Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Цветные сплавы (алюминиевые и медные)Стр 1 из 6Следующая ⇒
Цветные сплавы (алюминиевые и медные) Преимущества цветных сплавов и их роль в технике
Цветные металлы и сплавы, хотя и имеют высокую стоимость по сравнению с черными, обладают рядом ценных свойств: - высокой удельной прочностью (приходящейся на единицу веса); - коррозионной стойкостью; - упругостью; - высокими антифрикционными свойствами и т.д. Наряду с высокими эксплуатационными свойствами цветные металлы имеют и хорошие технологические свойства – жидкотекучесть, деформируемость, свариваемость. Поэтому они широко используются в различных областях техники. Наибольшее применение имеют сплавы на основе меди, алюминия, титана.
Общая классификация цветных сплавов (по технологическим свойствам)
В соответствии с диаграммами состоянии цветные сплавы подразделяются на литейные и деформируемые. К литейным относятся сплавы, которые содержат легирующие элементы в количестве больше максимальной предельной растворимости (лежат за точкой Р). Они содержат в структуре эвтектику, наличие которой улучшает литейные свойства сплавов (жидкотекучесть). К деформируемым относят сплавы, содержащие примеси в количестве, меньшем максимальной предельной растворимости. Первичная кристаллизация этих сплавов заканчивается образованием однофазного твердого раствора. Кроме того, цветные сплавы делятся на термически упрочняемые (ТУ) и неупрочняемые (ТНУ). Термически неупрочняемые – сплавы, имеющие при всех температурах структуру однофазного твердого раствора. Термически упрочняемые – сплавы, имеющие меняющуюся с температурой растворимость химических соединений в твердом растворе либо полиморфные превращения.
Основные цветные сплавы Алюминиевые сплавы Взаимодействие Al с примесями. Структура сплавов Для получения сплавов с различными свойствами Al легируют различными элементами, из которых наиболее широко применяются: Si, Cu, Zn, Mg, Mn, Ti. Типовая диаграмма алюминиевых сплавов имеет вид, приведенный на рис.1.
Все элементы, используемые в качестве легирующих, образуют области ограниченного твердого раствора с переменной растворимостью. В системе имеется эвтектическое превращение. Максимальные предельные растворимости и температуры эвтектического превращения в системах Al-Si, Al-Cu, Al-Mg приведены на рис.2.
В равновесном состоянии важнейшие двойные сплавы состоят из следующих фаз: низколегированного твердого раствора и интерметаллидов (химических соединений металла с металлом типа: CuAl2, AlMg2, Al12Mn2Cu и т.п.). Кроме легирующих элементов, в любом сплаве алюминия в небольшом количестве присутствуют постоянные примеси: Fe, Mn, Si, которые образуют нерастворимые соединения (темные включения в микроструктуре). Железо является вредной примесью для большинства сплавов (за исключением жаропрочных), снижая пластичность – особенно при расположении на границах зерен. Силумины (сплавы Al-Si) Технические сплавы алюминия с кремнием получили названия силуминов. Эти сплавы, диаграмма которых приведена на рис. 3, обладают высокими литейными качествами, имеют повышенную прочность sв = 20...30 кгс/мм2 и твердость 50 – 70 НВ при пластичности d = 5...... 10%. Рис.3 – Диаграмма состояний системы Al-Si
По составу технические сплавы близки к эвтектике (1,1 —14% Si), т.е. используются в основном доэвтектические сплавы и близкие к эвтектическим, имеющие в структуре (αI + эвк(α+Si)+Si2). Это связано с тем, что в заэвтектических сплавах (структура - эвк(α+Si)+Si1) эвтектика относится к разделенным (вырожденным) и имеет игольчатое строение, снижающее весь комплекс механических свойств. Для получения высоких свойств сплавы подвергаются модифицированию, которое заключается в добавке при разливке сплава специальных модификаторов – галогенидов натрия NaF и NaCl (в количестве 0,03 -0,1%). После их разложения в расплаве остается около 0,01% Na (ПАВ). Натрий осаждается на поверхности кристаллов кремния, при этом их скорость роста уменьшается, а скорость образования центров кристаллизации увеличивается. В результате достигается измельчение и сфероидизация кремния, получается дисперсная эвтектика – возрастает весь комплекс механических свойств. Кроме того, модифицирование способствует увеличению переохлаждения жидкой фазы в заэвтектическом сплаве (точка С смещается). В результате заэвтектический сплав кристаллизуется как доэвтектический.
