Термическая обработка сплавов меди.

Термическая обработка сплавов меди включает три вида операций: отжиг, закалку и старение.

Отжиг сплавов меди проводится для гомогенизации (выравнивания состава по объему отливок), а также для восстановления пластичности после деформации термически неупрочняемых сплавов.

Закалка сплавов меди, в отличие от сталей, приводит к достижению минимальной прочности и максимальной пластичности. Это связано с тем, что при нагреве под закалку растворяются частицы упрочняющих фаз, и в результате закалки фиксируется однофазная структура пересыщенного твердого раствора. Механическая обработка многих термоупрочняемых сплавов меди проводится именно в закаленном состоянии.

Старение заключается в нагреве закаленного сплава до определенной температуры (меньшей, чем при закалке), выдержке при этой температуре и охлаждении. В процессе старения из твердого раствора выделяются частицы упрочняющих фаз, ранее растворенные при закалке. Как правило, чем ниже температура старения, тем дисперснее (мельче) получаемые частицы упрочняющих фаз, тем выше получаемый комплекс свойств (прочность, твердость, пластичность). На практике температура старения выбирается таким образом, чтобы она была по крайней мере на 100°С выше температуры эксплуатации (для обеспечения структурной стабильности сплава). Если температура старения была слишком высока, то структура сплава становится грубой, а механические свойства – низкими. Это явление называется перестариванием и исправляется повторной термической обработкой.

82. Алюминий и его сплавы: классификация.

Сплавы алюминия можно классифицировать следующим образом:

1) технический алюминий – сплавы, содержащие >99% алюминия и
случайные примеси;

2) деформируемые термически неупрочняемые сплавы – сплавы на базе систем Al-Mg (магналии) и Al-Mn с относительно невысоким содержанием легирующих элементов;

3) деформируемые термически упрочняемые сплавы – сплавы на базе систем Al-Mg-Si (авиали), Al-Cu-Mg (дюралюмины), Al-Mg-Li, Al-Zn-Mg,
Al-Cu-Zn-Mg (высокопрочные сплавы);

4) литейные сплавы – сплавы на базе систем Al-Si (силумины), Al-Si-Cu, Al-Mg;

5) жаропрочные порошковые сплавы – получаются прессованием и спеканием алюминиевых порошков.

83. Технический алюминий: маркировка, свойства, применение.

Так называемый первичный алюминий служит сырьем для получения других сплавов. Он маркируется буквой А, после которой указывается содержание алюминия свыше 99%. Примеры: А0 – 99,0% алюминия; А35 – 99,35% алюминия, А7 – 99,7% алюминия, А995 – 99,995% алюминия.

Кроме того, нелегированный алюминий может использоваться аналогично деформируемым сплавам. В этом случае, аналогично им, он будет маркироваться буквами АД (алюминиевый деформируемый сплав). Для этих целей используется алюминий следующих марок: АД000 (99,8% Al), АД00
(99,7% Al), АД0 (99,5% Al), АД1 (99,3% Al).

Механические свойства технического алюминия невысоки, поэтому он находит применение в основном в электротехнике (из-за высокой электропроводности), для изготовления теплообменников (из-за теплопроводности), а также как коррозионно-стойкий материал в пищевой промышленности.

84. Деформируемые неупрочняемые сплавы: маркировка, свойства, применение.

Сплавы на базе системы Al-Mn содержат 1-1,5% марганца, в некоторых случаях также до ~1% магния, до 0,6% кремния, до 0,7% железа. Марки сплавов данной системы: АМц, АМцС, ММ. Эти сплавы по прочности незначительно превосходят чистый алюминий, имеют высокую пластичность и хорошую свариваемость, высокую коррозионную стойкость. Применяются для изготовления малонагруженных сварных конструкций, в частности, в судостроении.

Сплавы на базе системы Al-Mg (магналии) маркируются буквами АМг, после которых указывается среднее процентное содержание магния в данном сплаве. Примеры: АМг0,5 – около 0,5% магния, АМг2 – около 2% магния,
АМг6 – около 6% магния. Магналии могут содержать и другие элементы: кремний (до 0,5…0,8%), железо (до 0,7%), марганец (до 1%), однако содержание всех этих элементов ниже, чем магния. Магналии имеют среднюю прочность (могут приближаться к низкоуглеродистым сталям), хорошую свариваемость, по коррозионной стойкости превосходят чистый алюминий. Единственным способом их упрочнения является нагартовка, т. е. наклеп в результате холодной деформации. Применяются для сварных конструкций, в т. ч. в строительстве, судостроении.

85. Деформируемые упрочняемые сплавы: маркировка, свойства, применение.

