§ 15. Твердые сплавы и минералокерамические

 

Твердыми называются сплавы, в состав которых входят такие тугоплавкие элементы, как вольфрам, молибден, титан, хром и др. Эти элементы образуют с входящим в сплав углеродом исключительно твердые соединения—карбиды. Связкой в твердых сплавах служат кобальт, никель, железо и другие металлы. По способу производства твердые сплавы делят на литые и металлокерамические. Из литых твердых сплавов наиболее распространен сормайт. Он содержит в своем составе железо, углерод, никель, хром, кремний, марганец, фосфор, и серу. Сормайт применяют для наплавки на рабочую поверхность новых или изношенных деталей и инструментов: штампов, ножей для резания металла, центров токарных станков и др. Наплавка осуществляется при помощи ацетилено-кислородного пламени или электрической дуги. Металлокерамические твердые сплавы получают путем прессования и спекания порошков карбидов тугоплавких металлов — вольфрама, титана и тантала. В качестве связующего материала обычно служит кобальт. Металлокерамическими эти твердые сплавы называются потому, что их получение сходно с технологией производства керамики. Большинство изделий из металлокерамических твердых сплавов выпускается в виде пластинок для оснащения рабочей части металлорежущего инструмента (резцов, сверл, фрез, разверток и др.) путем напайки или механического крепления к державкам. Отечественная промышленность выпускает металлокерамические сплавы трех групп: однокарбидные — вольфрамовые (ВК), двухкарбидные — титановольфрамовые (ТК) и трехкарбидные — титанотанталовольфрамовые (ТТК). Сплавы первой группы (например, ВКЗ, ВК8) применяются при обработке хрупких материалов: чугуна, бронзы и др. Сплавы второй группы (Т5К10, Т15К6 и др.) предназначены для обработки более вязких материалов:  стали, латуни и т.д. Сплавы третьей группы ( например, ТТ7К12 ) используют для грубой черновой обработки стальных поковок. Эти сплавы имеют более высокую прочность, чем сплавы ТК. Маркировка и применение твердых сплавов описаны в табл. 2 приложения 1. Кроме металлокерамических твердых сплавов, в машиностроении применяют другой твердый и прочный инструментальный материал — минералокерамические сплавы. В отличие от металлокерамических они дешевы, так как не содержат дорогостоящих элементов: вольфрама, титана, кобальта и др. Изготовляются минералокерамические сплавы на основе окиси алюминия (А12О3) — корунда путем тонкого размола, прессования и спекания. Применяют эти сплавы для оснащения рабочих частей режущего инструмента.

§ 16. Цветные металлы и их сплавы Алюминиевые сплавы

 