Силумины типичные литейные сплавы, конкурирующие с литейными чугунами, преимущественно по массе
Сплавы Al-Cu
Рис.4 – Диаграмма состояний системы Al-Cu Из диаграммы (рис. 4)видно, что предельная растворимость меди в алюминии составляет 5,7% при 548° С. При этой концентрации образуется α-твердый раствор. При содержании меди больше 5,7% образуется эвтектика α + СиА\ 2. Таким образом, алюминиевые сплавы можно разделить на два класса (подобно тому, как разделяются сплавы Fe - С на стали и чугуны): 1) деформируемые – сплавы, не содержащие эвтектики, имеющие до 5,7% Сu. В этих сплавах образуется один твердый раствор а, а затем с понижением температуры из него выпадают вторичные выделения СuА12 (θ-фаза) вследствие того, что при охлаждении предел насыщения α-твердого раствора уменьшается от 5,7 до 0,5% Сu; 2) литейные – сплавы с эвтектикой, содержащие выше 5,7% Сu. Свойства сплавов А1-Сu зависят от фазового состава. Фаза CuAI2 – это твердое и хрупкое соединение.
Медные сплавы По химическому составу медные сплавы делятся на: 1. Латуни 2. Бронзы 3. Cu-Ni-сплавы Латуни – сплавы на основе меди и цинка (без цинка латуней не бывает). Бронзы – сплавы, в которых цинк не является основным компонентом, но может существовать как легирующая добавка. Бронзы делятся на оловянные и безоловянные, деформируемые и литейные. Маркировка медных сплавов Латуни Бронзы Сплавы Cu- Zn (латуни) Латуни делятся на двойные (простые) и многокомпонентные, которые, кроме меди и цинка, содержат легирующие элементы (Si, Pb, Al, Ni, Mn и др.). Структура латуней Структура двойных латуней описывается диаграммой состояния Cu-Zn. Температурная зависимость растворимости Zn в α- фазе имеет необычный характер: с понижением температуры она не уменьшается, а растет. При 9000 в α- фазе растворяется 32,5%, а при 4510 – 39%, при снижении температуры до комнатной, растворимость Zn уменьшается до 38% С. По фазовому составу латуни делятся на однофазные (α) и двухфазные (α+β) – латуни. Однофазные латуни имеют структуру твердого раствора α (тв. р-р замещения Zn в Cu с ГЦК решеткой). Она может быть дендритной, если имеет место внутрикристаллическая ликвация, или полиэдрической при равновесном составе. Если латунь подвергалась механической обработке давлением, то в зернах наблюдаются характерные полоски двойников. В двухфазных латунях структура состоит из α-твердого раствора, окруженного β1 – упорядоченным твердым раствором Zn в CuZn (β фаза – неупорядоченный твердый раствор на основе химического соединения CuZn c ОЦК решеткой (высокотемпературная фаза)). Переход от неупорядоченного к упорядоченному состоянию сопровождается повышением хрупкости. В двойных сплавах границей между однофазными α и двухфазными (α+β) – латунями является 39% Zn – предельная растворимость при 4530; 38% - при комнатной температуре. Деформируемые латуни Латуни, содержащие Zn ≤ 39% являются деформируемыми, термически не упрочняемыми. Единственным способом упрочнения является наклеп (нагартовка), т.е. ХПД с обжатиями ε до 50…60%, в результате прочность можно увеличить в 2 раза. Литейные латуни
Литейные латуни отличаются от деформируемых более высоким комплексом механических свойств. В них, практически отсутствует ликвация. Многие из них обладают хорошими антифрикционными свойствами. Хорошими литейными свойствами (жидко текучестью) обладает латунь ЛЦ 17К3. (α + β) – фазные используют для изготовления гаек, червячных винтов, подшипников и других ответственных деталей. Недостатком литейных латуней является образование крупных усадочных раковин при кристаллизации – велики отходы.
