Медь. Влияние примесей (висмут, свинец) на свойства меди. Сплавы меди с цинком (латуни), их маркировка.

Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку. Плотность меди 8,94 г/см³, 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 %.

Из диаграммы состояния медь – цинк видно, что в зависимости от состава имеются однофазные латуни, состоящие из – твердого раствора, и двухфазные () – латуни. По способу изготовления изделий различают латуни деформир. 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. Изгот. 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,мож повысить дополнительно присадкой олова. Латунь ЛО70-1 стойка против коррозии в морской воде и называется “морской латунью“.

Добавка никеля и железа повышает мех. 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.

 

 

61. Сплавы меди с оловом и другими элементами (бронза). Маркировка бронз. Бериллиевая бронза.

Сплавы меди с другими элементами кроме цинка – бронза. Бронзы подразд. 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. БрО3Ц12С5 содержит 3 % олова, 12 % цинка, 5 % свинца, остальное – медь.

Оловянные бронзы. При сплавлении меди с оловом образуются твердые растворы. Благодаря ликвации сплавы с содержанием олова выше 5 % имеют в структуре эвтектоидную составляющую Э(), состоящую из мягкой и твердой фаз. Для изготовления подшипников скольжения, а также в художественном литье. Оловянные бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.

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

В зависимости от состава деформируемые бронзы отличаются высокими мех., антикорроз., антифрикц. и упругими свойст.. Из сплавов изготавливают прутки, трубы, ленту, проволоку.

Литейные оловянные бронзы, БрО3Ц7С5Н1, БрО4Ц4С17, применяются для изготовления пароводяной арматуры и для отливок антифрикционных деталей типа втулок, венцов червячных колес, вкладышей подшипников.

Алюминиевые бронзы, БрАЖ9-4, БрАЖ9-4Л, БрАЖН10-4-4. Бронзы с алюминием до 9,4 % имеют однофазное строение – твердого раствора. При. алюминии 9,4-15,6 % сплавы системы медь – алюминий двухфазные и состоят из – и – фаз.

Плюсы алюминиевых бронз по сравнению с оловянными:

· меньшая склонность к внутрикристаллической ликвации;

· большая плотность отливок;

· более высокая прочность и жаропрочность;

· меньшая склонность к хладоломкости.

Недостатки алюминиевых бронз:

· значительная усадка;

· склонность к образ. столбчатых кристаллов при кристаллизации и росту зерна при нагреве, охрупчивает сплав;

· сильное газопоглощение жидкого расплава;

· самоотпуск при медленном охлаждении;

· недостаточная коррозионная стойкость в перегретом паре.

Для устранения этих недостатков сплавы дополнительно легируют марганцем, железом, никелем, свинцом.

Из алюминиевых бр. изготавливают шестерни, втулок, фланцев литьем и обработкой давлением. Из бронзы БрА5 медали.

Кремнистые бронзы, БрКМц3-1, БрК4, применяют как заменители оловянных бронз. Они немагнитны и морозостойки, превосходят оловянные бронзы по коррозионной стойкости и механическим свойствам, имеют высокие упругие свойства.

Свинцовые бронзы, БрС30, используют как высококачественный антифрикционный материал. По сравнению с оловянными бронзами имеют более низкие мех. и технолог. свойства.

Бериллиевые бронзы, БрБ2, являются высококачественным пружинным материалом. Растворимость бериллия в меди с понижением температуры значительно уменьшается. Это явление используют для получения высоких упругих и прочностных свойств изделий методом дисперсионного твердения. Готовые изделия из бериллиевых бронз подвергают закалке от 800^oС, благодаря чему фиксируется при комнатной температуре пересыщенные твердый раствор бериллия в меди. Затем проводят искусственное старение при температуре 300…350^oС. При этом происходит выделение дисперсных частиц, возрастают прочность и упругость. После старения предел прочности достигает 1100…1200 МПа.

Вопросы по курсу «Материаловедение» (2010…2011 учеб. год)

1. Основные признаки метал. состояния. Норм. и перех.металлы.

2. Основные типы кристаллических решеток металлов. Плотность упаковки, координационные число, число узлов на элем. ячейку.

3. Различие понятий: кристал.я решетка и кристал. структура. Кристаллограф. индексы узлов, направлений, плоскостей.

4. Реальные строения метал. кристаллов. Точечные и линейные дефекты в кристаллах и их влияние на свойства кристаллов.

5. Основные механизмы пластической деформации. Наклеп. Изменение твердости, плотности, электросопротивления, коррозионной стойкости металлов и сплавов при наклепе.

