Цветные металлы и их сплавы. 2

ЦВЕТНЫЕ IV ЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ

1 АЛЮМИНИЙ И СПЛАВЫ НА ЕГО ОСНОВЕ

Алюминий (А1) - элемент III руппы Периодической системы элементов Д. I. Менделеева, порядковый номер 13, атомная масса 26,9815.

Алюминий - металл серебристо-бе того цвета. Он не имеет аллотропных превращений и кристаллизуется в решетке гранеш нтрированного куба с периодом а = 4,041 Л. Кристаллическая решетка устойчива при температуре от 4 К до температуры плавления.

Температура плавления алюминия чувствительна к чистоте металла и для высокочистого алюминия (99,996 %) составляет 660,3 °С, температура начата кристаллизации считается равной 660,57 °С и используется для калибровки термопар.

Теоретическая плотность алюминия, рассчитанная по параметрам его кристаллической решетки, - 2698,72 кг/м'. Экспериментальные значения для поликристаллическо о материала находятся в интервале 26'.'6,6-2698,8 кг/м', для монокристаллов - на 0,34 % выше.

Электрическое сопротивление алюминия высокой чистоты (99,99 %) п; и температуре 20 °С составляет 2,6/>48-10~^s Омм. В интервале температур 273-300 К температурная зависимость электриче* кого сопротивления чистого алюминия практически линейна при постоянном коэффициенте 1Д510"⁸Омм КГ¹. Влияние различных примесей на электрическое сопротивление зависи^-. не только от концентрации данной примеси, но и >т ее нахождения в твердом растворе или вне его. Наиболее сильно повышают сопротивление алюминия примеси хрома, лития, марганца, магния, титана, ванадия. В зависимости jt чистоты электрическая проводимое™ технического алюминия составляет 62-65 % >т электрической проводимости меди, но алюминий легче меди (в 3,3 раза) и поэтому для изготовления проводников одинаковом электрической проводимости требуется алюмин :я в 2,16 раза меньше, чем меди. При температуре 1,175±0,001 К алюминий переходит в сверхпроводящее состояние. Уделы ое электрическое сопротивление алюминия при переходе из твердого состояния в жлдкое состояние изменяется скачкообразно с 11 о 24 мкОм см.

Коэффициент термического расширения а отожженного алюминия чистотой 99,99 -'4> при температуре 293 К составляет 23-10"⁶ К"' и практически линейно возрастает до 37,3-К¹"⁶ К"¹ (900 К).

С увеличением содержания при месей прочностные свойства алюминия растут, а пластичность уменьшается, причем эти свойства проявляются даже при изменении чистоты алюминия от 99,5 до 99,00 ^s/o. Механические свойства отожженного алюминия высокой чистоты: а_в = 50 МПа (преде.- прочности на растяжение), а₀₂ = 15 МПа (условнь й предел текучести), 5 = 50 % (относительная деформация), а технического алюминия: а_в = 80 МПа, (Jo2 ⁼ 30 МПа, 8 = 35 %. Модуль нормальной упругости 71 ГПа. Холодн .я пластическая деформация повышаем предел прочности технического алюминия да 150 МПа, но относительное удлинение сния ается до 6 %. Алюминий легко обрабатывается давлением, но обработка резанием затрудне ia, сваривается всеми видами сварки.

Алюминий является химически активным элементом. Нормальный электродный потенциал алюминия равен «-» 1,67 В. Алюминий легко окисляется на воздухе, образуя на поверхности плотную пленку окисла А₂0₃ (=20 мкм), предохраняющую его от дальнейшего окисления и коррозии в атмосперных условиях, воде и других средах. Металл стоек в концентрированной азотной кислоте и некоторых органических кислотах (лимонной, винной, уксусной и др.), а также в контакте с пищевыми продуктами, в связи с чем применяется в быту. Алюминий растворяе ся в серной, соляной, плавиковой кислотах, а также в щелочах. Наличие в металле или у: окружающей среде Hg, Na, Mg, Са, Si, Си и некоторых других элементов способствует снижению прочности и защитных свойств оксидной пленки.

