Латуни. Бронзы оловянные, алюминиевые и др. Модулированные структуры. Магний и магниевые сплавы. Титан и его сплавы. Бериллий. Антифрикционные материалы. Строение, свойства и применение.

Латуни.

Практическое применение имеют медные сплавы с содержанием цинка до 45%, которые называются ЛАТУНЯМИ. ГОСТ 17711 - 80. Диаграмма состояния медь - цинк составлена из пяти простых перетектических диаграмм. При комнатной температуре практически применяемые латуни либо состоят из одних α - кристаллов, либо являются смесью α - и β -кристаллов. Механические свойства сплавов Cu - Zn в зависимости от содержания цинка приведены на рис. 70.

а+р р р+у

20 30 40 50 60

Содержание Zn, %

Рис. 70. Механические свойства сплавов Cu - Zn.

Цинк повышает прочность и пластичность сплава. Максимальной пластичностью обладает сплав с 30 % Zn. Переход через границу однофазной области (39% Zn) резко снижает пластичность; 0 - латунь обладает максимальной прочностью (бв = 400 Мпа) при относительно низкой для латуней пластичности (6=7%); у - латунь является весьма хрупкой. Литейные свойства латуней характеризуются малой склонностью к ликвации, хорошей жидкотекучестью,

большей усадкой. а - латуни легко поддаются пластической деформации, поэтому из них изготавливают различный прокат Л62, Л68. Латуни маркируют буквой Л, цифры обозначают среднее содержание меди в сплаве. а + Р - латуни имеют высокую обрабатываемость резанием, наиболее распространена марка Л59. Для улучшения обрабатываемости резанием в латунь вводят свинец. Латунь марки ЛС59 содержит около 40% Zn и 1...2 % Pb, она называется автоматной. Олово в латунях добавляют для придания сплаву сопротивления коррозии в морской воде - морская латунь, алюминий и никель для повышения механических свойств. Механическая прочность не высока. Для а - латуней бв = 300 МПа, 5 = 40 %. ОС + Р - латуни имеют более высокую прочность, но меньшую пластичность бв = 350 МПа, 5 = 20 %.

Бронзы оловянные, алюминиевые и др. Модулированные структуры.

Бронзами принято называть сплавы на основе системы медь - олово, в которых цинк и никель не являются основными легирующими компонентами. Диаграмма Cu - Sn представляет собой комбинацию нескольких перетектических диаграмм. Влияние олова на механические свойства меди аналогично влиянию цинка, но проявляется более резко. Уже при 5 % Sn пластичность начинает падать. Рис. 71.

Рис. 71. Механические свойства сплавов Cu - Zn.

Бронза содержащая более 5...6% олова не прокатывается и некуется, ее применяют в литом виде. Бронза обладает высокими литейными свойствами: малая усадка - всего 1%, благодаря чему бронзы применяют для художественного литья. Бронза не дает концентрированной усадочной раковины, в ней велика рассеянная пористость, поэтому для отливок высокой плотности она не годится. В литой бронзе наличие включений твердого эвтектоида обеспечивает высокую стойкость против истерания, поэтому бронза с 10% олова является лучшим подшипниковым материалом. Высокая химическая стойкость бронз является главным критерием из-за которого они применяются как материалы паровой и топливной аппаратуры. Главное применение бронз - сложные отливки, вкладыши подшипников. Для удешевления бронз в них добавляют цинк 5...10%. Он не оказывает влияния на свойства. Обрабатываемость резанием увеличивают добавкой 3 - 5 % свинца. Фосфор вводят в бронзу как раскислитель, он устраняет хрупкие включения окиси олова, если фосфора более 1 % ее называют фосфорной. Легированные бронзы превосходят простую оловянистую в отношениях:

- по механическим свойствам - алюминиевая и кремнистая,

- по химической стойкости - алюминиевая,

- по жидкотекучести - кремнецинковая,

- по антифрикционным свойствам - свинцовистая,

- по твердости и упругости бериллевая. При старении бериллевой бронзы частицы
выделяющейся фазы CuBe располагаются в матрице - пересыщенном - твердом растворе не
беспорядочно, а регулярно, образую так называемую модулированную или квазипериодическую
структуру. При образовании такой структуры частицы выделяющейся фазы формируют
объемноцентрированную тетрагональную макрорешетку. Образование таких регулярных

структур происходит во многих сплавах и сталях, испытывающих старение, эвтектоидный распад, упорядочение. Причиной такого процесса является взаимодействие полей упругих деформаций, создаваемых в матрице на стадии выделения частиц второй фазы.

