Механические свойства латуней

Марка латуни	Механические свойства, не менее
	ств, Н/мм^2	5, %	НВ
ЛЦ40С ЛЦ25С2	215 146	20 8	80 60
ЛЦ38Мц2С2 ЛЦ40Мц1,5 ЛЦ40МцЗА	343 392 441	10 20 15	85 110 115
ЛЦ40МцЗЖ ЛцЗОАЗ ЛЦ23А6ЖЗМц2	490 392 705	10 15 7	100 90 165
ЛЦ16К4	343	15	110

Примечание. Механические свойства (сг_в — временное сопротивление; б — относительное удлинение; НВ — твердость) указаны по ГОСТ 17711—80 для отливок в кокиль; при литье в песчаные формы сг_в на 20... 100 Н/мм² ниже.

ся не только литеиные, но и декоративные и антикоррозионные свойства.

Для медных сплавов, как и для других литейных сплавов, важ­ное значение имеет интервал их кристаллизации. Ниже приведены значения интервала кристаллизации некоторых бронз и латуней:

Медный

сплав БрОЮСЮ Бр08Ц4 Бр05Ц5С5

Интервал кристалли­зации/С 167 150 145

Медный

сплав ЛЦ16К4 ЛЦ40А1Ж1 БрА10Ж1

Интервал кристалли­зации,°С 96 17 8

Так же, как и другие сплавы, в зависимости от интервала кри­сталлизации медные сплавы можно разделить на три группы, ха­рактеризующиеся узким 8...50°С (например, БрА10Ж1), средним 50...100°С (например, ЛЦ15К4) и широким >100°С (например, БрОЮСЮ) температурным интервалом кристаллизации.

В отливках из сплавов с широким интервалом кристаллизации образуется рассеянная пористость, и их сложно получить плотны­ми и герметичными. В отливках из сплава с узким интервалом кри­сталлизации образуются сосредоточенные усадочные раковины, которые технологически легко выводятся в прибыль. Линейная усадка медных сплавов составляет 1,5...2,0 %.

При изготовлении отливок из медных сплавов с широким ин­тервалом кристаллизации возможно появление горячих трещин, особенно в металлических формах.

К холодным трещинам медные сплавы практически не склонны.

При плавке медных сплавов необходимо обеспечивать мини­мальное их насыщение газами.

В сплавах Cu—Sn, Си—Sn—Pb причиной газовой пористости могут быть Н₂, 0₂, водяной пар, углекислый и сернистый газы.

Латуни с высоким содержанием цинка надежно защищаются парами цинка от насыщения водородом.

Для уменьшения газонасыщенности используются различные ме­тоды дегазации, в числе которых, например, продувка гексахлорэтаном (так же, как и для алюминиевых сплавов), вакуумирование и т.п.

При плавке медных сплавов возникает опасность загрязнения оксидными пленами и другими неметаллическими включениями. Поэтому некоторые сплавы, например алюминиевые бронзы, подвергают фильтрованию через керамические магнезитовые филь­тры и металлические сетки из молибдена. При заливке необходи­мо обеспечивать плавное заполнение формы, используя расши­ряющиеся литниковые системы.

Медные сплавы, особенно оловянные и алюминиевые брон­зы, склонны к дендритной ликвации, а свинцовые бронзы (как уже отмечалось выше) - к гравитационной ликвации.

6.5. Цинковые сплавы

Технически чистый цинк обладает удовлетворительными ме­ханическими свойствами, хорошо поддается прокатке, прессова­нию, волочению и штамповке в холодном состоянии и в интерва­ле температур 130... 170 °С. Цинк имеет высокую плотность в твер­дом (7130 кг/м³) и жидком (6810 кг/м³) состоянии, низкую тем­пературу плавления (419,5 °С) и кипения (907 °С), линейную усадку 1,6 %. Выпускают несколько марок цинка, различающихся коли­чеством примесей: от ЦВ00 с суммарным содержанием примесей менее 0,005 % до ЦЗ — менее 2,5 %.

Цинковые сплавы маркируются буквой «Ц», далее следуют бук­вы элементов, входящих в химический состав (например, А — алюминий, М — медь), и цифры, указывающие их процентное содержание.

Широкое распространение получили цинковые литейные спла­вы ЦА4 и ЦАМ4-1 для литья под давлением и антифрикционные литейные сплавы ЦАМ9-1,5Л и ЦАМ10-5Л. Химический состав и механические свойства литейных цинковых сплавов по ГОСТ 21437—95 приведены в табл. 6.10.

\Химический состав и механические свойства некоторых цинковых литейных сплавов

Марка сплава	Среднее содержание элемента, мае. %					Механические свойства*, не менее
	А1	Си	Mg	примеси	ств, Н/мм^2		S, %	НВ
ЦА4Л	4,0	—	0,04	0,14	290		6...8	80
ЦАМ4-1Л	4,1	1,0	0,04	0,11	330		4...7	90
ЦАМ9-1,5Л	9,5	1,5	0,04	0,35	300		2...6	80
ЦАМ10-5Л	11	5,0	0,04	0,35	325		0,5 ...4	90

* Показатели механических свойств те же, что в табл. 6.9.

Сплав ЦА4Л содержит 4,0 % А1. Его структура состоит из пер­вичных кристаллов а-твердого раствора алюминия в цинке (1,1 % А1), эвтектики, образующейся при температуре 382°С и состоя­щей из кристаллов того же а-раствора и кристаллов р-твердого раствора (правый угол диаграммы А1-Zn, см. рис. 6.4).