Алюминий эффективно используется дья восстановления других металлов из оксидов (алюминотермия) в связи с высокие значением теплоты образования А1₂0₃ (1670 кДж/моль). С серой металл взаимод ействует при нагревании и образует сульфид алюминия A1₂S₃. Хлорид (А1С1₃) и фторид алюминия (A1F₃) образуются при взаимодействии с соответствующими элементами с выделением значительного количества тепла (680 и 1385 кДж/моль соответстве iho). При нагревании данных соединений в присутствии алюминия протекают реакции образования субхлорида (AIC1) и субфторида (A1F) алюминия. При охлаждении субсоедпнения разлагаются на галогенид и алюминий. Алюминий взаимодействует с азотом при нагревании выше 800 °С с образованием нитрида алюминия (A1N), а также с углеродом с образованием карбида алюминия А1₄С₃ (1200 °С). Металл химически не взаимодействует с в.эдородом, но газ в значительных количествах растворим в жидком и в твердом алюминии

Постоянными примесями алюминия яг. пяются Fe, Si, Си, Zn, Ti. Примеси Fe и Si относятся к нормальным, так как по условиям производства они получаются в алюминии столь же постоянно, как в железе его нормальные примеси. Железо практически нерастворимо в алюминии, обычно наблюдается в нем в виде эвтектики или темных пластинок соединения FeAl₃. В больших количествах (свыше 1 %) эта примесь вредна, так как понижает пластичность металла. Si /ает с А1 твердый раствор с максимальным пределом насыщения 1,85 % Si (рисунок 1), снижающимся до сотых долей процента при нормальной температуре. Кремний как примесь не всегда может быть заметен под микроскопом, вступая в твердый раствор с алюминием (а). В сплавах алюминия Si часто является легирующим элементом.

В зависимости от чистоты различают aj.-оминий особой чистоты: А999 (99,999 % А1); высокой чистоты: А995 (99,995 % Al), А99 (99,99 % Al), А97 (99,99% Al), А95 (99,95 % А1), и технической чистоты: А85, А8, А7, А ), А5, АО (99,0 % А1).

1.2 Классификация алюминиевых сплавов

Алюминиевые <: плавы классифицируют по технологии изготовления (деформируемые, литейные, спеченные), способности к термической обработке (упрочняемые и неупрочняемые) и свойствам (рисунок 3, приложения А Б).

1.2.1 Деформируемое алюминиевые сплавы

Сплавы, не упрочняемые термической обработкой. К этой группе относятся сплавы АМц и AM г. Для данных сплавов характерны высокая пластичность, хорошая свариваемость и высокая коррозионная стойкость. Сплавы АМц относятся к сплавам системы А1 - Мп. Структура сплава АМц состоит из а-твердого раствора и вторичных выделений фазы МпА1₆, переходящих в твердый раствор при повыше ши температуры (рисунок 4). В присутствии железа образуется сложная тройная фаза (FeMn)Al₆, практически не растворимая в алюминии, поэтому сплав АМц не упрочняется термической обработкой. В отожженном состоянии сплав обладает высокой пластичностью и низкой прочностью: \р = 70 %; 5 = 30 %; <т_в =110 МПа

Сплавы АМг относ ятся к сплавам системы А1 - Mg. Магний образуе с алюминием а- твердый раствор, концентрация которого при повышении температуры увеличивается с 1,4 до 17,4 % в результате растворения фазы Mg₂Al₃. Однако сплавы, содержащие до 7,0 % Mg, дают очень не начительное упрочнение при термической обработке. Вследствие этого сплавы АМг, как и АМц, используют в отожженном (мягком - М), реже - в нагартованном (Н - 8( ^: % наклепа) и полунагартованном (П - 40 % наю епа) состояниях. Резкое снижение пластичности в результате наклепа ограничивает применение данного вида механической обработки.

Для сплава АМг применяют отжиг при температуре 350-420 °С. Увеличение доли фазы Mg₂Al₃ (увеличение содержания Mg) приводит к существенному повышению значения предела г рочности с 110 МПа (AMrl) до 430 МПа (АМгб) при соответствующем снижении относительного удлинения с 28 до 16 % и увеличении склонности к коррози! под напряжением.

