Шпаргалка по "Материаловедению"

Во многих промышленно-развитых странах мира, включая США, Германию, Японию, доля производства алюминиевых  литейных сплавов из вторичного сырья  достигает в настоящее время 85-90%. По количеству стандартных алюминиевых  литейных сплавов в чушках (более 40 марок) Россия опережает европейские  страны, но уступает США (76) и Японии (50).

Большой сортамент алюминиевых  сплавов в чушках в США позволяет  использовать их во многих отраслях промышленности, применяя для их производства различные  виды вторичного сырья, включая лом  и отходы разнообразных алюминиевых  деформируемых сплавов, без трудо­емкой операции сортировки.

Для литейных сплавов особенно важны такие характеристики как  высокая жидкотекучесть, способность к заполнению литейной формы, малая склонность к образованию усадочных и газо­вых пустот, трещин, раковин. Под жидкотекучестью сплава подразумевается способность метал­лического расплава заполнять полость литейной формы. Жидкотекучесть расплава измеряется длиной участка металла, затекшего в специальную изложницу. Применяются также вакуумный метод испытания жидкотекучести и литье в стержневую форму. Значительное влияние на жидко­текучесть оказывает характер затвердевания сплава и теплоемкость расплава. Величина жидкоте­кучести свидетельствует о степени чистоты расплава. Повышенное содержание оксидов в распла­ве отрицательно влияет на его жидкотекучесть.

Способность к заполнению формы — это важное свойство расплава, характеризуещее способность его к заполнению и воспроизводству радиусов закругления полости изложницы. Способность к заполнению литейной формы оценивается частью общей длины отливки с четкими граня­ми и выражается в процентах.

Важнейшие алюминиевые литейные сплавы содержат свыше 4,5% Si (так называемые силумины). Введение сотых долей процента натрия позволяет модифицировать структуру доэвтектических и эвтектических силуминов: вместо грубых хрупких кристаллов кремния появляются кристаллы сфероидальной формы и пластичность сплава существенно возрастает.

Силумины охватывают двойные сплавы системы Al-Si (AJI2) и сплавы на основе более сложных систем: Al-Si-Mg (AJI9); Al-Si-Cu (AJI3, AJI6); Al-Si-Mg-Cu (AJI5, AJT10). Сплавы этой группы характеризуются хорошими литейными свойствами, сравнительно высокой коррозионной стойкостью, высокой плотностью, средней прочностью и применяются для сложных отливок.

К сплавам с высоким содержанием  магния (свыше 5%) относятся двойные Al-Mg сплавы (АЛ8) системы Al-Mg-Si с добавкой марганца (АЛ 13 и АЛ28), бериллия и титана (АЛ22). Сплавы этой группы коррозионностойки, обладают высокой прочностью и пониженной плотностью. Наиболее высокопрочен сплав АЛ8, но технология его изготовления сложна. Для уменьшения окисляемости в жидком состоянии в него вводится 0,05-0,07% Be, а для измельчения зерна - такое же количество титана. Сплав АЛ8 отливается главным образом в земляные формы. Сплавы АЛ13 и АЛ28 имеют лучшие литейные свойства, но меньшую прочность и не способны упрочняться термической обработкой. Они отливаются в кокиль под давлением и в землю.

 

Вопрос 29: Деформируемые алюминиевые сплавы. Способы упрочнения.

Металловедение – наука,.  Изучающая  строение  и  свойства  металлов  и

устанавливающая связь между  их составом, строением и свойствами.

В  данном  реферате  приведены  общие  и  теоретические   сведения   по

деформируемым  алюминиевым   сплавам   и   дополнены   конкретными   данными

справочного характера о  составе и свойствах.

Все  алюминиевые  сплавы  делятся  на   две   группы,   применяемые   в

деформированном виде (прессованном, катаном, кованом ) и на  применяемые в

литом виде. Границу между этими двумя группами  сплавов определяет  предел

насыщения твердого раствора при эвтектической температуре.

Классификация деформируемых  алюминиевых сплавов

По физико-химическим  и  технологическим  свойствам  все  деформируемые

алюминиевые сплавы можно  разделить на следующие группы:

1) малолегированные и термически  не упрочненные сплавы;

2) Сплавы, разработанные на  базе  систем:  Al-Mg-Si,  :  Al-Mg-Si-Cu-Mn

(АВ, АК6, АК8);

3) Сплавы типа дуралюмин  (Д1, Д6, Д16 и др);

4) Сплавы, разработанные на  базе системы: Al-Mg-Ni-Cu-Fe (АК2, АК4, АК4-1);

5) Сплавы типа В95,  обладающие  наибольшей  прочностью  при  комнатной температуре.

Малолегированные  и термически не упрочненные сплавы

Наиболее типичными сплавами, отнесенными к этой группе, являются сплавы

группы магналий и АМц.

