Сплавы цветных металлов их состав и применение

Цветная металлургия занимается добычей руд цветных металлов, а также обогащением и выплавкой чистых металлов и их сплавов. Цветные металлы имеют множество ценных свойств: малую плотность (магний, алюминий), высокую теплопроводность (медь), устойчивость к коррозии (титан) и др. Условно они делятся на тяжелые, легкие, благородные и редкие.

Группы металлов

К тяжелым металлам относятся вещества, которые отличаются высокой плотностью. Это кобальт, хром, медь, свинец и др. Некоторые из них (свинец, цинк, медь) применяют в чистом меде, но обычно используют в качестве легирующих элементов.

Плотность легких металлов — менее 5 г/см3. В этой группе относятся алюминий, натрий, калий, литий и др. Их используют как раскислители при изготовлении чистых металлов и сплавов, а также применяют в пиротехнике, медицине, фототехнике и других областях.

Благородные металлы отличаются высокой устойчивостью к коррозии. В данную группу входят платина, золото, серебро, осмий, палладий, родий, иридий и рутений. Они применяются в медицине, электротехнике, приборостроении, ювелирном деле.

Редкие металлы объединены в отдельную группу, так как имеют особые свойства, не характерные для других металлов. Это уран, вольфрам, селен, молибден и др.

Также выделяется группа широко применяемых металлов. В нее входят титан, алюминий, медь, олово, магний и свинец.

Сплавы на основе цветных металлов бывают литейные и деформируемые.

Они различаются технологией создания заготовок: из литейных производят детали с помощью литья в металлические или песчаные формы, а из деформируемых делают листы, фасонные профили, проволоку и другие элементы.

В этом случае используются методы прессования, ковки и штамповки. Литейные сплавы относятся к металлургии тяжелых металлов, деформируемые — к металлургии легких металлов.

Алюминий и его сплавы

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Алюминий — цветной металл, который имеет серебристо-белый оттенок и плавится при температуре 650°С. В периодической системе ему соответствует символ Al. Этот элемент занимает третье место по распространенности среди всех пород в земной коре (на первом месте — кислород, на втором — кремний). В атмосферных условиях на поверхности алюминия образуется оксидная пленка, препятствующая появлению коррозии.

Важные свойства алюминия:

  • Низкая плотность — всего 2,7г/см3 (например, у меди — 8,94г/см3).
  • Высокая электрическая проводимость (37*106 См/м) и теплопроводность (203,5 Вт/(м·К)).
  • Низкая прочность в чистом виде — 50 МПа.
  • Структура кристаллической решетки — кубическая гранецентрированая.

Металл легко обрабатывается давлением. Находит широкое применение в электропромышленности: из алюминия изготавливают проводники электрического тока. При производстве стали его используют для раскисления.

Из алюминия также делают посуду, однако она не подходит для приготовления солений и хранения кисломолочных продуктов — элемент неустойчив в щелочной и кислой среде. Некоторые стальные детали покрывают алюминием (процесс алитирования), чтобы повысить их жаростойкость.

Из-за невысокой прочности алюминий практически не применяется в чистом виде.

При маркировке алюминия используется буква А в сочетании с числом, которое указывает на содержание металла. Например, марка A99 содержит 99,95% алюминия, а марка А99 — 99,99%. Существует также марка особой чистоты — А999, в которой 99,999% алюминия.

Деформируемые сплавы алюминия

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Деформируемые алюминиевые сплавы делятся на упрочняемые и неупрочняемые.

Упрочняемые деформируемые сплавы алюминия — это дуралюмины (система А-Сu-Mg) и высокопрочные сплавы (Аl-Сu-Mg-Zn). Высокие механические свойства и небольшой удельный вес позволяют широко применять эти сплавы в области машиностроения, особенно — в изготовлении деталей для самолетов.

Основными легирующими элементами для дуралюминов служат магний и медь. Эти сплавы маркируются буквой Д с числом. Из Д1 делают лопасти винтов, Д16 используется для лонжеронов, шпангоутов, обшивки самолетов, а Д 17 — для крепежных заклепок.

Высокопрочные сплавы, помимо алюминия, меди и магния, содержат цинк. Обозначаются буквой В и числом, применяются для изготовления деталей сложной конфигурации, лопастей вертолетов, высоконагруженных конструкций.

Неупрочняемые деформируемые алюминиевые сплавы — это сплавы алюминия с марганцем (маркировка — АМц1) и с магнием (AМг2 и АМг3).

Они хорошо обрабатываются сваркой, вытяжкой, прокаткой, горячей и холодной штамповкой. Отличаются высокой пластичностью, но при этом не очень прочные.

Они выпускаются преимущественно в виде листов, которые применяются для изготовления изделий сложной формы (заклепки, рамы и др.).

Литейные сплавы на основе алюминия

Наиболее широкое применение получили литейные сплавы алюминия и кремния, которые называются силуминами. Они содержат более 4,5% кремния и обозначаются буквами АК с номером марки.

Силумины сочетают малый удельный вес с высокими механическими и литейными свойствами.