Сплавы на базе системы Al-Cu-Mg (дюралюмины) содержат в среднем 3…5% меди, 0,5…2% магния, ~0,5% марганца. Эти сплавы маркируются буквой Д, после которой идет номер сплава по стандарту. Примеры: Д1, Д16, Д18. В результате термообработки они могут прочности, сравнимой с
некоторыми машиностроительными сталями (до σ_В ~ 550 МПа). В то же время, за счет содержания меди эти сплавы имеют пониженную коррозионную стойкость, поэтому их применяют с защитными покрытиями.

Сплавы на базе систем Al-Zn-Mg и Al-Cu-Zn-Mg способны значительно упрочняться в результате термической обработки (до σ_В ~ 650 МПа), поэтому они относятся к высокопрочным сплавам. Сплавы системы Al-Zn-Mg маркируются четырехзначными номерами (1915, 1925), а сплавы системы
Al-Cu-Zn-Mg – буквой В, после которой идет номер сплава (В93, В95, В96).
Эти сплавы имеют пониженную коррозионную стойкость, поэтому их применяют с защитными покрытиями.

Представителем системы Al-Mg-Li является сплав 1420, содержащий 5…6% магния, ~2% лития, ~0,1% циркония и 0,1…0,3% кремния. По
прочности он соизмерим с дюралюминами (σ_В до 470 МПа), однако на 10-15% легче их. Применяется сплав 1420 главным образом в авиастроении.

Сплавы на базе системы Al-Mg-Si (авиали) содержат до 1,2% магния, до 0,8% кремния и, в некоторых случаях, до 0,5% меди. После термической обработки они имеют прочность на уровне низкоуглеродистых сталей (до ~340 МПа), т. е. уступают дюралюминам и высокопрочным сплавам. В то же время, они имеют повышенную коррозионную стойкость и хорошую свариваемость. По этим причинам данная группа сплавов является одной из наиболее широко применяемых, в т. ч. в транспортном машиностроении.

86. Литейные сплавы: маркировка, свойства, применение.

Литейные алюминиевые сплавы базируются на системах Al-Si (силумины), Al-Cu, Al-Mg. Ранее литейные алюминиевые сплавы маркировались буквами АЛ (алюминиевый, литейный), после которых указывался номер сплава (например, АЛ2, АЛ9). В настоящее время литейные сплавы маркируются буквой А, после которой идут буквенные обозначения легирующих элементов, и после каждого элемента указывается его примерное содержание.

Для элементов используются следующие обозначения:

К – кремний Si,

М – медь Cu,

Мг – магний Mg,

Мц – марганец Mn,

Ц – цинк Zn.

Примеры марок:

АК12 – около 12% кремния, остальное – алюминий;

АК9ч – около 9% кремния, «чистый» (пониженное содержание примесей);

АК5М2 – около 5% кремния, около 2% меди;

АМг5Мц – около 5% магния, около 1% марганца;

АК7Ц9 – около 7% кремния, около 9% цинка.

Кроме указанных элементов, литейные сплавы могут содержать так называемые модификаторы (натрий Na, титан Ti, цирконий Zr, бериллий Be) в количествах до ~0,1%. Цель таких добавок – получение отливок с мелкозернистой структурой и повышенными механическими свойствами. Благодаря низкой плотности и хорошей технологичности, литейные алюминиевые сплавы находят широкое применение в транспортном машиностроении.

87. Жаропрочные порошковые алюминиевые сплавы: особенности
технологии, маркировка, свойства, применение.

Алюминиевые сплавы имеют низкие температуры плавления (~550…650°С) и, как следствие, низкие температуры рекристаллизации.
В связи с этим, большинство сплавов алюминия быстро разупрочняется при нагреве выше ~150°С. Для того, чтобы реализовать достоинства алюминиевых сплавов при более высоких температурах, были разработаны специальные сплавы, получаемые из прессованного и спеченного алюминиевого порошка. Поскольку каждая частица исходного порошка покрыта оксидной пленкой, то после прессования и спекания в структуре сплава остаются равномерно распределенные дисперсные частицы оксида алюминия. Эти частицы остаются практически неизменными вплоть до начала плавления сплава и эффективно тормозят рекристаллизацию. В результате, такие сплавы сохраняют достаточно высокую прочность вплоть до ~350°С.

Порошковые сплавы маркируют буквами САП (спеченный алюминиевый порошок) и цифрами, которые примерно указывают содержание оксида алюминия: САП-1 – 6…8% Al₂O₃; САП-2 – 9…12% Al₂O₃; САП-3 – 13…17% Al₂O₃.

Дата добавления: 2015-08-05