Лекция 19. Тяжелые цветные металлы и их сплавы

1. Медь – тяжелый цветной (красно-розовый) диамагнитный металл, температура плавления 1083°С, кипения - 2360°С. Плотность 8,96 г/см³. Кристаллическая решетка - ГЦК. Не имеет аллотропических модификаций.

Механические характеристики чистой меди (прокатанной и отожженной): предел прочности 250...270 МПа; относительное удлинение 40...50%; относительное сужение 75%; твердость НВ45.

Согласно ГОСТу техническую медь делят на марки: высокой чистоты МЭ (99,995% Cu) М00 (99,99% Cu), М0 (99,95%), и технической чистоты М1 (99,9%), М2 (99,70%), М3 (99,5%), М4 (99%), М0_б, М1_р, М2_р, М3_р.

2. Сплавы меди. Медные сплавы, сохраняя многие положительные свойства меди, обладают более высокими механическими и антифрикционными свойствами, лучшей технологичностью. Основные сплавы - латуни и бронзы.

Латунь – сплав меди с цинком. Латуни подразделяются на:

Простые (двойные): содержат только медь и цинк.

Сложные (легированные или многокомпонентные) - содержат один или несколько легирующих элементов.

Маркируются простые латуни буквой Л и цифрами, указывающими на содержание меди в процентах: Л96, Л70 и др. В обозначение марок специальных латуней после буквы Л добавляются буквы и цифры, показывающие соответственно наименование легирующих элементов и их процентное содержание. Содержание цинка определяется вычитанием суммарного количества меди и легирующих элементов из 100%.

3. Бронзы – сплавы меди со всеми элементами, кроме цинка и никеля. Они обладают хорошими литейными и антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью в пресной и морской воде, в газовой атмосфере при высоких температурах и др. Сравнительно высокие механические свойства некоторых бронз могут еще быть повышены путем термообработки (закалки и старения). Изделия из бронз получают литьем, обработкой давлением и резанием.

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, X - хром и т. д.) и цифры, показывающие их процентное содержание. Так, например, БрОФ10-1 содержит 10% олова и 1% фосфора, остальное - медь.

4. Медно-никелевые сплавы.

Мельхиор – двойные и более сложные сплавы меди, отличаются высокой коррозионной стойкостью в морской воде, в органических кислотах, растворах солей и т.д. имеют высокую пластичность, применяются в морском судостроении, для изготовления разменной монеты, медицинского инструмента, деталей в точной механике, изделий ширпотреба (ложки, вилки), в установках для опреснения морской воды. Наиболее распространены мельхиоры марок МН19 (19% Ni) и МНЖМц30-1-1 (30% Ni, по 1% Fe и Mn). Дополнительное легирование железом и марганцем повышает коррозионную стойкость.

Нейзильбер – тройные (5...35% Ni, 13...45% Zn) и более сложные сплавы меди. Легирование цинком повышает их прочность по сравнению с мельхиорами. Они имеют красивый серебристый цвет, хорошую технологическую пластичность (холодную и горячую), не окисляются на воздухе, в растворах солей и органических кислот. Эти сплавы применяются для изготовления монет, деталей точной механики, работающих в агрессивных средах, изделий ширпотреба (ложки, вилки) и т.д.

Куниаль – тройные (Cu-Ni-Al) сплавы меди, отличаются коррозионной стойкостью, высокими механическими и упругими свойствами. Куниали могут значительно упрочняться термической обработкой: закалка с 900... 1000°С с последующим отпуском при 500...600°С приводит к распаду твердого раствора с выделением высокодисперсных фаз типа NiAl и NiAb. Применяются куниали для изготовления прутков повышенной прочности, полос для пружин.

Манганин имеет высокую технологическую пластичность, малую термоэлектродвижущую силу в контакте с медью и малый температурный коэффициент электросопротивления; прекрасный материал для изготовления проволоки для реостатов, точных электроизмерительных приборов.

 

Лекция 20. Пластмассы

Понятие о полимерах, их классификация и свойства. Основу неметаллических материалов составляют высокомолекулярные соединения (полимеры) - сложные вещества с большой молекулярной массой. Молекулы полимеров, имеющие значительно большие размеры, чем молекулы веществ с небольшой молекулярной массой, называются макромолекулами.

Различают полимеры: природные (натуральный каучук, целлюлоза, белки, природные смолы); искусственные (полученные переработкой природных полимеров); синтетические (фенолоформальдегидные и карбамидные смолы, полиэтилен, полистирол, полиамиды, эпоксидные смолы и др.).

По составу полимеры подразделяются на органические (наиболее распространены из них смолы и каучуки), отличающиеся эластичностью и прочностью; элементоорганические (в составе основной цепи встречаются атомы неорганических элементов - Ti, Si, A1 и др., придающие полимерам теплостойкость); неорганические - силикатные стекла, слюда и др. (их основу составляют окислы кремния, алюминия, щелочных и щелочноземельных металлов).