Они применяются для сложного литья авто-, мото- и авиадеталей, а также для производства некоторых видов бытовой техники — мясорубок, теплообменников, санитарно-технических арматур и др.

Сплавы на основе меди

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Медь — цветной металл, который на поверхности имеет красный оттенок, а в изломе — розовый. В периодической системе Д.И. Менделеева обозначается символом Cu. В чистом виде металл имеет высокую степень пластичности, электро- и теплопроводности, а также характеризуется устойчивостью к коррозии. Это позволяет использовать медь и ее сплавы для кровель ответственных зданий.

Важные свойства металла:

  • Температура плавления — 1083°С.
  • Структура кристаллической решетки — кубическая гранецентрированая.
  • Плотность — 8,94 г/см3.

Благодаря пластичности медь легко поддается обработке давлением, но плохо режется. Из-за большой усадки металл обладает низкими литейными свойствами. Любые примеси, за исключением серебра, оказывают большое влияние на вещество и снижают его электрическую проводимость.

При маркировке меди используется буква М с числом, которое обозначает марку. Чем меньше номер марки, тем больше в ней чистого вещества. Например, М00 содержит 99,99 % меди, а М4 — 99 %.

Наиболее широкое применение в технике находят две группы медных сплавов — бронзы и латуни.

Бронзы

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Бронзы — сплавы на основе меди, в которых легирующим элементом является любой металл, кроме цинка. Наиболее часто применяются сплавы меди со свинцом, оловом, алюминием, кремнием и сурьмой.

Все бронзы по химическому составу делятся на оловянные и специальные, или безоловянные, то есть не содержащие в своем составе олова.

Оловянные бронзы отличаются наиболее высокими литейными, механическими и антифрикционными свойствами, а также имеют повышенную устойчивость к коррозии. Из-за высокой стоимости олова эти сплавы применяют ограниченно.

Специальные бронзы часто используют в качестве заменителей оловянных, и некоторые имеют лучшие технологические свойства. Выделяются следующие виды специальных бронз:

  • Алюминиевые. Они содержат от 5% до 11% алюминия, а также марганец, никель, железо и другие металлы. Эти сплавы обладают более высокими механическими свойствами, чем оловянные бронзы, однако их литейные свойства ниже. Алюминиевые бронзы служат для изготовления мелких ответственных деталей.
  • Свинцовистые. В их состав входит около 30% свинца. Эти сплавы имеют высокие антифрикционные свойства, поэтому широко применяются в производстве подшипников.
  • Кремнистые. Эти бронзы содержат примерно 4% кремния, легируются никелем и марганцем. По своим механическим свойствам почти соответствуют сталям. Применяются, в основном, для изготовления пружинистых элементов в судостроении и авиации.
  • Бериллиевые. Содержат до 2,3% бериллия, характеризуются высокой упругостью, твердостью и износостойкостью. Эти бронзы используются для пружин, которые работают в условиях агрессивной среды.

Все бронзы имеют хорошие антифрикционные показатели, коррозионную стойкость, высокие литейные свойства, которые позволяют использовать сплавы для изготовления памятников, отливки колоколов и др.

При маркировке бронз используются начальные буквы Бр, после которых идут первые буквы названий основных металлов с указанием их содержания в процентах. Например, сплав БрОФ8-0,3 включает 8% олова и 0,3% фосфора.

Латуни

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Латунями называют сплавы меди и цинка с добавлением других металлов — алюминия, свинца, никеля, марганца, кремния и др. В простых латунях содержится только медь и цинк, а многокомпонентные сплавы включают от 1% до 8% различных легирующих элементов, которые добавляют для улучшения различных свойств.

  • Марганец, никель и алюминий повышают устойчивость сплава к коррозии и его механические свойства.
  • Благодаря добавкам кремния сплав становится более текучим в жидком состоянии и легче поддается сварке.
  • Свинец упрощает обработку резанием.

Процентное содержание цинка в любой латуни не превышает 50 %. Эти сплавы стоят дешевле, чем чистая медь, а благодаря добавлению цинка и легирующих элементов, они обладает большей устойчивостью к коррозии, прочностью и вязкостью, а также характеризуются высокими литейными свойствами. Латуни используют для изготовления деталей методами прокатки, вытяжки, штамповки и др.

При маркировке простой латуни используется буква Л и число, обозначающее содержание меди. Например, марка Л96 содержит 96% меди.

Для многокомпонентных латуней используется сложная формула: буква Л, затем первые буквы основных металлов, цифра, обозначающая содержание меди, а затем состав других элементов по порядку.

Например, латунь ЛАМш77-2–0,05 содержит 77% меди, 2% алюминия, 0,05% мышьяка, остальное — цинк.

Читайте также:  Фильтр для тонера своими руками

Магний и его сплавы

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Магний — цветной металл, который имеет серебристый оттенок и обозначается символом Mg в периодической системе.

Важные свойства магния:

  • Температура плавления — 650°С.
  • Плотность — 1,74 г/см3.
  • Твердость — 30-40 НВ.
  • Относительное удлинение — 6-17%.
  • Временное сопротивление — 100-190 МПа.