Сплавы типа АМц и АМг применяют для изделий, получаемых глубокой вытяжкой, сваркой, от которых требуется высокая коррозионная стойкость (трубопроводы для бензина и масла, ceapi ые баки), а также для заклепок, переборок, корпусов и мачт судов, лифтов, узлов подъем)'Ых кранов, рам вагонов, кузовов автомобилей и д <.

Сплавы, упрочняемые термической обработкой. Типичные преде авители сплавов - дуралюмины (маркируют буквой Д). Они относятся к сплавам систем.л AI - Си - Mg . Медь с алюминием образуют твердый раствор, максимальная концентрация меди в котором 5,65 % npi эвтектической температуре (см. рисунок 4). С понижением температуры растворимость меди уменьшается, достигая 0,1 % при 20 °С. При этом из твердого раствора вьц гляется фаза О (СиА1₂), содержащая ~ 54,1 % Си.

Марганец вводят доя повышения коррозионной стойкости сплава. П рисутствие в нем дисперсных частиц фазы T(Ali₂Mn₂Cu) повышает температуру рекристаллизации и улучшает механические свойства.

В качестве примесей в д ралюмине присутствуют железо и кремний. Железо образует соединение (Mn, Fe)Al₆, ко орое кристаллизуется в виде грубых пластин, понижающих прочность и пластичност! дуралюмина. Кроме того, железо образует соединение AI₇Cu₂Fe, нерастворимое в алюминии (снижается эффект упрочнения при (тарении за счет связывания железом м< ди). Содержание железа не должно превышать 0,5-0,7 %.

Дуралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием в закаленном и состаренном состоянии и ш охо в отожженном состоянии, хорошо свариваются точечной сваркой и не свариваются с; аркой плавлением из-за склонности к образованию трещин.

Дуралюмины широко применяют в авиации. Из сплава Д1 изготовляют лопасти воздушных винтов, изД16- шпангоуты, нервюры, тяги управления и др. Кроне того, их используют для строительных конструкций, кузовов грузовых автомобиле!:, обсадных труб и др. Став Д18 - одииз основных заклепочных алюминиевых ставов. Заклепки из става Д18 ставят в конструкцию после закалки и естественного старения.

Другим представителем сплавов, упрочняемых термической обработкой, является сплав авиаль (АВ). Эти стлавы уступают дуралюминам по прочности, но обладают лучшей пластичностью в хэлодном и горячем состояниях. Авиаль удовлетворительно обрабатывается резанием после закалки и старения) и сваривается контактной и аргонодуговой сваркой. Сш ав обладает высокой общей сопротивляемостью коррозии, но склонен к межкристаллитной коррозии.

Термическая обработка включается в нагреве под закалку 515-^525 °С с охлаждением в воде и последующим естественным (АВТ) или искусственным старением прч 160 °С 12 ч (АВТ1). Упрочняющей фгзой в авиале является соединение Mg₂Si.

Из сплава АВ изготовояют различные полуфабрикаты (листы, трубы и т. д., используемые для элементов конструкций, несущих умеренные нагрузки), ;.роме того, лопасти винтов вертолетов, кованые детали двигателей, рамы, двери и т. д., ля которых требуется высокая пластичность в холодном и горячем состояниях.

1.2.2 Литейные алюминие вые сплавы

Для литейных алюминиевых сплавов наиболее распространена классификация по химическому составу (сплг вы А1 - Si, А1 - Си и А1 - Mg). Высокими литейными свойствами обладают спле-зы, содержащие в своей структуре эвтектику. Эвтектика образуется во многих спла tax, в которых содержание легирующих элемен ов больше предельной растворимости в алюминии. Таким образом, содержание легирующих элементов в литейных сплав:ix выше, чем в деформируемых.

Силумины (АЛ2, АЛ4 v> др.) - наиболее распространенные литейные алюминиевые сплавы, широко применяем:.ie только в литом виде. Реже, кроме силуминов в качестве литейных алюминиевых сплавов применяют сплавы алюминия с медью, магнием и 

I инком.

