Алюминий

В практически применяемых латунях количетво цинка не превышает 45 %. В пределах этого содержания цинк сильно изменяет свойства сплавов. Цинк повышает прочность и пластичность меди.

Максимальной пластичностью обладает -латунь, содержащая 30 % Zn. Прочность ее сравнительно низкая. Резкое снижение пластичности наблюдается при переходе через границу растворимости цинка в меди, когда сплав становится двухфазным и представляет собой механическую смесь и кристаллов. Максимальная прочность достигается в сплавах с 45% Zn, но пластичность при этом становится невысокой. Дальнейшее повышениесодержание цинка приводит к резкому снижению прочности без повышения пластичности, поэтому в практике такие сплавы не используют.

Коррозионная стойкость латуней в атмосферных условиях оказывается средней между стойкостью элементов, образующих сплав, т.е. цинка и меди. Латуни обладают высокими технологическими свойствами. Из них получают хорошие отливки, так как они обладают хорошей жидкотекучестью и малой склонностью к ликвации. Одновременно с этим латуни легко поддаются пластической деформации и поэтому основное их количество идет на изготовление катанных полуфабрикатов-листов, полос, лент, проволоки и разных профилей.

Особенностью обработки латуней давлением является то, что для обработки в холодном состоянии (тонкие листы, проволока, калиброванные профили) используют -латунь с содержанием цинка до 32 %, так как она при комнатной температуре имеет высокую пластичность и малую прочность. При повышении температуры до 300-700 C ее пластичность уменьшается, поэтому в горячем состоянии ее обрабаывать нет смысла. Для этой цели целесообразно использовать или -латунь с большим содержанием цинка (до 39 %), которая при нагреве переходит в двухфазное состояние + или еще лучше ( + )-латунь. Обьясняется это тем, что менее пластичная при комнатной тем более пературе -фаза при высоких температурах становится пластичной, чем -фаза.

Цинк более дешевый материал по сравнению с медью, поэтому его введение в сплав одновременно с повышением механических, технологических и антифрикационных свойств приводит к снижению стоимости-латунь дешевле меди. Электропроводность и теплопроводность латуни ниже, чем меди.

Поскольку содержание меди и цинка решающим образом влияет на все свойства латуней, его отражают в наименовании марки. Марка латуни составляется из буквы Л, указывающей тип сплава-латунь, и двузначной цифры, характеризующей среднее содержание меди. Количество цинка не отражают, так как его легко определить по разности от 100 %. Например, марка Л80-латунь, содержащая 80 % Cu и 20 % Zn.

Классификация латуней дана в таблице.

Остальное-цинк.

Контролируемыми примесями в медноцинковых сплавах являются свинец, железо, сурьма, висмут и фосфор, а в марке Л70 еще дополнительно-мышьяк, олово и сера. Их вредное влияние на латунь такое же, как и в чистой меди-они делают ее хрупкой при горячей обработке давлением.

Все двухкомпонентные латуни хорошо обрабатываются давлением. Их поставляют в виде труб и трубок разной формы сечения, листов, полос, ленты, проволоки и прутков различного профиля.

Латунные изделия с большим внутренним напряжением (например, нагартованные) подвержены растрескиванию. При длительном хранении на воздухе на них образуются продольные и поперечные трещины. Чтобы избежать этого, перед длительным хранением необходимо снять внутреннее напряжение, проведя низкотемпературный отжиг при 200-300 C.

Многокомпонентные латуни. Количество марок многокомпонентных латуней, естественно, больше, чем двухкомпонентных, так как в них варьируется не только содержание цинка, но также наименование и количество входящих легирующих элементов.

Наименование специальной латуни отражает ее легирование. Так, если она легирована железом и марганцем, то ее называют железомарганцевой, если алюминием-алюминиевой и т.д.

Марку этих латуней составляют следующим образом: первой, как в простых латунях, ставится буква Л, вслед за ней-ряд букв, указывающих, какие легирующие элементы, кроме цинка, входят в эту латунь; затем через дефисы следуют цифры, первая из которых характеризует среднее содержание меди в процентах, а последующие-каждого из легирующих элементов в той же последовательности, как и в буквенной части марки. Порядок букв и цифр устанавливается по содержанию соответствующего элемента: сначала тот, которого больше, а далее по нисходящей закономерности. Содержание цинка определяется по разности от 100%. Например, марка ЛАЖМц66- 6-3-2 расшифровывается так: латунь, в которой содержится 66 % Cu, 6 % Al, 3 % Fe и 2 % Mn. Цинка в ней 100-(66+6+3+2)=23 %.

Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являются алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они по-разному влияют на свойства латуней.

Марганец повышает прочность и коррозионную стойкость, особенно в сочетании с алюминием, оловом и железом.

Олово повышает прочность и сильно повышает сопротивление коррозии в морской воде. Латуни, содержащие олово, часто называют морскими латунями.

Никель повышает прочность и коррозионную стойкость в различных средах.

Свинец ухудшает механические свойства, но улучшает обрабатываемость резанием. Им легируют (1-2 %) латуни, которые подвергаются механической обработке на станках-автоматах. Поэтому эти латуни называют автоматными.

Кремний ухудшает твердость, прочность. При совместном легировании кремнием и свинцом повышаются антифрикционные свойства латуни и она может служить заменителем более дорогих, например оловянных бронз, применяющихся в подшипниках скольжения.

Еще наиболее распространенными медными сплавами являются бронзы.

