Файл: лекции СОВ МАТ И ТЕХ.docx

Для деталей машин используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30-40 кгс/мм² у сплавов и 25-29 кгс/мм² у технически чистой меди. Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не принимают термической обработки, и их механические свойства и износостойкость определяются химическим составом и его влиянием на структуру. Модуль упругости медных сплавов (900-12000 кгс/мм² ниже, чем у стали). Основное преимущество медных сплавов — низкий коэффициент трения (что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения), сочетающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред и хорошей электропроводностью. Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведение в условиях коррозии зависят от состава сплавов, а следовательно, от структуры. Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у однофазных. Медноникелевые сплавы используются для чеканки разменной монеты

Медноникелевые сплавы, в том числе и так называемый «адмиралтейский» сплав, широко используются в судостроении и областях применения, связанных с возможностью агрессивного воздействия морской воды из-за образцовой коррозионнойустойчивости.

Медь является важным компонентом твёрдых припоев— сплавов с температурой плавления 590—880 градусов Цельсия, обладающих хорошей адгезией к большинству металлов, и применяющихся для прочного соединения разнообразных металлических деталей, особенно, из разнородных металлов, от трубопроводной арматуры до жидкостных ракетных двигателей

2.7 Ювелирные сплавы

В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотомдля увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото очень мягкий металл и нестойко к этим механическим воздействиям.

Широкое применение меди обусловлено рядом ее цен­ных свойств и прежде всего высокой электро- и тепло­проводностью, пластичностью, хорошей коррозионной стойкостью, хорошей жидкотекучестью и др. Медь и ее сплавы хорошо обрабатываются давлением, свариваются всеми видами сварки и легко поддаются пайке. Механические характеристики чистой меди (прока­танной и отожженной): _в = 250...270 МПа:  = 40...50 %;  = 75%. На структуру и свойства меди существенное влияние оказывают примеси: алюминий, железо, мышьяк, фосфор и сурьма. Они снижают тепло и электропроводность меди.

Медь применяется для изготовления электрических проводов и кабелей, используется в качестве легирующей добавки в различные металлические сплавы; в машиностроении идет на изготовление теплообменников, сварочной проволоки, деталей и узлов подвижного состава железных дорог, судов, самолетов и т. д. на основе меди созданы важные промышленные сплавы (латуни, бронзы, медно – никелевые).

Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы меди, основным легирующим элементом является цинк. Цвет (от красноватого до светло – желтого) и механические свойства латуни изменяются при увеличении содержания в них цинка.

Их маркируют буквой Л, за которой ставится цифра, указывающая на процентное содержание меди, например, латунь марки Л68 содержит 68% меди, остальное – цинк. Если латунь помимо цинка содержит другие элементы (Al, Mn, Si и др.), то после буквы Л ставят условное обозначение этих элементов (А – алюминий, Ж – железо, Н – никель, К- кремний, Т – титан, Мц – марганец и т. д.), а затем цифры, указывающие на среднее содержание элемента. Например, латунь марки ЛАЖМЦ 66-6-3-2 содержит 66% меди, 6% алюминия, 3% железа и 2% марганца, остальное – цинк.

По назначению латуни разделяются на деформируемые (листы, ленты, проволока, трубы и т. д.), и литейные (отливки).

Латунь, содержащая около 15% цинка, имеет золотистый цвет, хорошую стойкость против атмосферной коррозии, и ее используют вместо золота для изготовления медалей и художественных изделий.

Бронзами называют сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием, кадмием, хромом и другими элементами. Бронзы называют по основным легирующим элементам: оловянные, алюминиевые, бериллиевые, кремнистые и т.д. Обозначают бронзы двумя буквами Бр, затем ставят первые буквы основных легирующих элементов (О – олово, Ж – железо, Ф – фосфор, Б – бериллий, Х – хром и т. д.) и цифры, показывающие процентное содержание. Так, например, БРОФ10-1 содержит 10% олова и 1% фосфора, остальное – медь.