Двойные сплавы не упрочняются термической обработкой. Это объясняется высокой скоростью распада твердого раствора, который частично происходит уже при закалке, а также большой склонностью к коагуляции стабильных выделений кремния. Единственным с пособом повышения механических свойств этих сг лавов является измельчение структуры путем модифицирования. Легирование двойны < сплавов позволяет осуществлять термообработку.

Сплавы системы А1 - Mg (АЛ8, АЛ27) обладают высокой коррозионной стойкостью, прочностью, вязкостью и хорошей обрабатываемостью резанием. Вместе с тем они I меют невысокие литейные свойства (не содержат эвтектики), пониженную герметичность и повышенную чувствительность к примесям Fe, Si, которые образуют в этих сплавах нерастворимые фазы, снижающие пластичность сплавов (добавление к сплавам А1 - Mg до 1,5 % Si (сплавы АЛ13, АЛ22) улучшает литейные свойства в результате образования тройной эвтектики). Стлав АЛ8 обладает склонностью к с кислению во время плавки, разливки и кристаллизации, что приводит к появлению окисных пленок в его структуре и снижению ме? анических свойств. Вследствие этого г лавку и разливку сплава необходимо вести под ащитными флюсами. В сплаве АЛ27 склонность к окислению устраняется путем легирования бериллием. Укрупнение зерна, вызываемое добавкой бериллия, предотвращается (ведением в сплав титана и циркония. .Легирование двойных сплавов Be, Ti, Zr не только устраняет их склонность к окислению и росту зерна, но и тормозит естественное старение, вызывающее снижение пластичности и вязкости сплавов.

Жаропрочные алюминиевые сплавы

Жаропрочными сплавами называются сплавы, работающие при температурах до 300 °С (АК4, АК4-1 - деформируемые алюминиевЫ' сплавы) (приложение В.1). Сплавы .тегированы элементами (Fe, Ni, Ñè), которые способны образовывать упрочняющие с азы, мало склонные к коагуляции при повышенн ix температурах. Такой фазой в сплавах /,К4 и АК4-1 служит FeNiAl₉.

В нестандартных жаропрочных сплавах Д20 и Д21 благодаря высокому содержанию ьеди (5-7 %), кроме обычных упрочняющих фаз д (СиА1₂) и S (CuMgAb), образуется с аза Al_]2Mn₂Cu, придающая им высокую прочность при температурах до 200-300 °С. Жаропрочные сплавы применяются после закалки и искусственного старения. По прочности при комнатных температурах они приближаются к дуралюминам (ст_в = 4 20...480 МПа).

Жаропрочные сплавы используются для нагруженных деталей и сварных изделий, работающих при температурах 20-300 °С: логатки и диски осевых компрессоров, поршни двигателей, сварные емкости и др.

Спеченные сплавы

САП (спеченный алюминиевый порошок, или пудра! - сплавы на основе А1 - А1₂0₃. САП >.арактеризуется высокой прочностью, жаропрочностью, коррозионной стойкостью и термической стабильностью свойств. Их получают путем последовательного брикетирования, спекания и прессования окисленноч с поверхности алюминиевой пудры

Высокая прочность САП объясняется большой дисперсностью окисной фазы, малым расстоянием между ее частицами, а также наличием когерентной связи между алюминиевой матрицей и А1₂0₃ (частицы А1₂0₃ эффективно тормозят движение дисклскаций). Нерастворимость в алюминии и отсутствие склонности к коагуляции через алюминиевую матрицу тонкодисперсных частиц А1₂0₃ обеспечивают стабильность структуры и высокую прочность при температурах до 500 °С.

Содержание А1₂0₃ в САП колеблется от 6-9 % (САП1) до 18-22 % (САП4). С увеличением А1₂0₃ предел прочности повышается ос 300-320 для САП1 до 440- 460 МТа для САП4, а относительное удлинение соответственно снижается от 5-8 % до 1,5-2,< %.