Металл обладает высокой химической активностью, в атмосферных условиях неустойчив к образованию коррозии. Он хорошо режется, воспринимает ударные нагрузки и гасит вибрации.

Так как магний имеет низкие механические свойства, он практически не применяется в конструкционных целях, зато используется в пиротехнике, химической промышленности и металлургии.

Он часто выступает в качестве восстановителя, легирующего элемента и раскислителя при изготовлении сплавов.

При маркировке используются буквы Мг с цифрами, которые обозначают процентное содержание магния. Например, в марке Мг96 содержится 99,96% магния, а в Мг90 — 99,9 %.

Сплавы на основе магния характеризуются высокой удельной прочность (предел прочности — до 400 МПа). Они хорошо режутся, шлифуются, полируются, куются, прессуются, прокатываются. Из недостатков магниевых сплавов — низкая устойчивость к коррозии, плохие литейные свойства, склонность воспламеняться при изготовлении.

Деформируемые сплавы магния

Наиболее распространены три группы сплавов на основе магния.

Сплавы магния, легированные марганцем

Содержат до 2,5% марганца, не упрочняются термической обработкой. У них хорошая коррозионная стойкость. Так как эти сплавы легко свариваются, они применяются для сварных деталей несложной конфигурации, а также для деталей арматуры, масляных и бензиновых систем, которые не испытывают больших нагрузок. Среди данной группы — сплавы МА1 и МА8.

Сплавы системы Mg-Al-Zn-Mn

В состав этих сплавов, помимо магния и марганца, входят алюминий и цинк. Они заметно повышают прочность и пластичность, благодаря чему сплавы подходят для изготовления штампованных и кованых деталей сложных форм. К этой группе относятся марки МА2-1 и МА5.

Сплавы системы Mg-Zn

Сплавы на основе магния и цинка дополнительно легируются кадмием, цирконием и редкоземельными металлами. Это высокопрочные магниевые сплавы, которые применяются для деталей, испытывающих высокие нагрузки (в самолетах, автомобилях, станках и др.). К данной группе относятся сплавы марок МА14, МА15, МА19.

Литейные сплавы магния

Самая распространенная группа литейных магниевых сплавов относится к системе Mg-Al-Zn. Эти сплавы практически не поглощают тепловые нейтроны, поэтому широко применяются в атомной технике.

Из них также делают детали самолетов, ракет, автомобилей (двери кабин, корпуса приборов, топливные баки и др.). Сплавы магния, цинка и алюминия используют в приборостроении и в изготовлении кожухов для электронной аппаратуры.

К данной группе относятся марки МЛ5 и МЛ6.

Высокопрочные литейные магниевые сплавы отличаются лучшими механическими и технологическими свойствами. Они применяются в авиации для изготовления нагруженных деталей. К данной группе относятся сплавы МЛ12 (магний, цинк и цирконий), МЛ8 (магний, цинк, цирконий и кадмий), МЛ9 (магний, цирконий, неодим), МЛ10 (магний, цинк, цирконий, неодим).

Цинк и его сплавы

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Цинк — цветной металл серо-голубоватого оттенка. В системе Д. И. Менделеева обозначается символом Zn. Он обладает высокой вязкостью, пластичностью и коррозионной стойкостью. Важные свойства металла:

  • Небольшая температура плавления — 419 °С.
  • Высокая плотность — 7,1 г/см3.
  • Низкая прочность — 150 МПа.

В чистом виде цинк используется для оцинкования стали с целью защиты от коррозии. Применяется в полиграфии, типографии и гальванике. Его часто добавляют в сплавы, преимущественно в медные.

Существуют следующие марки цинка: ЦВ00, ЦВ0, ЦВ, Ц0А, Ц0, Ц1, Ц2 и Ц3. ЦВ00 — самая чистая марка с содержанием цинка в 99,997%. Самый низкий процент чистого вещества в марке Ц3 — 97,5%.

Деформируемые цинковые сплавы

Деформируемые сплавы цинка используются для производства деталей методами вытяжки, прессования и прокатки. Они обрабатываются в горячем состоянии при температуре от 200 до 300 ?С. В качестве легирующих элементов выступают медь (до 5%), алюминий (до 15%) и магний (до 0,05%).

Деформируемые цинковые сплавы характеризуются высокими механическими свойствами, благодаря которым часто используются в качестве заменителей латуней. Они обладают высокой прочностью при хорошей пластичности. Сплавы цинка, алюминия и меди наиболее распространены, так как они имеют самые высокие механические свойства.

Литейные цинковые сплавы

В литейных цинковых сплавах легирующими элементами также выступают медь, алюминий и магний. Сплавы делятся на 4 группы:

  • Для литья под давлением.
  • Антифрикционные.
  • Для центробежного литья.
  • Для литья в кокиль.

Слитки легко полируются и принимают гальванические покрытия. Литейные цинковые сплавы имеют высокую текучесть в жидком состоянии и образуют плотные отливки в застывшем виде.

Литейные сплавы получили широкое применение в автомобильной промышленности: из них делают корпуса насосов, карбюраторов, спидометров, радиаторных решеток. Сплавы также используются для производства некоторых видов бытовой техники, арматуры, деталей приборов.