6. Влияние нагрева на строение и свойства холоднодеф. металла. Возврат и рекристаллизация.

7. Строение сплавов. Механические смеси, хим.соединения.

8. Твердые растворы. Основные типы твердых растворов.

9. Метал. соед.. Электр. соед., фазы внедрения, фазы Лавеса.

10. Диаграмма состояния для сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Правило рычага(правило отрезков).Для одного из сплавов построить кривую охлаждения и описать превращения, происходящие при охл..

11. Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов, с наличием эвтектики. Для одного из сплавов построить кривую охлаждения и описать превращения, происходящие при охлаждении.

12. Диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии и с наличием эвтектики. Для одного из сплавов построить кривую охлаждения и описать превращения, происходящие при охлаждении.

13. Связь между св-ми сплавов и типом диаграммы состояния.

14. Фазы и структурные составляющие диаграмме .

15. Рассмотреть превращение, происход. при охлаждении железо-угл. сплава с содерж. 0,3% C.

16. При охлаждении железо-угл. сплава с содерж.1,0% C.

17. При охлаждении железо-угл. сплава с содерж. 3,0% C.

18. При охлаждении железо-угл. сплава с содерж. 5,0% C.

19. Влияние C и постоянных примесей на свойства углерод. сталей.

20. Углеродистые стали обыкновенного качества. Качественные углеродистые стали. Маркировка, применения.

21. Серые, высокопрочные чугуны. Чугуны с вертикальным графитом. Маркировка, структура, свойства, применения.

22. Ковкие и антифрикционные чугуны. Чугуны с вертикальным графитом. Маркировка, структура, свойства, применения.

23. Обозначение критических точек стали. Основные виды термической обработки.

24. Образование аустенита. Диаграмма изометрического превращения перлита в аустенит. Крупно и мелко зернистые стали.

25. Распад А. Диаграмма изометрического и термического превращения переохлажденного А.

26. Мартенситные превращения в стали, его особенности. Кристаллогеометрия мартенситного превращения по схеме Бейна.

27. Превращения при отпуске стали.

28. Влияние термической обработки на свойство стали.

29. Закалка стали. Способы закалки.

30. Прокаливемость и закаливаемость стали.

31. Отжиг и нормализация стали.

32. Термомеханическая обработка стали.

33. Химико-термическая обработка. Связь диаграммы состояния со структурой диффузионного слоя (на примере диаграммы ).

34. Цементация стали. Термической обработка после цементации. Стали для цементации.

35. Азотирование. Стали для азотирования.

36. Нитроцементация стали. Термическая обработка после нитроцементации. Стали для нитроцементации.

37. Диффузионная металлизация.

38. Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа. Распределение легирующих элементов в стали.

39. Влияние легирующих элементов на свойства феррита. Кортидная фаза в легированных сталях.

40. Влияние легирующих элементов на кинетику расплава переохлажденного аустенита, интервал мартен. превращения.

41. Влияние легирующих элементов на рост зерна аустенита. Наследственно мелкозернистые стали. Влияние легирующих элементов на превращение при отпуске стали.

42. Классификация и маркировка легированных сталей.

43. Пружинные стали общего и специального назначения.

44. Подшипниковые стали общего и специального назначения.

45. Автоматные стали. Мартенситстар. стали.

46. Рельсовые стали. Износостойкая сталь Гатфильда.

47. Основные группы коррозионностойких сталей.

48. Жаростойкость. Основные группы жарост. сталей и сплавов.

49. Жаропрочность, характеристики жаропр.. Теплоуст. стали.

50. Аустенитные жаропр. стали. Жаропр. сплавы на осове никеля.

51. Углерод. и легир. не теплост. стали для режущего инструмента.

52. Теплостойкость. Быстрорежущие стали с особенности их ТО.

53. Металлокерамические твердые сплавы.

54. Штамповые стали для холодного деформирования металлов.

55. Штамповые стали для горячего деформирования металлов.

56. Алюминий. Примеси (железо, кремний) в алюминии и их влияние на свойства алюминия. Классификация алюминиевых сплавов (литейные, деформируемые).

57. Термическая обработка сплавов алюминий-медь. Деф. алюминиевые сплавы, упрочн. термической обраб. (дюралюмины).

58. Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые ТО.

59. Алюминиевые сплавы для фасонного литья.

60. Медь. Влияние примесей (висмут, свинец) на свойства меди. Сплавы меди с цинком (латуни), их маркировка.

61. Сплавы меди с оловом и другими элементами (бронза). Маркировка бронз. Бериллиевая бронза.