По жаропрочности САПы превосходят все деформируемые алюминиевые сплавы. 100- часоваг длительная прочность САП при 500 °С равна 45- 55 МПа, тогда как жаропрочные сплавь' Д21, Д20, АК4-1 при температуре свыше 350 °С длительно не работают. САП хорошо деформируется в холодном и горячем состоянии, легко обрабатывается резанием и удов ютворительно сваривается контактной и аргонодуговой сваркой плавлением.

САПы используются для деталей, работающих при тем оературах 300-500 °С, от которых требуется высокая удельная прочность и коррозионная стойкость. Из них изготавливают поршнгвые штоки, лопатки компрессоров, лопасти вентиляторов и турбин в химической и нефтяной промышленности и др. Из спеченных алюмлниевых сплавов производят все виды г олуфабрикатов: листы, профили, штампованные заготовки, трубы, фольга.

2 1У ЕДЬ И СПЛАВЫ НА ЕЕ ОСНОВЕ

Me ib (Си) - элемент I группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева, порядювый номер 29, атомная масса 63,546.

Me щ - пластичный, розовато-красный металл с характерным металлическим блескем. Медь не имеет аллотропных превращений и кристаллизуется в решетке гранецентрированного куба с периодом а = 3,615 А. Температура плавления меди - 1083,4 °С, плотность - 8920 кг/м³.

Me ib характеризуется высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и коррозионной стойкостью. Твердость по Бринеллю 370 420 МПа; а_ъ = 220 МПа; е = 60 %. Пос ле обработки давлением в связи с наклепом предел прочности возрастает до 400- 450 М' 1а, относительное удлинение снижается на 1-3 %.

По тепло- и электропроводности медь занимает второе место после серебра, но ввиду ее большого практического значения эти свойства меди принято считать эталоном (100 %), по отношению к которому оцениваются другие металлы.

5 

В зависимости от чистоты медь изготовляют следующих марок: М00 (99,99 % Си), МО (99,95 % Си), Ml (99,9 % Си), М2 (99 7 % Си), МЗ (99,50% Си). Примеси снижают тепло и электропроводность, пластичность и коррозионную стойкость.

2.1 Классификация медных спл;вов

Медные сплавы классифицирую ся:

по химическому составу: латунь, бронзы, медно-никелевые сплавы (приложение /..

5);

технологическому назначению', обрабатываемые давлением и литейные;

изменению прочности посте термической обработки: упрочняемые и неупрочняемые.

2.1.1 Латунь

Латунь - сплав меди с цинком {приложение В.2). Обозначают начальной буквой Л, затем следуют буквы, указывающие основные элементы, образующие сплав: О - олоьо, Ц - цинк, Мц - марганец, Ж - железо, Ф - фосфор, Б - бериллий, X - хром, Ти - тит; я, Ср - серебро, Мш - мышьяк, Зл - зоюто, В - ванадий, С - свинец, Кр (К) - кремний, К - никель, Су - сурьма, К (Ко) - кобальт и т. д. Цифры, следующие за буквами, указывают количество легирующего элемента в процентах: ЛЖМц59 —1 — 1. Латунь, содержания 59 % Си, 1 % Fe, I % Мп и остальнсе цинк. БрОФ6,5 - 0,15. Бронза, содержащая 6,5% Sn, 0,15% Р и остальное медь. Буква 1 в конце наименования марки указывает на то, что латунь литейная.

Латуни представляют собой двойные или многокомпонентные сплавы на оснсяе меди, в которых цинк является основным легирующим компонентом. По сравнению с медью они обладают более высокой прочностью (в том числе при повышенных температурах), коррозионной ctoi-костью, упругостью, технологичностью (литье, обработка давлением, резание), тр тбологическими характеристиками. Это наиболее дешевые и распространенные в машиностроении медные сплавы. Двойные латуьи, содержащие до 20 % Zn, называю" томпаком (латуни, содержащие 14-20 % Zn, - полутомпаком).