В России цветная металлургия — одна из самых конкурентоспособных отраслей промышленности. Многие отечественные компании являются мировыми лидерами в никелевой, титановой, алюминиевой подотраслях. Эти достижения стали возможными благодаря крупным инвестициям в цветную металлургию и применению инновационных технологий.

Сплавы цветных металлов

Из цветных металлов наиболее широкое применение в качестве исходных литейных материалов имеют медь, олово, цинк, никель, алюминий, магний, свинец, сурьма.

В литейном производстве эти металлы почти не применяются в чистом виде, а употребляются главным образом в виде различных сплавов.

Широко применяются сплавы меди с цинком (латуни) или с оловом, алюминием, марганцем (бронзы), а также сплавы на алюминиевой и магниевой основе.

Бронзы

Бронзами называют сплавы меди с оловом или другими металлами, если внешний вид и свойства этих сплавов близки к внешнему виду и свойствам оловянистых бронз.

Бронзы подразделяют на две основные группы — бронзы оловянистые и безоловянистые. Литейные качества бронз выше литейных качеств чистой меди; так, температура плавлении меди 1083°, а температура бронзы колеблется от 875 до 1050°; усадка меди составляет 2,04%, а у некоторых бронз снижается до 0,83%; способность к растворению газов у бронз ниже, чем у чистой меди.

Для удешевления, а также для повышения жидкоплавкости к оловянистым бронзам прибавляют некоторое количество цинка. Бронзы, содержащие кроме цинка и другие присадки, называются специальными.

В помещенных ниже табл. 23 и 24 приведены марки, химический состав, механические свойства и примерное назначение литейных бронз.

  • Сплавы цветных металлов их состав и применение
  • Сплавы цветных металлов их состав и применение
  •  Сплавы цветных металлов их состав и применение
  • Латуни

Для отливок обычно применяют латунь, содержащую от 55 до 60% Си и от 45 до 40% Zn. Литейные качества латуни с повышением содержания цинка в общем понижаются, так как при этом увеличивается ее усадка.

Температура плавления различных латуней практически колеблется в пределах приблизительно от 800 до 1000°; с повышением содержания цинка температура плавления латуни понижается. Латуни, содержащие, кроме меди и цинка, еще другие металлы, называются специальными. Главнейшими специальными примесями к латуни являются свинец, олово и никель.

Примесь свинца (до 2,5%) повышает способность латуни обрабатываться посредством резания; примесь олова (до 1,5%) придает способность хорошо сопротивляться разъедающему действию морской воды.

Сплавы меди, цинка и никеля называются мельхиором; примесь никеля (до 20%) сообщает сплаву серебристо-белый цвет и уменьшает окисляемость сплава на воздухе.

В табл. 25 приведен химический состав и механические свойства литейных латуней и их применение в промышленности.

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Сплавы на алюминиевой основе

Сплавы на алюминиевой основе имеют широкое применение в качестве литейного материала; важнейшим из них является силумин, содержащий около 90—87% Аl и 10—13% Si; силумин имеет высокие литейные качества; температура плавления — 575°, линейная усадка до 1,4%; хорошо заполняет формы.

Малый удельный вес (2,7) и достаточно высокие механические качества (предел прочности при растяжении до 25 кг/мм2, удлинение до 11%) способствуют широкому применению его в качестве материала для изготовления литейных сплавов на алюминиевой основе.

Большое влияние на расширение применения силумина имело улучшение его структуры, называемое модифицированием: к расплавленному силумину добавляется до 0,1% Na, в результате чего сплав приобретает мелкозернистое строение, повышающее его механические качества.

Силумин в России выпускается трех марок, отличающихся содержанием примесей (табл. 26).

Сплавы цветных металлов их состав и применение

В помещаемой ниже табл. 27 приведены химический состав, механические свойства и примерное назначение литейных сплавов на алюминиевой основе по ГОСТ 2685-44.

  1. Сплавы цветных металлов их состав и применение
  2. Сплавы на магниевой основе
  3. Сплавы на магниевой основе, применяемые для литья, содержат до 11% Аl, до 3% Zn, а также небольшие количества Мn и Si; для повышения литейных качеств в них иногда вводят бериллий (около 0,02%), титан (до 0,2%) и другие элементы.

Плавка сплавов на магниевой основе и процесс заливки их в формы требует специальных мер предохранения сплава от воспламенения. Ввиду достаточной прочности магниевых сплавов при малом удельном весе ( — 1,7) магниевые сплавы имеют широкое применение в разных отраслях машиностроения.

Читайте также:  Подъемник для смотровой ямы своими руками

В табл. 28 приведены марки литейных магниевых сплавов, их химический состав, механические свойства и назначение (по ГОСТ 2856-45).

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Цветные металлы и их сплавы

В ювелирном производстве цветные металлы и их сплавы применяются в основном как легирующие материалы в сплавах с драгоценными металлами. К ним относятся: медь и ее сплавы, цинк, кадмий, ни­кель, свинец, алюминий, олово и ртуть.

