- •С. В. Сапунов
- •1.2. Мировое производство материалов
- •1.2.1. Черные и цветные металлы
- •1.2.2. Преимущества и недостатки стали
- •1.2.3. Принципы маркировки и сортамент материалов
- •Обозначения стали 45
- •1.3. Строение металлов
- •1.3.1. Основные типы кристаллических решеток
- •1.3.2. Дефекты в кристаллах
- •1.4. Строение металлического слитка
- •1.5. Деформация и разрушение металлов
- •1.6. Возврат и рекристаллизация
- •1.6.1. Структура и свойства сплавов после горячей обработки давлением
- •1.7. Механические свойства материалов
- •1.7.1. Испытание на растяжение
- •1. Характеристики прочности
- •2. Характеристики пластичности
- •1.7.2. Определение твердости
- •1. Определение твердости по Бринеллю
- •2. Определение твердости по Роквеллу
- •3. Определение твердости по Виккерсу
- •1.7.3. Определение ударной вязкости при изгибе
- •1.8. Полиморфные превращения
- •1.9. Строение сплавов
- •1.10. Диаграмма состояния железо – цементит
- •Механические свойства основных структурных составляющих сталей и чугунов
- •1.11. Железо и сплавы на его основе
- •1.12. Легирующие элементы в стали
- •1.12.1. Структурные классы легированных сталей
- •1.12.2. Цели легирования
- •Раздел 2 управление свойствами металлов и сплавов
- •2.1. Термическая обработка
- •2.1.1. Отжиг
- •2.1.2. Закалка и отпуск
- •2.1.3. Старение сплавов
- •2.2. Термомеханическая обработка
- •Сравнительные данные по механическим свойствам
- •2.3. Деформационное упрочнение
- •2.4. Химико-термическая обработка
- •Раздел 3 промышленные материалы
- •3.1. Классификация сталей
- •3.2. Конструкционные стали и сплавы
- •3.2.1. Углеродистые стали
- •3.2.2. Легированные стали
- •3.2.3. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •3.3. Инструментальные стали и сплавы
- •3.4. Чугуны
- •3.5. Магний и сплавы на его основе
- •3.6. Алюминий и сплавы на его основе
- •Классификация алюминиевых сплавов
- •3.7. Титан и сплавы на его основе
- •3.8. Медь и сплавы на ее основе
- •3.9. Тугоплавкие металлы и сплавы
- •3.10. Антифрикционные материалы
- •3.11. Полимеры и пластмассы
- •3.12. Композиционные материалы
- •Библиографический список
- •Приложение а
- •Приложение б Кратные и дольные приставки к физическим единицам
- •Содержание
Классификация алюминиевых сплавов
Алюминиевые сплавы |
σв, МПа |
δ,% | |
Деформируемые |
Дуралюмины: Д1, Д16 |
490–540 |
14–11 |
Авиаль: АВ |
260–380 |
15–12 | |
Высокопрочные сплавы: В95, В96 |
560–670 |
8–7 | |
Ковочные сплавы: АК6, АК8 |
300–480 |
12–10 | |
Деформируемые сплавы: АМц, АМг2, …, АМг6 |
130–400 |
23–10 | |
Жаропрочные деформируемые сплавы: Д20, 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 |
Из жаропрочных сплавов, работающих при температуре до 300оС, изготавливают поршни, головки цилиндров, лопатки и диски турбореактивных двигателей, обшивки сверхзвуковых самолетов и т. п.
Литейные сплавы, и в 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 неупрочняемым термической обработкой относятся деформируемые сплавы алюминия с марганцем и магнием (АМц и 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 в 3–10 раз и более дороже рядовой стали и поэтому не могут вытеснить сталь и чугун из наиболее ответственных и массовых конструкций.
3.7. Титан и сплавы на его основе
Титан – металл серебристо-серого цвета с высокой температурой плавления 1668С и плотностью 4,5 г/см3, отличается химической инертностью и биологической совместимостью с живыми тканями.
Отечественная промышленность выпускает технический титан марок ВТ1-00 и ВТ1-0, 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 другими 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 ВТ5, ВТ6, ВТ8, ВТ14 и др., а также сплав ОТ4 (содержит 4,5% Al и 1,5% Mn).
Литейные сплавы имеют в конце марки букву Л и 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 (σв = 700…1400 МПа), коррозионной и теплостойкостью, высоким сопротивлением ползучести; однако они примерно в 30–70 раз 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.).