Широкое применение в промышленности находят оловянные бронзы для изготовления водяной и паровой аппаратуры, подшипников, зубчатых колес, пружин и др. Самыми распространенными являются алюминиевые (двойные и сложные) бронзы, превосходящие оловянные по механическим свойствам. Так, БрА7 в отожженном состоянии имеет следующие механические характеристики: _в = 420 МПа,  = 70%, а БрАЖН10-4-4 - _в = 650 МПа,  = 40%. Из этих бронз изготовляют мелкие ответственные детали машин. Бериллиевые бронзы (БрБ2 и др.) характеризуются высокой прочностью _в = 1200 МПа в закаленном и состаренном состояниях и упругостью, химической стойкостью, свариваемостью и обрабатываемостью резанием. Из них делают мембраны и пружины. Свицовистые бронзы (например, БрС30) являются хорошими антифрикционными материалами для подшипников.

2.8 Титан и его сплавы

Титан—металл серебристо-белого цвета с плотно­стью 4,5 г/см³ и температурой плавления 1668° С. Титан существует в двух аллотропических модификациях:  - титан с ГП – решеткой и  - титан с ОЦК - решеткой (выше 882 °С). Титан плохо выводит тепло и электричество. Титан – парамагнитный металл. Чистый титан обладает очень высокой пластичностью, низкой прочностью, отличной коррозионной стойкостью, в том числе и в морской воде. Физико-механические свойства титана очень чувствительны к содержанию примесей, особенно газов, водорода, кислорода, азота. Например, влияние водорода на механические свойства титана настолько велико, что даже ничтожное количество его при растворении делает металл хрупким (явление водородной хрупкости).

Титан химически активен и взаимодействует с такими элементами, как АI, Cr, Ni, Cu, V, Nb, Mo, Ta, W, Co, Mn, Fe и др. Перечисленные металлы являются важными легирующими элементами в титановых сплавах. Элементы, повышающие температуру полиморфного превращения и устойчивость - фазы, называется- стабилизаторами. Из перечисленных выше металлов к ним относятся только алюминий, а остальные называются в – стабилизаторами, так как повышают устойчивость- фазы.

Сплавы титана достаточно технологичны: удовлетворительно свариваются, хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состояниях, имеют хорошие литейные свойства, способны упрочнятся при термической обработке и т.д. Титановые сплавы плохо обрабатываются резанием. Наиболее распространенная термическая обработка титановых сплавов – отжиг; реже применяется упрочняющая термическая обработка, которая состоит из закалки и последующего старения.

По структуре ( после охлаждения на воздухе) тита-новые сплавы подразделяются на три группы: первая группа — - сплавы, вторая —  -сплавы, третья —  -сплавы.

Сплавы первой группы ВТ5, ВТ5-1, ВТ18У, ВТ20 и другие в основном легируются алюминием, в некоторых из них содержится ванадий, молибден, оло­во, цирконий. Сплавы этого класса отличаются повышенной прочно­стью и жаропрочностью, высокой термической стабильностью, отсутствием хладноломкости, очень хорошей свариваемостью. Сплавы термически не упрочняются, их подвергают рекристаллизационному отжигу (650…850⁰ С). Ме­ханические свойства сплавов следующие: _в = 850...1150 МПа,  = 10...20%.

Сплавы второй группы ВТ6, ВТ3-1, ВТ8, ВТ14, ВТ16 и другие со­держат алюминий, ванадий, молибден, хром, кремний. Они характеризу­ются более высокой прочностью, которую можно повы­сить за счет закалки и старения; меньшей склонностью к водородной хрупкости, чем -сплавы. Механические свойства спла­вов в отожженном состоянии лежат в диапазонах: _в = 800...1250 МПа,  = 8...14%. Упрочняющей термической обработкой прочность () – сплавов можно увеличить на 10 – 30 %.

Сплавы третьей группы ВТ19, ВТ32, ВТ35 и другие наиболее пластичны, но наименее прочны в отожженном состоянии, однако после упрочняющей термообработки прочность их повышается на 40 – 50%.

Титановые сплавы применяются в химической про­мышленности, судостроении, машиностроении, авиации, ракетной технике, энергомашиностроении, в машинах и оборудовании легкой и пищевой промышленности. Они успешно используются в криогенной технике (аммиач­ные компрессоры, холодильные установки, центробежные насосы магистральных газопроводов для северных неф­тедобывающих районов, емкости для хранения жидкого водорода, азота, гелия и т. д.).