Некоторые недрагоценные цветные металлы и сплавы, напри­мер, на основе меди с последующим гальванопокры­тием для имитации цвета золота или серебра и алю­миния с последующим анодированием, применяют для изготовления ювелирной галантереи.

Алюминий ( А1). Порядковый номер 13, атомный вес 26,98, плотность — 2,7, температура плавления — 658 °С, твердость по Бринеллю — 26 (по Моосу — 2,5).

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Очень легкий серебристо-белый металл с голубо­ватым оттенком, достаточно пластичный, хорошо прокатывается, штампуется, куется. Имеет высокие показатели тепло — и электропроводности.

Разрушается в воде, но устойчив к воздействию концентрированной азотной и органических кислот. Ценность его в ювелирном деле очень невелика. Из него изготавливают только очень дешевую ювелир­ную галантерею.

Железо (Fe). Порядковый номер 26, атомный вес 55,84, плотность — 7,87, температура плавления — 1539 «С, температура кипения — 2740 °С, твердость по Бринеллю — 60.

Это голубовато-белый металл, довольно устойчивый в сухом воздухе, но во влажном покрывается слоем ржавчины. Растворяется в соляной кислоте, а в концентрированной серной и азотной кислотах покрывается защитным слоем. Из-за высокой температуры плавления и высокой окисляемости редко используется в ювелирной практике.

Никель (Ni). Порядковый номер 28, атомный вес 58,69, плотность — 8,9, температура плавления — 1445 °С, температура кипения — 3000 °С, твердость по Бринеллю — 60 (по Моссу — 5).

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Это желтовато-белый металл, твердый, тугоплавкий, устойчивый ко всем видам коррозии и хорошо подвергается обработке. Обладает высокой отражательной способностью и слабыми магнитными свойствами, химически устойчив на воздухе, благодаря чему применяется для покрытия стальных и медных предметов.

Его привлекательность для ювелиров объясняется достаточно высокой химической стойкостью металла. Он подвергается только сильному воздействию азотной кислоты. Все остальные кислоты на него практически не оказывают воздействия.

Легко полируется и прокатывается. Никель входит в состав большинства сплавов, например, в состав белого золота. Ювелиры используют его для придания сплаву твердости и текучести. Идет он и на декоративное покрытие (никелирование).

Медь (Си). Порядковый номер 29, атомный вес 63,54, плотность — 8,96, температура плавления — 1083 «С, температура кипения — 2310 °С, твердость по Бринеллю — 35 (по Моосу — 3,0).

Это единственный металл красно-розового цвета. Очень мягкий, пластичный, вязкий, поэтому легко поддается обработке давлением (волочению, прокатке, штамповке, чеканке), обладает хорошей тягучестью, а также хорошей тепло — и электропроводностью, хорошо поддается механической обработке и полировке.

Химически малоактивна, но при этом нужно учитывать, что она очень быстро теряет свой блеск, а во влажной среде покрывается налетом закиси меди. Медь легко подвергается воздействию азотной, серной и соляной кислот. Именно поэтому она в основном употребляется в качестве компонентов припоев и сплавов.

Чистая медь редко применяется для изготовления украшений, но иногда находит применение при изготовлении шаблонов и опытных образцов изделий. В редких случаях из нее могут сделать филигранные украшения, чаще — чеканные. В художественной промышленности ею пользуются для изделий под эмаль и других поделок.

Цинк ( Zn). Порядковый номер 30, атомный вес 65,39, плотность — 7,13, температура плавления — 419,5 °С, температура кипения — 906 °С, твердость по Бринеллю — 35 (по Моосу — 3).

Это серовато-серый металл с синеватым оттенком, хрупкий, но при нагревании до 100-150 °С обретает пластичность, легко прокатывается в листы. Он стоек к воздействию воды, но при этом растворяется с легкостью в любой кислоте.

Находясь на воздухе покрывается тонким малозаметным слоем оксида, предохраняющим металл от дальнейшего окисления, но сразу теряется блеск. Цинк хрупок, легко ломается даже при комнатной температуре, а при температуре выше 200 °С становится настолько хрупок, что его можно размять.

Цинк незаменим при изготовлении припоев с высокой температурой плавления. Является непременным компонентом многих сплавов, в том числе белого золота.

Кадмий (Cd). Порядковый номер 48, атомный вес 112,41, плотность — 8,65, температура плавления — 320,9 °С, температура кипения — 765 °С, твердость по Бринеллю — 16 (по Моосу — 3,0-3,5).

Он обладает серебристо-белым цветом с синеватым, как и у свинца, оттенком, на воздухе покрывается защитной окисной пленкой серого цвета. С кадмием легко работать, так как он легко обрабатывается благодаря свой мягкости и вязкости.

Используется только как компонент сложных припоев с невысокой температурой плавления. В расплавленном виде легко смешивается с другими металлами, что значительно облегчает работу с ним. Легко растворяется различными кислотами.

Работа с кадмием сильно осложняется из-за высокой ядовитости, поскольку его пары быстро поражают дыхательные пути и очень долго выветриваются из помещения.

Олово (Sn). Порядковый номер 50, атомный вес 118,71, плотность — 7,3, температура плавления — 231,9 °С, температура кипения — 2362 °С, твердость по Бринеллю — 5 (по Моосу 2,0-3,0).