При температуре 265 °С должен происходить эвтектоидный рас­пад, который при литье под давлением из-за большой скорости охлаждения блокируется. Но затем при комнатной температуре этот распад, получивший название «естественное старение», про­исходит с малой скоростью. В процессе старения изменяются свой­ства и уменьшаются примерно на 0,08 % линейные размеры. Для стабилизации размеров проводят отжиг - нагрев до 100 °С и вы­держка в течение 3... 10 ч при этой температуре.

Следует отметить высокую чувствительность сплавов Zn-А1 к межкристаллитной коррозии из-за загрязненности некоторыми примесями, особенно свинцом, оловом, кадмием. При этом со­держание примесей ограничивается соответственно величинами, % (не более): РЬ 0,015; Sn 0,001; Cd 0,003.

Магний в цинковых сплавах является полезной примесью, он повышает коррозионную стойкость и уменьшает объемные изме­нения.

Сплав ЦАМ4-1 отличается от ЦА4 добавкой меди (1,0 %), кото­рая целиком находится в твердом растворе, не вызывает появления новых фаз, придает сплаву более высокие прочность и твердость. Поэтому сплав ЦАМ4-1 находит более широкое применение.

Названные цинковые сплавы используются в автомобильной промышленности для изготовления корпусов карбюраторов, на-^ сосов и других деталей, а также для декоративных деталей.

.Антифрикционные цинковые литейные сплавы являются, как правило, тройными Zn—А1—Си с более высоким содержанием алю­миния и меди. Для изготовления отливок используют литье под давлением, литье в кокиль и, реже, в песчано-глинистые формы.

Особенности литейных свойств цинковых сплавов. Цинковые сплавы являются «узкоинтервальными», имеют высокую жидко­текучесть из-за низкой температуры Т_л, благодаря чему воспроиз­водят тонкий рисунок. Широко используются в шрифтолитейном производстве. Из них получаются плотные отливки. Линейная усадка их составляет 1,0... 1,2 %.

При литье в металлические формы проявляется их склонность к образованию горячих трещин. Для предотвращения испарений, насыщения газами и образования неметаллических включений плавку ведут в защитной атмосфере (азот), не перегревая сплав выше 480 °С.

6.6. Никелевые сплавы

Никель относится к тяжелым цветным металлам; его плотность 8900 кг/м³, температура плавления 1452 °С, температура кипения 3000 °С.

Технически чистый никель (99,5 %) применяют для изготовле­ния слитков. Для фасонных отливок используют никель с добав­кой, %: Si 1,0...2,0; Мп 1,0... 1,5; С менее 0,3; S менее 0,03; Mg 0,08...0,1; Fe 1,0 и Си менее 0,3. Кроме того, он используется в качестве составляющей самых разнообразных сплавов: инвара (сплав на основе железа с содержанием 36 % Ni; температурный коэффициент линейного расширения 1,5-10"⁵ К"¹), пермалоя (80% Ni, имеет высокую магнитную проницаемость), монетного мель­хиора, нихрома и уникальных жаропрочных сплавов, применяе­мых для отливок лопаток газотурбинных двигателей.

Названные сплавы, так же как и сам никель, обладают высо­кой коррозионной стойкостью, жаростойкостью и особенно жа­ропрочностью.

Единая маркировка никелевых литейных сплавов в настоящее время отсутствует. Имеются сплавы с маркировкой легированных сталей, как, например, нихром Х20Н80, сплав ХН78Т, а также с маркировкой буквами и порядковым номером (ЖСЗ, Ж6, ЖС6К) (табл. 6.11).

Рис. 6.7. Диаграмма состоя­ния Ni—Al

По поводу взаимодействия никеля с другими элементами можно отметить следующее. Углерод в небольших (0,1...0,3%) количе­ствах является хорошим раскислителем. При 1318 °С углерод обра­зует с никелем эвтектику (2,2 % С). Недопустимо, чтобы углерод выделялся в виде графита, поэтому содержание углерода в нике­левых сплавах ограничивается (оно должно быть ниже 0,2 %).

Сера, свинец, висмут, сурьма, мышьяк, фосфор, кислород являются вредными примесями уже при содержаниях 0,005%. В некоторых случаях влияние серы может быть нейтрализовано добавками Mg, Са, Ti, Be, а влияние свинца — добавками циркония.

С большинством элементов, таких как Al, Си, Mn, Со, Fe, Ti, Сг, Nb, Mo, никель образует твердые раство­ры, эвтектики, а также интерметаллид- ные фазы. При этом эвтектика плавит­ся при довольно высоких температу­рах, что является важным для жаро­прочных сплавов. Примером может слу­жить алюминий (рис. 6.7). До 5 % А1 ра­створяется в твердом никеле, эвтекти­ка образуется при температуре 1385 °С и содержит 12 % А1; образуется также устойчивый интерметаллид Ni₃Al. Основой жаростойких и жаропроч­ных сплавов является система Ni-Сг. Из жаростойких сплавов од­ним из самых известных является нихром, содержащий 20... 23 % Сг. Он обладает невысокой прочностью (а_в = 500 МПа), высокими пластичностью и жаростойкостью, которая обеспечивается обра­зованием плотного оксидного слоя Сг₂0₃.

Нихром используется в качестве основы практически для всех жаропрочных сплавов, обладающих длительной прочностью при высоких температурах. Для увеличения жаропрочности в сплав на основе Ni-Сг вводят, как видно из табл. 6.11, Со, Ti, Al, W, Mo, В.

Наиболее высокую жаропрочность имеют сплавы типа ЖС, структура которых представляет твердый раствор приведенных

Таблица 6.11