Эти  сплавы  отличаются  наиболее  высокой  коррозионной  стойкостью  и

пластичностью.

Упрочнение этих сплавов  достигается  нагартовкой.  Они нашли наиболее

широкое  применение  в   виде   листового   материала,   используемого   для

изготовления сложных  по  конфигурации  изделий,  получаемых  путем  горячей

штамповки, глубокой вытяжке  и прокатки.

Из этих же сплавов  путем  прессования  изготовляются  трубы.  Листовые

материалы типа магналия обычно подвергаются  точечной  электросварке,  тогда

как для марганцовистых материалов можно применять любой вид  сварки.

Эти сплавы  характеризуются  сравнительно  невысокой  прочностью  (  не

намного превосходящей прочность алюминия.

Марганец, в отличие от  остальных  элементов   не  только  не  ухудшает

коррозионной стойкости  алюминиевого сплава, но даже несколько  повышает  ее.

Магний  является  полезным  легирующим  элементом.   Не   считая   повышения

коррозионного сопротивления,  магний  уменьшает  удельный  вес  алюминиевого

сплава  (  так  как  он  легче  алюминия),  повышает  прочность,  не  снижая

пластичности. Поэтому алюминиевые  сплавы получили  рспространение  ка  более

прочные и легкие, чем чистый алюминий.

Сплавы, разработанные  на базе систем: Al-Mg-Si, : Al-Mg-Si-Cu-Mn

Приведенные ниже таблицы  показывают , что группа сплавов АВ,  АК6,  АК8

по  химическому  составу  значительно  отличается  как   от   сплавов   типа

дуралюмин, , так и сплавов типа АК2  иАК4.

Сплавы АВ относятся к  малолегированным  сплавам  ,  но  применяются в

термообработанном состоянии. Основным упрочнителем их является  фаза  Mg2Si,

а также фаза CuAl2.

Добавка  марганца  и  хрома  способствует   измельчению   структуры   и

некоторому повышению  температуры рекристаллизации.

По прочности сплавы АВ несколько  уступают  сплавам  типа  дуралюмин  и

сплавам АК6, АК8 , а по пластичности превосходят последние.

Сплавы типа авиаль нашли наиболее широкое применение  для изготовления

различных весьма сложных  по форме полуфабрикатов, получаемых  путем  горячей

штамповки, ковки, глубокой вытяжки  и прокатки.

Сплавы типа дуралюмин

Наиболее типичным представителем сплавов типа дуралюмин является  сплавД1.

К этой же группе относятся  сплавы Д6, Д16 и др. Следует отметить,  что

сплавы  Д6  и  Д16  обладают  более  высокой  прочностью  ,  чем сплав Д1.

Большинство сплавов типа дуралюмин применяется в  закаленном  и естественно

состаренном состоянии. Все эти сплавы имеют наибольшее  распространение для

изготовления труб, прутков, профилей и листов.

По своей природе сплавы ДЗП и Д18П также относятся  к числу сплавов типа

дуралюмин  ,  но  они менее легированы   и   отличаются   весьма   высокой

пластичностью.  Поэтому  сплавы  Д3П  и  Д18П  нашли  широкое  применение  в

основном, для изготовления заклепок.

Сплавы, разработанные  на базе системы: Al-Mg-Ni-Cu-Fe

К этой группе относятся прежде всего сплавы АК3, АК4, АК4-1, которые по

фазовому составу, следовательно и по свойствам, резко отличаются от  сплавов

типа дуралюмина.

Эти сплавы  нашли  наиболее  широкое  применение  для  ковки  штамповки

поршней, картеров и др. деталей, работающих при повышенных температурах.

Из  сплавов  АК4,  АК4-1  изготавливают детали   колес   компрессоров,

воздухозаборников, крыльчатки мощных вентиляторов, лопасти и другие  детали,

работающие при повышенных температурах.

Вопрос 30: Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой.

К таким сплавам относятся  дюралюмины ( сложные сплавы систем алюминий – медь –магний или алюминий – медь – магний – цинк). Они имеют пониженную коррозионную стойкость, для повышения которой вводится марганец.

Дюралюмины обычно подвергаются закалке с температуры 500^oС и естественному старению, которому предшествует двух-, трехчасовой инкубационный период. Максимальная прочность достигается через 4…5 суток.

Широкое применение дюралюмины находят в авиастроении, автомобилестроении, строительстве.

Высокопрочными  стареющими сплавами являются сплавы, которые кроме меди и магния содержат цинк. Сплавы В95, В96 имеют предел прочности около 650 МПа. Основной потребитель – авиастроение (обшивка, стрингеры, лонжероны).

Ковочные алюминиевые  сплавы АК:, АК8 применяются для изготовления поковок. Поковки изготавливаются при температуре 380…450^oС, подвергаются закалке от температуры 500…560^oС и старению при 150…165^oС в течение 6…15 часов.