Это мягкий, вязкий и пластичный металл серебристо-белого цвета, обладает хорошей ковкостью и пластичностью. Он устойчив к коррозиям, но легко подвергается воздействию щелочей. Неприятной осо* бенностью олова, которое ограничивает его использование, является явление, названное «оловянной чумой».

Дело в том, что при температуре ниже 13,5 °С металл становится крайне неустойчивым и может начать менять свой цвет в сторону серого.

В ювелирном деле этот металл не получил широкого применение, тем не менее его используют для изготовления,, отдельных видов ювелирных украшений, но в основном — в качестве компонента медных и легкоплавких припоев.

Ртуть (Hg). Порядковый номер 80, атомный вес 200,59, плотность — 13,55, температура плавления — 38,8 «С, температура кипения — 356,9 °С.

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Ртуть — жидкий металл, способный растворять в себе многие металлы, образуя жидкие или твердые сплавы (амальгамы). Она взаимодействует со слабо разбавленной азотной кислотой и с концентрированной серной кислотой. Для повышения температуры плавления в нее добавляют золото, серебро и другие металлы.

Полученные таким образом амальгамы при комнатной температуре тверды. В ювелирной практике ртуть используют для получения золотой или серебряной амальгамы при горячем золочении и серебрении.

Но в не очень хорошо оборудованных мастерских использование ртути представляет собой большую опасность из-за высокой ядовитости этого металла.

Цитаты и изречения о металлах

Подобно Солнцу, растапливающему воск, но делающим твердым глину, золото расширяет великие сердца, но заставляет сжиматься ничтожные.Антуан де Ривароль (1753–1801) — французский писатель

Еще информация о стоимости драгметаллов

6.4. Цветные металлы и сплавы

 Многие цветные металлы (Cu, Al, Mg, Pb, Sn,
Zn, Ti) и их сплавы обладают рядом ценных
свойств: хорошей пластичностью, вязкостью,
высокой электро- и теплопроводностью,
прочностью, низкой плотностью, коррозионной
стойкостью и другими достоинствами.
Благодаря этим качествам цветные металлы
и их сплавы занимают важное место среди
конструкционных материалов.

Из цветных металлов в автомобилестроении
в чистом виде и в виде сплавов широко
используются алюминий, медь, свинец,
олово, магний, цинк, титан.

Алюминий и его сплавы

Алюминий– металл серебристо-белого
цвета, характеризуется низкой плотностью,
высокой электропроводностью, температура
плавления 660°С. Механические свойства
алюминия невысокие, поэтому в чистом
виде как конструкционный материал
применяется ограниченно.

Для повышения физико-механических и
технологических свойств алюминий
легируют различными элементами (Cu, Сr,
Mg, Si, Zn, Mn, Ni).

В зависимости от содержания постоянных
примесей различают:

    • алюминий особой чистоты марки А999 (0,001 % примесей);
    • алюминий высокой чистоты – А935, А99, А97, А95 (0,005…0,5 % примесей);
    • технический алюминий – А35, А3, А7, А5, А0 (0,15…0,5 % примесей).

Технический алюминий выпускают в виде
полуфабрикатов для дальнейшей переработки
в изделия. Алюминий высокой чистоты
применяют для изготовления фольги,
токопроводящих и кабельных изделий.

Сплавы на основе алюминия классифицируются
по следующим признакам:

    • по технологии изготовления;
    • по степени упрочнения после термической обработки;
    • по эксплуатационным свойствам.

Деформируемые сплавы. К неупрочняемым
термической обработкой относятся
сплавы:

    • алюминия с марганцем марки АМц;
    • алюминия с магнием марок АМг; АМгЗ, АМг5В, АМг5П, АМг6.
Читайте также:  Лазерный резак по металлу своими руками

Эти сплавы обладают высокой пластичностью,
коррозионной стойкостью, хорошо
штампуются и свариваются, но имеют
невысокую прочность. Из них изготовляют
бензиновые баки, проволоку, заклепки,
а также сварные резервуары для жидкостей
и газов, детали вагонов.

В группе деформируемых алюминиевых
сплавов, упрочняемых термической
обработкой, различают сплавы:

    • нормальной прочности;
    • высокопрочные сплавы;
    • жаропрочные сплавы;
    • сплавы для ковки и штамповки.

Сплавы нормальной прочности. К ним
относятся сплавы системы Алюминий +
Медь + Магний (дуралюмины), которые
маркируются буквой Д.

Дюралюмины (Д1,
Д16, Д18) характеризуются высокой прочностью,
достаточной твердостью и вязкостью.
Для упрочнения сплавов применяют закалку
с последующим охлаждением в воде.

Закаленные дуралюмины подвергаются
старению, что способствует увеличению
их коррозионной стойкости.

Дуралюмины широко используются в
авиастроении: из сплава Д1 изготовляют
лопасти винтов, из Д16 – несущие
элементы фюзеляжей самолетов, сплав Д18 –
один из основных заклепочных материалов.