Примеси повышают твердость и снижают пластичность латуней. Особенно неблагоприятно действуют РЬ и Bi. Образуя легкоплавкие эвтектики, Bi и РЬ вызывают в однофазных латунях, как и в частой меди, при 300-700 °С явление, подобное красноломкости стали. В двухфаных латунях вследствие а*-* /3 превращения легкоплавкие эвтектические фазы находятся не по границам, а внутри зерен твердою раствора и не влияют на их способн >сть к горячей пластической деформации. Иногд? к ним специально добавляют свинеь для улучшения обрабатываемости резанием и антифрикционных свойств.

Двойные латуни легируют Al, F е, Ni, Sn, Мп, РЬ и другими элементами. Так ie латуни называют специальными и ти многокомпонентными. Введение легирующих элементов (кроме никеля) уменьшает растворимость цинка в меди и способствует образованию /У-фазы, поэтому специальны г латуни чаще двухфазные а+ /У.

Никель увеличивает растворимость шнка в меди. При добавлении его к (а + /7)- латуни количество /7-фазы уменьшается, 1 при достаточном его содержании латунь из двухфазной становится однофазной (ск-лат/нь). Никель улучшает механические свойства и повышает коррозионную стойкость лггуней. Никелевые латуни (ЛН65-5) хорошо обрабатываются давлением в холодном и горячем состояниях. Ввиду высокой коррозионной стойкости их применяют & морском судостроении (конденсаторные и манометрические трубки и др.).

Свинец облегчает обрабатываемость резанием и улучшает антифрикционные свойства. Свинец вводят в (а+ /7)-латуни тли в а-латуни, испытывающие при нагреве и охлаждении а «-► /3 превращение. В результате этого превращения свинец располагается не по границам зерен, как в чистой меди или а-латуни, не имеющей превращений в твердом состоянии (что особенно затрудняет горячую обработку давлением, вызывая брак продукции), а внутри зерен, что не гешает обработке давлением, но способствует лучшему отделению стружки при резании.

Алюминий повышает прочность, твердость и коррозионную стойкость латуней. Практическое применение находят высокоиедистые латуни с добавлением алюминия до 4,0 % (ЛА77-2), которые благодаря одьофазной структуре хорошо обрабатываются давлением. Алюминиевая латунь ЛА77-2 обладает высокой коррозионной стойкостью в морской воде и идет в основном на изготовление конденсаторных трубок в морском судостроении.

Олово повышает коррозионную стсйкость латуней в морской воде, поэтому оловянные латуни (Л070-1, Л062-1) назы ваются морскими и применяются в основном в

судостроении.

Кремний повышает коррозионную стойкость и технологические свойства латуней. Улучшается жидкотекучесть, свариваемость и способность к горячей и холодной пластической деформации. Кремнистые латуни характеризуются высокой прочностью, пластичностью, вязкостью че только при комнатных, но и при низких температурах (до -183 °С). При легировании латуни для получения однофазной структуры используют небольшие добавки кремния (ЛКр80-3). Эта латунь применяется в виде холоднокатаных прутков, поковок, штамповок, а также для сложных фасонных отливок (арматура, детали приборов, в судо- и общем машиностроении).

Железо сильно измельчает структуру, тормозит рост зерна, увеличивает температуру рекристаллизации и повышает твердость. При содержании железа более 0,03 % латуни становятся магнитными.

Следует помнить, что не рекомендуеп ся применять латунь в контакте с железом, алюминием и цинком (образование гальван. ческой пары)! 