В состав алюминиевых сплавов  дополнительно вводят никель, железо, титан, которые повышают температуру  рекристаллизации и жаропрочность  до 300^oС.

Изготавливают поршни, лопатки  и диски осевых компрессоров, турбореактивных  двигателей.

 

 

31. Медные сплавы.

Медь имеет гранецентрированную  кубическую решетку. Плотность меди 8940 кг/м³, температура плавления 1083^oС.

Характерным свойством меди является ее высокая электропроводность, поэтому она находит широкое  применение в электротехнике. Технически чистая медь маркируется: М00 (99,99 % Cu), М0 (99,95 % Cu), М2, М3 и М4 (99 % Cu).

Механические свойства меди относительно низкие: предел прочности  составляет 150…200 МПа, относительное  удлинение – 15…25 %. Поэтому в качестве конструкционного материала медь применяется  редко. Повышение механических свойств  достигается созданием различных  сплавов на основе меди.

Различают две группы медных сплавов: латуни – сплавы меди с цинком, бронзы – сплавы меди с другими (кроме цинка) элементами.

Латуни могут иметь  в своем составе до 45 % цинка. Повышение  содержания цинка до 45 % приводит к  увеличению предела прочности до 450 МПа. Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка около 37 %.

По способу изготовления изделий различают латуни деформируемые и литейные.

Деформируемые латуни маркируются буквой Л, за которой следует число, показывающее содержание меди в процентах, например в латуни Л62 содержится 62 % меди и 38 % цинка. Если кроме меди и цинка, имеются другие элементы, то ставятся их начальные буквы ( О – олово, С – свинец, Ж – железо, Ф – фосфор, Мц – марганец, А – алюминий, Ц – цинк). Количество этих элементов обозначается соответствующими цифрами после числа, показывающего содержание меди, например, сплав ЛАЖ60-1-1 содержит 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа и 38 % цинка.

Однофазные  – латуни используются для изготовления деталей деформированием в холодном состоянии. Изготавливают ленты, гильзы патронов, радиаторные трубки, проволоку.

Для изготовления деталей  деформированием при температуре  выше 500^oС используют ( ) – латуни. Из двухфазных латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей механической обработкой изготавливают детали. Обрабатываемость резанием улучшается присадкой в состав латуни свинца, например, латунь марки ЛС59-1, которую называют “автоматной латунью”.

Латуни имеют хорошую  коррозионную стойкость, которую можно  повысить дополнительно присадкой  олова. Латунь ЛО70-1 стойка против коррозии в морской воде и называется “морской латунью“.

Добавка никеля и железа повышает механическую прочность до 550 МПа.

Литейные латуни также маркируются буквой Л, После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23 % цинка, 6 % алюминия, 3 % железа, 2 % марганца.. Наилучшей жидкотекучестью обладает латунь марки ЛЦ16К4. К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц. Литейные латуни не склонны к ликвации, имеют сосредоточенную усадку, отливки получаются с высокой плотностью.

Латуни являются хорошим  материалом для конструкций, работающих при отрицательных температурах.

Бронзы

Сплавы меди с другими  элементами кроме цинка назаваются бронзами.

Бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.

При маркировке деформируемых  бронз на первом месте ставятся буквы  Бр, затем буквы, указывающие, какие элементы, кроме меди, входят в состав сплава. После букв идут цифры, показавающие содержание компонентов в сплаве. Например, марка БрОФ10-1 означает, что в бронзу входит 10 % олова, 1 % фосфора, остальное – медь.

Маркировка литейных бронз  также начинается с букв Бр, затем указываются буквенные обозначения легирующих элементов и ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, бронза БрО3Ц12С5 содержит 3 % олова, 12 % цинка, 5 % свинца, остальное – медь.

Оловянные бронзы При сплавлении меди с оловом образуются твердые растворы. Эти сплавы очень склонны к ликвации из-за большого температурного интервала кристаллизации. Благодаря ликвации сплавы с содержанием олова выше 5 % имеют в структуре эвтектоидную составляющую Э( ), состоящую из мягкой и твердой фаз. Такое строение является благоприятным для деталей типа подшипников скольжения: мягкая фаза обеспечивает хорошую прирабатываемость, твердые частицы создают износостойкость. Поэтому оловянные бронзы являются хорошими антифрикционными материалами.

Оловянные бронзы имеют низкую объемную усадку (около 0,8 %), поэтому  используются в художественном литье.

Наличие фосфора обеспечивает хорошую жидкотекучесть.

Оловянные бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.

В деформируемых бронзах содержание олова не должно превышать 6 %, для обеспечения необходимой пластичности, БрОФ6,5-0,15.

В зависимости от состава  деформируемые бронзы отличаются высокими механическими, антикоррозионными, антифрикционными и упругими свойствами, и используются в различных отраслях промышленности. Из этих сплавов изготавливают прутки, трубы, ленту, проволоку.