Высокопрочные сплавы алюминия(В93,
В95, В96) относятся к системе
Алюминий+Цинк+Магний+Медь. В качестве
легирующих добавок используют марганец
и хром, которые увеличивают коррозионную
стойкость и эффект старения сплава.

Для
достижения требуемых прочностных
свойств, сплавы закаливают с последующим
старением. Высокопрочные сплавы по
своим прочностным показателям превосходят
дюралюмины, однако менее пластичны и
более чувствительны к концентраторам
напряжений (надрезам).

Из этих сплавов
изготовляют высоконагруженные наружные
конструкции в авиастроении – детали
каркасов, шасси и обшивки.

Жаропрочные сплавы алюминия(АК4-1,
Д20) имеют сложный химический состав,
легированы железом, никелем, медью и
другими элементами. Жаропрочность
сплавам придает легирование, замедляющее
диффузионные процессы.

Детали из жаропрочных сплавов используются
после закалки и искусственного старения
и могут эксплуатироваться при температуре
до 300°С.

Сплавы для ковки и штамповки(АК2,
АК4, АК6, АК8) относятся к системе
Алюминий+Медь+Магний с добавками кремния.
Сплавы применяют после закалки и старения
для изготовления средненагруженных
деталей сложной формы (АК6) и высоконагруженных
штампованных деталей – поршни, лопасти
винтов, крыльчатки насосов и др.

Литейные сплавы. Для изготовления
деталей методом литья применяют
алюминиевые сплавы систем Al-Si, Al-Cu, Al-Mg.
Для улучшения механических свойств
сплавы легируют титаном, бором, ванадием.
Главным достоинством литейных сплавов
является высокая жидкотекучесть,
небольшая усадка, хорошие механические
свойства.

Медь и ее сплавы

Главными достоинствами меди как
машиностроительного материала являются
высокие тепло- и электропроводность,
пластичность, коррозионная стойкость
в сочетании с достаточно высокими
механическими свойствами. К недостаткам
меди относят низкие литейные свойства
и плохую обрабатываемость резанием.

Легирование медиосуществляется
с целью придания сплаву требуемых
механических, технологических,
антифрикционных и других свойств.
Химические элементы, используемые при
легировании, обозначают в марках медных
сплавов следующими индексами:

  • А – алюминий;
  • Вм – вольфрам;
  • Ви – висмут;
  • В – ванадий;
  • Км – кадмий;
  • Гл – галлий;
  • Г – германий;
  • Ж – железо;
  • Зл – золото;
  • К – кобальт;
  • Кр – кремний;
  • Мг – магний;
  • Мц – марганец;
  • М – медь;
  • Мш – мышьяк;
  • Н – никель;
  • О – олово;
  • С – свинец;
  • Сн – селен;
  • Ср – серебро;
  • Су – сурьма;
  • Ти – титан;
  • Ф – фосфор;
  • Ц – цинк.

Медные сплавы классифицируют по следующим
признакам:

по химическому составу на:

    • латуни;
    • бронзы;
    • медноникелевые сплавы;

по технологическому назначению на:

по изменению прочности после термической
обработки на:

    • упрочняемые;
    • неупрочняемые.

Латуни– сплавы меди, а которых
главным легирующим элементом является
цинк.

В зависимости от содержания легирующих
компонентов различают:

    • простые (двойные) латуни;
    • многокомпонентные (легированные) латуни.

Простые латуни маркируют буквой «Л» и
цифрами, показывающими среднее содержание
меди в сплаве.
Например, сплав Л90 –
латунь, содержащая 90 % меди, остальное
– цинк.

В марках легированных латуней группы
букв и цифр, стоящих после них, обозначают
легирующие элементы и их содержание в
процентах. 
Например,
сплав ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 – латунь
алюминиевоникелькремнистомарганцевая,
содержащая 75 % меди, 2 % алюминия, 2,5 %
никеля, 0,5 % кремния, 0,5 % марганца, остальное
– цинк.

В зависимости от основного легирующего
элемента различают алюминиевые,
кремнистые, марганцевые, никелевые,
оловянистые, свинцовые и другие латуни.

Бронзы– это сплавы меди с
оловом и другими элементами (алюминий,
марганец, кремний, свинец, бериллий).
В
зависимости от содержания основных
компонентов, бронзы делятся  на:

    • оловянные, главным легирующим элементом которых является олово;
    • безоловянные (специальные), не содержащие олова.

Бронзы маркируютбуквами «Бр» и
буквенные индексы элементов, входящих
в состав. Затем следуют цифры, обозначающие
среднее содержание элементов в процентах
(цифру, обозначающую содержание меди в
бронзе, не ставят).
Например, сплав
марки БрОЦС5-5-5 означает, что бронза
содержит олова, свинца и цинка по 5 %,
остальное – медь (85 %).

В зависимости от технологии переработки
оловянные и специальные бронзы
подразделяют на:

    • деформируемые;
    • литейные;
    • специальные.

Деформируемые оловянные бронзысодержат
до 8 % олова. Эти бронзы используют для
изготовления пружин, мембран и других
деформируемых деталей. Литейные бронзы
содержат свыше 6 % олова, обладают высокими
антифрикционными свойствами и достаточной
прочностью; их используют для изготовления
ответственных узлов трения (вкладыши
подшипников скольжения).