2.1.2 Бронзы

Бронзой называют сг лав меди с другими элементами, в числе которых, f о только наряду с другими, может быть и цинк. Сплавы обозначают начальными буквам;; Бр. Бронзы, в которых олово являет! я основным легирующим элементом, называются оловянными. Наибольшее практическое значение имеют сплавы, содержащие до 20 % Sn (рисунок 7). Эта часть диаграммы состояния Cu-Sn представляет собой «-твердый раствор олова в меди, имеющий гранецентрированную кристаллическую решету. Растворимость олова в меди изменяется от 15,8 % при 586 °С до 1 % при 200 °С. Причем в pea аьных условиях затвердевания и охлаждения (в песчаных и металлических формах) область отверлого раствора значительно с жается (примерно до 6 %). В сплавах этой сист. мы образуются электронные соединения: /З-фаза (Cu₅Sn с электронной концентрацией 3/2, объемноцентрированны;. куб); 6-фаза (Cu₃iSn₈ с электронной концентрацией 21/13); е-фаза (Cu₃Sn с электронной сонцентрацией 7/4), а также 7-фаза - твердый раствор на базе химического соединение, природа которого не установлена. При 588 °С к| исталлы /З-фазы претерпевают эвтектои;; ный распад с образованием а- и 7-фаз, а при 51,0 °С кристаллы твердого раствора у расп адаются на фазы а и 8. При ~ 350 °С о-фаза распадае хя на «-твердый раствор и е-фазу. Одгако это превращение протекает только при очень медленном охлаждении. В реальных условиях охлаждения бронза состоит из фаз а и Cu₃ Sn₈ (о-фаза).

Легирование. Оловя 1ные бронзы легируют Zn, Pb, Ni, Р, Fe, и др.

Нинк. Для экономим более дорогостоящего олова в бронзы добавляют, от 2 до 15 % Zn. Цинк полностью р астворяется в о-твердом растворе, не образует самостоятельных фаз. Улучшает жидкотекучесть, плотность отливок, повышает механические свойства, способность к сварке и тайке.

Свинец не раствор: ется в меди, присутствует в структуре бронзы в виде округлых выделений в объеме зерна. Свинец снижает механические свойства бронза, но повышает антифрикционные свойства и улучшает обрабатываемость резанием.

Фосфор. Добавки фосфора к оловянным бронзам значительно улучшают их механические, антифрикционные и литейные (жидкотекучесть) характеристики. Для механических свойств оптимальным является содержание фосфора около 0,5 % (при содержании более 0,3 % образует фосфид Си₃Р). При больших концентрациях фосфора бронзы охрупчиваются особенно при горячей прокатке. В литейных ан ифрикционных бронзах возможно до 1,2 % Р.

Никель при содерх ании до 1 % повышает механические свойства, коррозионную стойкость, плотность отливок, уменьшает ликвацию и измельчает зерно.

Железо повышает механические свойства и температуру рекристалли тции, однако с увеличением его содержания ухудшаются технологические и коррозионные свойства бронз.

Небольшие добавки Zr, Ti, Nb улучшают механические свойства и обоабатываемость давлением в холодном о горячем состояниях.

2.1.3 Медно-никелевые спл шы

К медно-никелевым спл; вам (ГОСТ 492-73) относятся сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является никель. Легирование мед а никелем значительно повышает ее механические свойства, коррозионную :тойкость, термоэлектрические характеоистики. Промышленные медно-никелевые сплачы можно условно разделить на две группы: конструкционные и электротехнические. К конструкционным относятся коррозионно-стойкие и высокопрочные сплавы типа мельхиор, нейзильбер и купи ть. В качестве дополнительных легирующих элементов в них добавляют Mn, Zn, Fe, Со, Al, Pb, Сг, Се, Mg, Li.

Принцип маркировки таких сплавов такой же, как для латуней и бронз. (МНЖМцЗО- 1-1. Сплав содержит 29-33 Уо никеля и кобальта, 0,5-1 % железа, 0,5-1 % марганца, остальное медь. МНЦС16-29 )-1,8 (нейзильбер): 15-16,7 % никеля и кобальта, 1,6-2 % свинца, 51-55 % меди, остал) чое цинк).

Мельхиоры (МНЖМцЗ' -1-1, МН 19) имеют высокую коррозионную стойкость в различных средах: в пресной и морской воде, в органических кислотах, раствооах солей, атмосферных условиях. До( авки железа и марганца увеличивают стойкое ь медно- никелевых сплавов против ударной коррозии. Являясь твердыми растворами, ю.ельхиоры обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии.

Мельхиор марки МН19 применяется для изготовления монеты, деталей точной механики, медицинского инст тумента, сеток, столовой посуды и др.