Цветные металлы и их сплавы находят широкое применение в машиностроении, электро- и радиотехнике, приборостроении и других отраслях промышленности благодаря многим ценным физико-химическим и механическим свойствам: большой электро- и теплопроводности, антифрикционным свойствам, пластичности и т. п. Цветные металлы применяются главным образом в виде сплавов, так как в чистом виде они обладают малой прочностью. Наибольшее распространение в промышленности получили сплавы на основе меди, алюминия, олова, магния и других металлов. Медь по своему значению в машиностроении является наиболее ценным техническим материалом. Она сплавляется со многими металлами, хорошо проводит электричество и тепло, уступая в этом отношении только серебру. Ее используют для изготовления электрических проводов, деталей электрооборудования и т. д. Маркируется медь буквой М и порядковым номером (М00, МО, Ml, М2, МЗ, М4). Чем больше цифра в марке меди, тем больше в ней примесей. В значительной части медь используется для получения сплавов на медной основе: латуни, бронзы и др. Эти сплавы обычно прочнее меди. Они приобретают другие полезные свойства, поэтому ид широко применяют в технике. Латунью называется сплав меди с цинком. Содержание цинка в сплаве может колебаться от 4 до 45%. Чем больше цинка в латуни, тем выше ее механическая прочность. В состав латуни кроме меди и цинка могут входить алюминий, никель, железо, марганец, олово и кремний. Такой сплав называется специальной латунью. Она имеет повышенную коррозионную стойкость, лучшие технологические и механические свойства. Маркируется латунь следующим образом: буква Л означает название сплава — латунь, следующие за ней цифры указывают содержание меди в сплаве в процентах. Например, маркой Л63 обозначается латунь, содержащая 63% меди. Легирующие элементы специальных латуней обозначают: А — алюминий, Мц — марганец, К — кремний, С — свинец, О —- олово, Н — никель, Ж — железо. В марках специальных латуней первые две цифры, стоящие за буквами, указывают среднее содержание меди в процентах, последующие цифры — содержание других элементов; остальное (до 100%) составляет цинк. Например, марка ЛМцЖ52-4-1 обозначает специальную латунь, содержащую около 52% меди, 4% марганца, 1% железа, остальное — цинк. Бронзой называется сплав меди с оловом, алюминием, никелем и другими элементами. Бронза обладает высокими антифрикционными и механическими свойствами, а также хорошей коррозионной стойкостью. Она идет на изготовление арматуры и деталей механизмов, работающих во влажной атмосфере и в других агрессивных средах. Бронзу маркируют буквами Бр с буквенными обозначениями элементов, входящих в состав сплава, и числовыми показателями их содержания. Например, БрОФ6,5-0,15—бронза, содержащая 6—7% олова и около 0,15% фосфора, остальное— медь. Алюминий обладает высокой электро- и теплопроводностью (но несколько худшей, чем медь). Наибольшее применение он нашел в электротехнической промышленности для изготовления проводов, кабелей, обмоток и т. д. Кроме того, алюминий используется в химической промышленности, в приборостроении, а также для получения алюминиевых сплавов. Маркируется алюминий буквой А и цифрами, указывающими чистоту (наличие примесей) алюминия. Например, А99— алюминий, содержащий 99,999% алюминия и 0,001% примесей. Основная часть алюминия используется для получения сплавов, так как они имеют более высокие механические свойства. Алюминиевые сплавы делятся на литейные и деформируемые (обрабатываемые давлением). Литейные алюминиевые сплавы применяются при производстве деталей методом литья. Среди них наибольшее распространение получили сплавы алюминия с кремнием — силумины. Они обладают высокой жидкотекучестью, достаточно высокой прочностью, сопротивляются коррозии, хорошо обрабатываются резанием. Их используют для изготовления корпусов и крышек двигателей, поршней и т.д. Маркируются литейные алюминиевые сплавы буквами АЛ и кодирующей цифрой, обозначающей химический состав  сплава.   Например,  в  сплаве АЛ2 — 10—12%   кремния. Распространенным деформируемым алюминиевым сплавом является дюралюминий, основу которого составляют алюминий, медь и магний. Дюралюминий, как и другие деформируемые сплавы, применяют для получения листов, проволоки, ленты, фасонных профилей и различных деталей ковкой, штамповкой, прессованием. Его Маркируют буквой Д и порядковым номером. Например, Д1, Д16, Д18. Широкое применение в технике имеют сплавы олова и свинца с сурьмой и медью — баббиты. Баббитами заливают подшипники, работающие при большой нагрузке. Благодаря низкому коэффициенту трения они предохраняют шейки валов от изнашивания и облегчают смазывание трущихся поверхностей. Маркируются баббиты буквой Б и цифрами, показывающими процентное содержание олова в сплаве. Например, баббит Б83 содержит 83% олова. Магний — самый легкий из всех применяемых в технике металлов. В промышленности магний обычно используется в виде сплавов с алюминием, марганцем, цинком и другими металлами: Все магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием и имеют сравнительно высокую1 прочность. Литейные магниевые сплавы обозначаются буквами МЛ и цифрами, обозначающими порядковый номер сплава, нацример МЛ2, МЛЗ И т. д. Деформируемые магниевые сплавы обозначаются: МА2, МАЗ и т. д. Магниевые сплавы используют в авиационной промышленности, в приборостроении и других отраслях.