Бронзам и называют все медные сплавы за исключением латуней. Следовательно, бронзы-это сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием и другими элементами. Наиболее раннее применение нашли оловянные бронзы, которые знали и широко использовали еще в древности. Эти бронзы не утратили своего значения и в настоящее время, но в силу высокой стоимости и дефицитности оловаисследователи искали и нашли ряд заменителей оловянной бронзы, в которых олово содержится в меньшем количестве по сравнению с ранее применявшимися бронзами или не содержат совсем.

В зависимости от легирования бронзы называют оловянными, алюминиевыми, кремневыми, бериллиевыми и т.д. Марку бронз составляют из букв Бр, характеризующих тип сплава-бронза; букв, указывающих перечень входящих легирующих перечень входящих легирующих элементов в нисходящем порядке их содержания, и цифр, соответсвующих их среднему количеству в процентах. Указывать в марке содержание меди в противоположность латуням нет необходимиости. В латунях два обязательно присутствующих не указанных в марке элемента-медь и цинк, а в бронзах-только медь и ее легко определить по разности от 100 %. Например, маркой Бр. ОЦС4-4-2,5 обозначают бронзу, содержащую 4% Sn, 4% Zn, 2.5% Pb и 100-(4+4+2.5)= =89,5% Cu.

Принято все бронзы делить на оловянные и безоловянные.

Оловянные бронзы. Олово на механические свойства меди влияет аналогично цинку: оно повышает прочность и пластичность. Количественно это влияние выражено еще более сильно. Кроме того, сплавы меди с оловом обладают высокой антикоррозионной стойкостью и хорошими антифрикционными свойствами. Этим обусловливается применение бронз в химической промышленности для изготовления литой арматуры, а также в качестве антифрикционного материала в других отраслях.

Бронза хорошо обрабатывается давлением и резанием. Она имеет очень малую усадку при литье: менее 1%, тогда как усадка латуней и чугуна составляет около 1,5%, а стали-более 2%. Поэтому, несмотря на склонность к ликвации и сравнительно невысокую жидкотекучесть, бронзы применяют для получения сложных по конфигурации отливок, включая художественное литье.

Оловянные бронзы легируют цинком, никелем и фосфором. Цинка добавляют до 10%, в этом количестве он почти не изменяет свойств бронз, но делает их дешевле. Свинец и фосфор улучшают антифрикационные свойства бронзы и ее обрабатываемость резанием.

Оловянные бронзы дорогие, поэтому в народном хозяйстве их применяют ограниченно.

Бронзы безоловянные. В настоящее время существует ряд марок бронз, не содержащих олова. Это двойные или чаще многокомпонентные сплавы меди с алюминием, марганцем, железом, свинцом, никелем, бериллием и кремнием.

Во многих случаях эти бронзы не только не уступают оловянным бронзам, но по некоторым свойствам и превосходят их. Алюминиевые, кремниевые и особенно бериллиевые бронзы превосходят их по механическим свойствам, алюминиевые-по коррозионной стойкости, кремнецинковая-по жидкотекучести.

Преимуществом некоторых из них (алюминиевой, бериллиевой) является также и то, что они могут быть подвергнуты термической обработке, в результате чего увеличивается их прочность. Величина усадки при кристаллизации у всех этих бронз более высокая, чем у оловянных. В этом отношении оловянная бронза непревзойденный литейный сплав.

Сплавы медь-фосфор не могут служить машиностроительным материалом, поэтому их нельзя отнести к бронзам. Однако они являются товаром на мировом рынке и предназначаются в качеств лигатурапри изготовлении многих марок фосфористых бронз, а также и для раскисления сплавов на медной основе.

Среди других медных сплавов, кроме латуни и бронз, наиболее значимой является группа медно-никелевых сплавов.

Медь и никель имеют одинаковую кристаллическую решетку и почти одинаковый размер атомов, поэтому при сплавлении они образуют непрерывный ряд твердых растворов. Изменение свойств тведого раствора в такой системе происходит тоже непрерывно. Поэтому деление медноникелевых сплавов на те, у которых основой является медь, и те, у которых основа никель, следует считать условным.

Никель, введенный в медь, сильно изменяет ее свойства. Твердость, прочность и пластичность сплавов при увеличении содержания никеля возрастают. Электропроводность резко снижается, и это используют для создания сплавов на медной основе с высоким электросопротивлением. Легирование никелем вызывает значительное повышение антикоррозионной стойкости. Изменяется и внешний вид сплавов уже при 15% Ni получается серебристо-белый цвет сплавов, совершенно отличный от цвета меди.

Назначение каждого медно-никелевого сплава, как правило, узкое и вполне определенное, соответствующее его основным свойствам. Так, сплав с 19% Ni красив по внешнему виду, пластичен, хорошо сопротивляются коррозии и истиранию, поэтому его применяют, в частности, для чеканки монет и медалей; сплав с 40% Ni, легированный марганцем имеет наиболее высокое электросопротивление из всех медно-никелевых сплавов, поэтому его применяют для электротехнических целей, в термопарах и т.д.

Наиболее широко применяемые сплавы меди с никелем: мельхиор, нейзильбер, манганин, константин, конель, куниаль А, куниаль Б. В этих сплавах, кроме химического состава, по основным элементам контролируют содержание одиннадцати примесей, в числе которых кремний, углерод, висмут, мышьяк, свинец, сурьма и т.д.

Размещено на Allbest.ru