Нейзильберамм называются сплавы на основе меди, в которых о:новными легирующими элементами шляются никель и цинк (МНЦ15-20, МНЦС!6-29-1,8). Представляют собой твердые растворы никеля и цинка в меди. Легирование цинком приводит к повышению механических свойств медно-никелевых сплавов, приданию им красивого серебристого цвета и удешевлению. Нейзильберы отличаются высокой коррозионной стойкостью - не окисляются на воздухе, сравнительно устойчивы в органических кислотах и р створах солей. Нейзильберы обрабатывают да) лением в горячем (за исключением свинцового нейзильбера) и холодном состоя.ши. Для улучшения обработки резанием в них вводят небольшое количество свинца, временное сопротивление мягкой прово ;оки всех размеров из нейзильбера составляет не менее 350 МПа, проволоки полутвердо ! - не менее 450 МПа и проволоки твердой - не менее 550 МПа. Применяются для изго товления медицинского инструмента, технически й посуды, телефонной аппаратуры, перовой и водяной арматуры, изделий санитарное техники, точной механики, бытовой п >суды и художественных изделий.

Куниалями называются сплавы на основе тройной системы Си - Ni - Al (МНА13-3, МНА6-1,5). Эти сплавы отличаются высокими механическими и упругими свойствами, коррозионной стойкостью, устойчивостью при низких температурах. Обрабатываются давлением в горячем состоян т.

К электротехническим медно-никелевым сплавам относятся сплавы типа ТП (MHO,6) и ТБ (М 116), термоэлектродный сплав с высоким содержанием никеля - копель, реостатный сплав константан и сплав манганин.

Сплав ТП применяется для изготовления компенсационных проводов к платина- платинорс диевой термопаре, а сплав ТБ применяется для изготовления компенсаг ионных проводов к платино-золотой и палладий-платинородиевой термопарам.

Копел-.. - сплав, применяемый в качестве отрицательного термоэлектрода термопар хромель - копель и железо - копель, а также в виде компенсационных проводов. Копель имеет максимальную термоэлектродвижущую силу го сравнению с другими меднонию левыми сплавами такого же назначения и практически нулевой температурный коэффициент электросопротивления. Гплав является хорошим материалом для реостатов и нагревательных устройств с рабочей температурой до 600 °С. Примеэ сплава - МНМц43-0,5.

Конст. 'нтан - сплав, отличающийся высокой термоэле тродвижущей силой, малым температурным коэффициентом, постоянством электросопротивления. Сплав применяе^-! ся для реостатов, термопар, нагревательных приборов с рабочей температурой до 500 °С Температурный коэффициент электросопротивления сплава в интервале 20- 100 °С сос гавляет 2Т0"⁶1/град. Пример сплава - МНМц40-1 5.

Мангачин - сплав широко применяют в качестве прецизионного материала с высоким омическим сопротивлением. В паре с медью гн обладает незначительной термоэлек тродвижущей силой, что позволяет почти полностью избавиться от термотокоз. При 20 °С электросопротивление сплава в виде лент, полос и проволоки составляв ■ 0,42-0,48 Ом-мм²/м.

Приме.) сплава - МНМцЗ-12.

3 ЦИКК, СВИНЕЦ, ОЛОВО

3.1 Цинк и его сплавы

Цинк ( in) - металл голубовато-белого цвета, блестящий в изломе. Название элемента происходит от латинского слова «цинк» - бельмо, белый на;;ет - характерная окраска его соединений. Кристаллическая решетка - гексагональная плотноупакованная, аллотропи. юских превращений не имеет. Цинк относительно мягкий металл - мягче олова, но тверже свинца. В холодном состоянии хрупок, но при нагревании до 100-150 °С делается пластичным и его можно прокатывать в тонкие листы или протягивать в проволоку При 200-250 °С цинк становится очень хрупким и может быть истолчен в порошок. Пластичность литого цинка после деформации значительно увеличивается. Цинк и е о сплавы имеют низкий предел ползучести и шачительно изменяют свои свойства ч размеры при естественном старении. Электропроводность цинка равна примерно 28 %, а теплопроводность - 24 % от соответствующих показателей серебра.