Бронзы, и их особенности Оловянистые бронзы Практический интерес представляет начальная часть диаграммы Сu-Sn (до 10-12% Sn): область однородного твердого раствора олова в меди, так называемого α-твердого раствора и двухфазная область с эвтектоидным превращением: эвтектоид В представленной части диаграммы Сu-Sn имеются четыре фазы: - жидкая; - α-фаза — твердый раствор олова в цинке; - b-фаза — твердый раствор на базе b-электронного соединения Cu5Sn; - d-фаза — твердый раствор на базе электронного соединения Cu31Sn8. . Наличие хрупкой d-фазы исключает возможность прокатки, поэтому двухфазные бронзы применяются исключительно и литом виде. Свойства оловянистых бронз определяются свойствами составляющих фаз: в области α-фазы имеет место небольшое увеличение прочности, пластичность растет до 5% Sn, далее быстро падает. Прочность начинает падать при содержании около 20% Sn, когда в структуре слишком много хрупкой d-фазы. Оловянные бронзы делятся на деформируемые и литейные. В деформируемых бронзах Sn ≤ 6%, что обеспечивает достаточную пластичность. Из этих сплавов изготавливают прутки, проволоку, трубы, ленту. Упрочняются наклепом. В литейных бронзах, олова содержится не более 12%. Отличаются небольшой жидкотекучестью из-за большого интервала кристаллизации. По этой причине не образуется концентрированная усадочная раковина, а возникает рассеянная пористость. Литейная усадка у них очень невелика (0,8%) – это облегчает получение отливок сложной формы с резкими переходами от больших сечений к тонким. В качестве основного легирующего элемента часто используют фосфор: - раскисляет Cu; - повышает прочность, предел упругости; - улучшает жидкотекучесть; - повышает антифрикционные свойства из-за появления в структуре твердых частичек фосфида меди (Cu3P) Но также способствует ухудшению технологической пластичности бронз.
Алюминиевые бронзы Алюминиевые бронзы содержат не более 11%Al, до 9% Al бронзы - однофазные (деформируемые), при большем содержании двухфазные. Фазы: α – тв. р-р, обладает хорошей пластичностью и низкой твердостью; β – тв. р-р на базе электронного соединения Cu3Al с ОЦК решеткой; - электронное соединение (очень высокая твердость, малая пластичность). Свойства алюминиевых бронз изменяются аналогично латуням. Прочность и пластичность быстро растут (см. рис.). Пластичность d достигает максимума при 5% Аl. Прочность с увеличением содержания алюминия растет и достигает максимума около 10% Al. Алюминиевые бронзы имеют хорошие коррозионные свойства, высокие механические свойства, хорошую обрабатываемость. Для улучшения механических и антифрикционных свойств алюминиевые бронзы легируют железом и никелем. Бериллиевые бронзы Бериллиевые бронзы обладают уникальным сочетанием физико-химических и коррозийных свойств, отличный пружинный материал. Оптимальным содержанием является 2% Be. При превышении этой концентрации прочность растет мало, а пластичность резко снижается.
ТЕРМООБРАБОТКА. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. Вследствие значительной разницы между атомными радиусами углерода и железапри закалке стали образуется пересыщенный твердый раствор внедрения (пересыщенный твердый раствор углерода в α-Fe – Мартенсит), что обусловливает повышение внутренних напряжений и, как следствие, значительное повышение прочности и твердости стали. Атомные радиусы цветных металлов имеют меньшее различие, поэтому в цветных сплавах в основном образуются твердые растворы замещения. Эффект от закалки цветных сплавов будет зависеть от ряда факторов: соотношения атомных радиусов элементов, типа кристаллической решетки (одинаковый тип или разный), могут ли элементы образовывать химическое соединение. Поэтому после закалки цветных сплавов по сравнению с отжигом могут наблюдаться следующие эффекты: - упрочнение (например, в дуралюминах); - разупрочнение (например, в бериллиевых бронзах); - отсутствие эффекта (например, в магналиях). Вопросы для самопроверки
1. Что такое латунь, как она маркируется? 2. Что такое бронза, как она маркируется? 3. Выбрать двухкомпонентные латуни из перечисленных: Л90, Л80, ЛС59-1, ЛС59-3, ЛО60-1, ЛАНКМц 75-2-2,5-0,5-0,5. 4. Выбрать деформируемые латуни из перечисленных: ЛЦ40С, Л80, ЛС59-1, ЛЦ23А6Ж3Мц2. 5. Какой эффект будет наблюдаться после закалки бронзы БрБ2 по сравнению с отжигом: упрочнение, разупрочнение, эффект отсутствует. 6. Возможен ли «возврат к свежезакаленному состоянию» дуралюмина после искусственного старения и почему? 7. Что представляют собой силумины, какова роль их модифицирования и как они маркируются? 8. Что такое дуралюмины, как они маркируются и где применяются? 9. Какие деформируемые алюминиевые сплавы относятся к термически упрочняемым и к термически неупрочняемым?
10. Какая микроструктура у дуралюмина по диаграмме Al-Cu после отжига? 11. Какая упрочняющая термическая обработка дуралюминов? 12. Какая структура образуется у дуралюмина после закалки? 13. Что такое старение? 14. Что представляют собой зоны ГП1, ГП2, θ'-, θ''- и θ - фазы? 15. Как влияет температура старения на твердость дуралюмина? Цветные сплавы (алюминиевые и медные)
|
|||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-07; просмотров: 95; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.133.144.197 (0.055 с.) |