Магний и магниевые сплавы.

Среди промышленных металлов магний обладает наименьшей плотностью 1.74 г/см^3, что определило его главное применение в авиации. Магний малой прочностью и пластичностью, неустойчив против коррозии. Широкое распространение имеют сплавы магния с алюминием, цинком и марганцем, растворяющимся в нем. ТО сплавов магния не приводит к существенному изменению свойств, поэтому часто ограничиваются одной закалкой, при которой за счет гомогенизации и растворения пограничных выделений заметно повышаются пластические свойства. Сплавы магния подразделяются на деформируемые (МА) и литейные (МЛ). Табл.

Механические свойства деформируемых сплавов.

 

Сплав	Состояние	бв, Мпа	б0.2, МПА	δ, %
МА1	Отожженное
МА2	Отожженное
МА5	Отожженное
МА10	Закалка + старение
МЛ2	Без ТО
МЛ3	Без ТО
МЛ4	Без ТО
МЛ4	Закалка + старение
МЛ5	Без ТО			1.5
МЛ5	Закалка + старение
МЛ10	Закалка + старение
МЛ12	Закалка + старение

Бериллий.

Основное применение бериллия - атомная техника, однако благодаря малой плотности 1.8 г/см^3, высокими модулю упругости и прочности, размерной стабильности и стойкости в ряде сред он находит применение как авиационный материал. Бериллий весьма дорог, однако его применение сокращает массу машин во много раз. Изделия из бериллия изготавливают методами порошковой металлургии горячей пластической деформацией после формования и спекания порошка. Механические свойства бериллия примерно таковы: бв = 250 МПа, δ = 1%. Текстура вдоль направления деформации создает прочность (бв) 700 МПа, а пластичность (δ) 10 %. Наличие мелкого зерна также резко повышает механические свойства. Обычная ТО бериллия отжиги: для снятия внутренних напряжений 600 С, и рекристаллизационный 800 С. Для бериллия необычайно высокое значение Трекр/Тпл = 0,6. Кроме того бериллий обладает полиморфным превращением при 1250 С, но переохладить высокотемпературную модификацию не удается ни легированием, ни быстрым охлаждением. Наличие кислорода в бериллии улучшает его свойства (для других металлов кислород - вредная примесь). В тоже время, достаточно иметь 0.001 % Si, как бериллий становится совершенно хрупким. Среди

сплавов бериллия находит распространение сплав Ве + 4...5 % Cu. Медь устраняет выраженную анизотропию.

Титан и его сплавы.

Титан обладает низкой плотностью, высокими прочностью и коррозионной стойкостью. Охрупчивается водородом, чувствителен к содержанию примесей, из - за которых резко теряет пластические свойства. Преимущественное применение титан получил в авиа- и ракетостроении, морском судостроении. Технический титан технологичный металл. Из него изготавливают различные полуфабрикаты. Он хорошо деформируется и сваривается. бв = 600... 700 МПа. Марки ВТ1-0, ВТ1-00. Обладает полиморфным превращением. а«р. При закалке титановых сплавов образуется мартенситная структура игольчатого строения. Легирующие элементы Al, O, N, C в титановом сплаве расширяют а- область (а- стабилизаторы), а V, Cr, Fe, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Sn - p - область ф - стабилизаторы). Титановые сплавы разделяют на а, Р, а+Р сплавы. а - сплавы сравнительно мало пластичны и неохрупчиваются при ТО. Р - сплавы наиболее пластичны, но наименее прочны, не испытывают полиморфных превращений, а+Р сплавы - более прочные, чем однофазные, хорошо деформируются, обрабатываются ТО (закалка и старение, азотирование) и слабо охрупчиваются. Механические свойства промышленных титановых сплавов приведены в таблице.

Механические свойства промышленных титановых сплавов и содержание
легирующих элементов в них. Таблица.

 

 

 

 

 

Марка	Тип сплава	бв, Мпа	б0.2, Мпа	δ, %	ψ, % 20-30 25-55 30-45 30-55	ан, кДж/м2	Al, %	Mo, Mn, % %	V, %
ВТ4	а	780-880	675-780	15-22	-	4.5-6	-	0.8-2	-
0Т4	а	675-835	540-635	15-40	350-650	3.5-5	-	0.8-2
ВТ6	а+р	880-980	780-880	8-13	400-800	5.5-7	-	-	5.5-7
ВТ8	а+р	1030-1150	930-1075	9-15	300-600	6-7.3	2.8-4	-	0.3% Cr