Специальные бронзы включают в свой
состав алюминий, никель, кремний, железо,
бериллий, хром, свинец и другие элементы.
В большинстве случаев название бронзы
определяется основным легирующим
компонентом.

Титан и его сплавы

Титановые сплавы классифицируют по:

    • технологическому назначению на литейные и деформируемые;
    • механическим свойствам – низкой (до 700 МПа), средней (700…1000 МПа) и высокой (более 1000 МПа) прочности;
    • эксплуатационным характеристикам – жаропрочные, химически стойкие и др.;
    • отношению к термической обработке – упрочняемые и неупрочняемые;
    • структуре (α-, α+β- и β-сплавы).

Деформируемые титановые сплавы по
механической прочности выпускаются
под марками:

    • низкой прочности – ВТ1;
    • средней прочности – ВТ3, ВТ4, ВТ5;
    • высокой прочности ВТ6, ВТ14, ВТ15 (после закалки и старения).

Для литья применяются сплавы, аналогичные
по составу деформируемым сплавам (ВТ5Л,
ВТ14Л), а также специальные литейные
сплавы.

Магний и его сплавы

Главным достоинством магния как
машиностроительного материала являются
низкая плотность, технологичность.
Однако его коррозионная стойкость во
влажных средах, кислотах, растворах
солей крайне низка.

Чистый магний
практически не используют в качестве
конструкционного материала из-за его
недостаточной коррозионной стойкости.

Он применяется в качестве легирующей
добавки к сталям и чугунам и в ракетной
технике при создании твердых топлив.

Эксплуатационные свойства магния
улучшают легированием марганцем,
алюминием, цинком и другими элементами.
Легирование способствует повышению
коррозионной стойкости (Zr, Mn), прочности
(Al, Zn, Mn, Zr), жаропрочности (Th) магниевых
сплавов, снижению окисляемости их при
плавке, литье и термообработке.

Сплавы на основе магния классифицируют
по:

    • механическим свойствам – невысокой, средней прочности; высокопрочные, жаропрочные;
    • технологии переработки – литейные и деформируемые;
    • отношению к термической обработке – упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой.

Маркировка магниевых сплавовсостоит
из буквы, обозначающей соответственно
сплав (М), и буквы, указывающей способ
технологии переработки (А – для
деформируемых, Л – для литейных),
а также цифры, обозначающей порядковый
номер сплава.

Деформируемые магниевые сплавы MA1,
MA2, МА3, MA8 применяют для изготовления
полуфабрикатов – прутков, труб, полос
и листов, а также для штамповок и поковок.

Литейные магниевые сплавыМЛ1,
МЛ2, МЛ3, МЛ4, МЛ5, МЛ6 нашли широкое
применение для производства фасонных
отливок. Некоторые сплавы МЛ применяют
для изготовления высоконагруженных
деталей в авиационной и автомобильной
промышленности: картеры, корпуса
приборов, колесные диски, фермы шасси
самолетов.

  • Ввиду низкой коррозионной стойкости
    магниевых сплавов изделия и детали из
    них подвергают оксидированию с последующим
    нанесением лакокрасочных покрытий.
  • Баббиты и припои
  • Для изготовления деталей, эксплуатируемых
    в условиях трения скольжения, используют
    сплавы, характеризующиеся низким
    коэффициентом трения, прирабатываемостью,
    износостойкостью, малой склонностью к
    заеданию.
  • К группе антифрикционных материалов
    относят сплавы на основе олова, свинца
    и цинка.
  • Баббиты – антифрикционные
    материалы на основе олова и свинца.
  • В состав баббитов вводятся легирующие
    элементы, придающие им специфические
    свойства: медь увеличивает твердость
    и ударную вязкость; никель – вязкость,
    твердость, износостойкость; кадмий –
    прочность и коррозионную стойкость;
    сурьма – прочность сплава.
  • Баббиты применяют для заливки вкладышей
    подшипников скольжения, работающих при
    больших окружных скоростях и при
    переменных и ударных нагрузках.
  • По химическому составу баббиты
    классифицируют на группы:
    • оловянные (Б83, Б88),
    • оловянно-свинцовые (БС6, Б16);
    • свинцовые (БК2, БКА).

Лучшими антифрикционными свойствами
обладают оловянные баббиты.

Баббиты на основе свинца имеют несколько
худшие антифрикционные свойства, чем
оловянные, но они дешевле и менее
дефицитны. Свинцовые баббиты применяют
в подшипниках, работающих в легких
условиях.

В конструктивных элементах подвижного
состава железных дорог используют
подшипники скольжения из кальциевых
баббитов.

В марках баббитов цифра показывает
содержание олова. Например, баббит БС6
содержит по 6 % олова и сурьмы, остальное
– свинец.

Антифрикционные цинковые ставы(ЦВМ10-5,
ЦАМ9-1,5
) используют для изготовления
малонагруженных подшипников скольжения.
Такие подшипники успешно заменяют
бронзовые при температурах эксплуатации,
не превышающих 120 °С.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector