Медные сплавы

Сохраняя положительные качества меди (высокие теплопроводность и электропроводимость, коррозийная стойкость и др.), медные сплавы обладают хорошими механическими, технологическими и антифрикционными свойствами.

Для легирования медных сплавов в основном используют элементы, растворимые в меди: Zn, Sn, Al, Si, Be, Mn, Ni. Повышая прочность медных сплавов, легирующие элементы практически не снижают, а некоторые из них (Zn, Sn, Al) увеличивают пластичность. Высокая пластичность – отличительная особенность медных сплавов. По прочности медные сплавы уступают сталям.

По технологическим свойствам медные сплавы подразделяются на деформируемые (обрабатываемые давлением) и литейные; по способности упрочняться с помощью термической обработки – на упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой. По химическому составу медные сплавы подразделяются на две основные группы: латуни и бронзы.

Латунями называются сплавы меди с цинком. Они бывают двойными (простые) и многокомпонентными (легированные).

Л 90 = 90% меди, остальное цинк.

ЛАЖМц 66 – 6 – 3 – 2 – остальное цинк.

↓ ↓ ↓ ↓

медь Al Fe Mn

ГОСТ 17711 – 80.

Основное практическое применение находят не выше 45 – 47%.

По техническому признаку латуни делят:

1. Деформируемые – изготавливают листы, ленты, трубы.

2. Литейные – предназначены для фасутного литья.

Латуни с содержанием 90% Cu и более называются томпаком, при 80-85% Cu – полутомпаком. Практическое значение имеют латуни, содержащие до 45% Zn. Сплавы с большим содержанием цинка отличаются высокой хрупкостью. Повышенное содержание цинка удешевляет латуни, улучшает их обрабатываемость резанием, способность прирабатываться и противостоять износу. Вместе с тем уменьшаются теплопроводность и электрическая проводимость, которые составляют 20-50% от характеристики меди.

Примеси повышают твердость и снижают пластичность латуней.

Однофазные латуни в основном выпускают в виде холодно-катанных полуфабрикатов: полос, лент, проволоки, листов, из которых изготовляют детали методом глубокой вытяжки (радиаторные трубки, снарядные гильзы, сильфоны, трубопроводы), а также детали, требующие по условиям эксплуатации низкую твердость (шайбы, втулки, уплотнительные кольца и др.).

Ввиду малой пластичности при низких температурах двухфазные латуни выпускают в виде горячекатанного полуфабриката: листков, прутков, труб, штамповок. Из них изготовляют втулки, гайки, тройники, штуцеры, токопроводящие детали электрооборудования и др.

Легированные латуни применяют как для деформируемых полуфабрикатов, так и в виде фасонных отливок. Литейные латуни, как правило, содержат большое количество цинка и легирующих элементов.

Для легирования латуней используют Al, Fe, Ni, Sn, Si. Эти элементы повышают коррозионную стойкость латуней. Поэтому легированные латуни широко применяют в речном и морском судостроении (конденсаторные и манометрические трубки и др. детали). Оловянные латуни называют морскими.

Алюминий повышает прочность, твердость латуней. Практическое применение находят высокомедистые латуни с добавлением алюминия до 4%, которые хорошо обрабатываются давлением.

Кремний улучшает жидкотекучесть, свариваемость и способность к горячей и холодной пластической деформации латуней. Кремнистые латуни характеризуются высокой прочностью, пластичностью, вязкостью не только при 20-25⁰ С, но и при низких температурах (до - 183⁰ С).

Никель повышает растворимость цинка в меди и улучшает механические свойства латуней. Никелевые латуни хорошо обрабатываются давлением в холодном и горячем состояниях.

Бронзами называются сплавы меди со всеми элементами, кроме цинка. Название бронзы дают по основным элементам. Так, их подразделяют на оловянные, алюминиевые, бериллиевые, кремнистые и др. Сплавы меди с никелем

имеют названия: мельхиоры, куниали, нейзильберы.

Бронзы делят:

1. оловянистые – ГОСТ 613;

2. алюминиевые – ГОСТ 493;

3. кремнистые – ГОСТ 18175;

4. бериллиевые – ГОСТ 18175.

БрАМц 9 – 2 – остальное медь.

↓ ↓

Al Mn

БрБ – 2 – остальное медь.

↓

бериллий

Оловянные бронзы.

Практическое значение имеют бронзы, содержащие до 10% Sn. Двойные оловянные бронзы применяют редко, так как они дороги.

Оловянные бронзы легируют Zn, Pb, Ni, P. Для экономии более дорогостоящего олова в бронзы добавляют от 2 до 15% Zn. Это способствует повышению механических свойств. Цинк улучшает их жидкотекучесть, плотность отливок, способность к сварке и пайке. Свинец повышает антифрикционные свойства и улучшает обрабатываемость резанием оловянных бронз. Фосфор, являясь раскислителем оловянных бронз, повышает их жидкотекучесть, износостойкость улучшается благодаря появлению твердых включений фосфида меди Cu₃ P. Кроме того, он повышает временное сопротивление, предел упругости и выносливость бронз. Никель способствует измельчению структуры и повышению механических свойств.

Бронзы хорошо обрабатываются резанием, паяются, хуже свариваются.

Большое количество Zn и Pb повышает их жидкотекучесть. Улучшает плотность отливок, антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием. Структура оловянных бронз удовлетворяет требованиям, предъявляемым к структуре антифрикционных сплавов. Высокая коррозионная стойкость в атмосферных условиях, пресной и морской воде способствует широкому применению литейных бронз для пароводяной арматуры, работающей под давлением.

Деформируемые бронзы содержат до 6-8% Sn. Они характеризуются хорошей пластичностью и более высокой прочностью, чем литеные.

Наряду с хорошей электрической проводимостью, коррозионной стойкостью и антифрикционностью, деформируемые бронзы обладают высокими упругими свойствами и сопротивлением усталости. Их используют для изготовления круглых и плоских пружин в точной механике, электротехнике, химическом машиностроении и других областях промышленности.

Алюминиевые бронзы

Они отличаются высокими механическими, антикоррозионными и антифрикционными свойствами. К преимуществам перед оловянными бронзами относятся меньшая стоимость, более высокие механические и некоторые технологические свойства.

Кремнистые бронзы

Они характеризуются хорошими механическими, упругими и антифрикционными свойствами. Они хорошо свариваются, паяются, удовлетворительно обрабатываются резанием. Литейные свойства кремнистых бронз ниже, чем оловянных, алюминиевых бронз и латуней.

Кремнистые бронзы выпускают в виде ленты, полос, прутков, проволоки. Для фасонных отливок они применяются редко. Их используют вместо более дорогих оловянных бронз при изготовлении антифрикционных деталей, а также для замены бериллиевых бронз при производстве пружин, мембран и других деталей приборов, работающих в пресной и морской воде.

2. АЛЮМИНИЙ

По распространению в природе алюминий занимает первое место среди металлов, его содержание в земной коре составляет 7.45%. В чистом виде алюминий не встречается вследствие своей высокой химической активности. Он преимущественно встречается в виде соединений с кислородом и кремнием – алюмосиликатов.

Впервые в свободном виде алюминий был выделен в 1825 г. датским физиком Эрстедом путем воздействия амальгамы калия на хлорид алюминия. Чистый алюминий используется в производстве разного рода зеркал отражателей. Алюминий высокой чистоты применяют для предохранения металлических поверхностей от коррозии. Обладая относительно низким сечением поглощения нейтронов, алюминий применяется как конструкционный материал в ядерных реакторах. Сверхчистый алюминий употребляют в производстве электрических конденсаторов и выпрямителей, действие которых основано на способности окисной пленки алюминия пропускать электрический ток только в одном направлении. В алюминиевых резервуарах большой емкости хранят и транспортируют жидкие газы (метан, кислород, водород и т.д.), азотную и уксусную кислоты, перекись водорода.

Широкое применение в пищевой промышленности.

Дата добавления: 2015-07-16