деформациялануды иленедi. Жоғары тығыздықты, шыдамдылықты, коррозияға қарсы тұрақтылықты игередi. Оларды 500⁰ С-қа дейiн жұмыс iстейтiн бөлшектер үшiн қолданады. БрКН 1-3 қоладан ауыр жағдайда жұмыс iстейтiн жауапты бөлшектер жасайды.

2.4.Магний және оның қорытпалары.

Магний ең жеңiл құрылма металл болып келедi – оның тығыздығы 1,7 г/см³, балқу температурасы 650⁰ С. Магнийдiң механикалық қасиеттерi төмен болғандықтан оларды таза күйiнде бөлшектер жасау үшiн қолданбайды – ол мақсат үшiн магнийлiк қорытпалар қолданылады. Магний қорытпалар кесу құралдарымен жақсы өңделедi. Магнийлiк қорытпалардың көбiсi жақсы пiсiрiледi.

Магнийлiк қорытпалардан жасалған бөлшектердi қысыммен өңдеуде (прокаттау, штамптау, пресстеу), сонымен бiрге құйып жасайды.

2.5.Титан және оның қорытпалары.

Титан тығыздығы 4,5 г/см³ құрайды. Оның балқу температурасы металлдың дәрежелiк тазалығына байланысты (1660-1680 град. С). Қарапайым температурада ол көптеген қатты керi әсерлi ортада жоғары коррозияға қарсы тұрақтылықты игередi. Кейбiр орталарда титаннан басқа материалдар қолданылмайды.

Титанды қорытпалардың басқа қорытпалармен салыстырғанда бiр қатар ерекшелiктерi бар:

А) жоғары қаттылықты қамтиды (σ_в=800-1500 МПа), жақсы иiлiмдiлiкпен (δ=12-25%).

Б) тығыздығы төмен.

В) ыстыққа төзiмдi, оларды 600-700⁰ С-қа дейiн қолдануға болады. ВТ-20 қорытпасы (6%Al,2% W,1%Mo,1%Ti) 500⁰ С температурада, оның σ_в= 700 МПа-ға тең.

Г) көптеген керi әсерлi орталарда жақсы коррозияға қарсы тұрақтылықты игередi.

Титанды қорытпалардың қатылығы қоспалаумен, соғып тығыздаумен немесе термиялық өңдеумен жетiледi. Оларды кеңiнен авияциялық және химиялық өндiрiсте, ракета құрлысында және басқа аймақтарда қолданылады, ол жерлерде шексiз салмақты жоғары қаттылықты, 500-600⁰ С-ке дейiн ыстыққа төзiмдiлiктi және коррозияға қарсы тұрақтылықты талап етедi. Титандық қорытпалардың кемшiлiктерiнiң бiрi болып, олардың кесу аспабымен нашар өңделуi.

Таблица 10.3. Түстi қорытпалардың химиялық құрамы және таңбалауы

Алюминдi қорытпалар	Мысты қорытпалар
Дуралюминдер	Силуминдер	Қолалар	Латундер
№	таңба	хим. құрамы	таңба	хим. құрамы	таңба	хим. құрамы	таңба	хим. құрамы

2.6. Әдебиет бұлақ көздерiн пайдалана отырып 10.3 кестесiне қортындылардың таңбасын енгiзiп олардың химиялық құрамын жазу.