- •Г. В. Бычков, а. А. РаУба,
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Легированные стали
- •1.1. Классификация и маркировка легированных сталей
- •1.2. Легированные конструкционные стали
- •1.3. Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали
- •1.4. Легированные инструментальные стали
- •1.5. Стали и сплавы с особыми свойствами
- •2. Твердые и сверхтвердые инструментальные материалы
- •2.1. Металлокерамические твердые сплавы
- •2.2. Сверхтвердые материалы
- •3. Поверхностное упрочнение деталей
- •3.1. Механическое упрочнение поверхности
- •3.2. Термическое упрочнение – поверхностная закалка
- •3.3. Химико-термическая обработка
- •3.3.1. Операции химико-термической обработки
- •3.3.2. Диффузионная металлизация
- •4. Сплавы цветных металлов
- •4.1. Алюминий и его сплавы
- •4.1.1. Деформируемые сплавы алюминия
- •Состав и механические свойства сплавов аМц и аМг
- •Химический состав и механические свойства сплавов после закалки и старения
- •4.1.2. Порошковые сплавы алюминия
- •4.1.3. Литейные сплавы алюминия
- •Характеристика некоторых литейных алюминиевых сплавов
- •4.2. Медь и ее сплавы
- •4.2.1. Латуни
- •4.2.2. Бронзы
- •4.2.3. Сплавы меди с никелем и другими металлами
- •5. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы
- •Материаловедение Конспект лекций Часть 2
- •644046, Г. Омск, пр. Маркса, 35
4. Сплавы цветных металлов
4.1. Алюминий и его сплавы
Алюминий – серебристо-белый металл с плотностью 2,7 г/см3 (2700 кг/м3); температура плавления – 660°С, имеет гранецентрированную кубическую решетку (ГЦК), полиморфизмом не обладает. Электро- и теплопроводность высокие (65 % от электропроводности меди). Имеет высокую отражательную способность и широко используется в рефлекторах, прожекторах, телеэкранах. Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью вследствие образования на его поверхности тонкой прочной плотной пленки Al2O3. Из него изготавливают посуду, цистерны для перевозки нефти и нефтепродуктов.
Алюминий хорошо сваривается, легко деформируется в холодном состоянии, плохо обрабатывается на станках и имеет низкие литейные свойства (большая усадка – 6 %).
В зависимости от содержания примесей различают алюминий особой чистоты – А999 (0,001 % примесей), высокой чистоты – А995, А99, А97, А95 (0,005 – 0,05 % примесей) и технической чистоты – А85, А8, А7, А5, А0 (0,15 – 1,0 % примесей). Примеси алюминия: железо, кремний, медь, марганец, цинк, титан.
Механические свойства алюминия высокой чистоты: в = 50 МПа; = 50 %. Его основным потребителем является электротехническая промышленность. Алюминий технической чистоты используется для получения сплавов и производства деформированных АД, АД1 (буква «Д» – деформированный) полуфабрикатов: листов, профилей, прутков, проволоки и т. п.
Механические свойства прокатанного и отожженного алюминия АДМ («М» – мягкий): в = 80 – 90 МПа; = 35 – 40 %; НВ20 – 25. При холодной пластической деформации (наклепе) прочность и твердость технического алюминия АДН («Н» – нагартованный) повышаются (в = 160 – 170 МПа; НВ40 – 45), а пластичность снижается ( = 6 %). Отжиг для снятия наклепа и восстановления пластичности проводится при температуре 350°С.
Сплавы алюминия классифицируются по технологии изготовления изделий: деформируемые, спеченные (порошковые) и литейные. Деформируемые делятся на не упрочняемые термической обработкой (однофазные) и упрочняемые термической обработкой (многофазные). Литейные сплавы могут упрочняться термической обработкой.
4.1.1. Деформируемые сплавы алюминия
Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой, – это сплавы алюминия с марганцем (АМц) или с магнием (АМг). Они характеризуются коррозионной стойкостью, хорошо свариваются, а структура твердого раствора обеспечивает их высокую пластичность (легко обрабатываются давлением в холодном состоянии).
Сплав АМц (1,0 – 1,6 % Mn) превосходит чистый алюминий по прочности и коррозионной стойкости. Магний (1,8 – 6,8 %) значительно повышает прочность, не снижая пластичности сплавов АМг (табл. 2), и делает их более легкими, так как плотность магния (1700 кг/м3) меньше, чем у алюминия. Сплавы АМг легируют марганцем, который упрочняет их и способствует измельчению зерна.
Максимальной пластичностью сплавы обладают в отожженном состоянии (АМцМ, АМг2М – мягкие), но используют их и полунагартованными (АМг2П) или нагартованными (АМг2Н). Характеристики этих сплавов приведены в табл. 2 для отожженного, а в скобках – для полунагартованного состояния. Температура отжига сплавов – 350 – 420°С, охлаждение – на воздухе. Для частичного снятия наклепа иногда проводят низкий отжиг при 150 – 300°С.
Сплавы АМц и АМг применяются для сварных и клепаных элементов конструкций, испытывающих небольшие нагрузки и обладающих высоким сопротивлением коррозии. Их используют при изготовлении бензо- и маслопроводов, емкостей для жидкостей, в авиа- и судостроении, в строительстве (витражи, двери, оконные рамы) и для изделий, получаемых глубокой вытяжкой при штамповке из листового материала.
Таблица 2