Деформируемые сплавы

Эти сплавы поставляют в виде горячекатаных прутков, полос, профилей, а также поковок и штамповок.

Магниевые сплавы, имеющие гексагональную решетку, при низких температурах малопластичны, так как сдвиг происходит только по плоскостям базиса. При нагреве появляются дополнительные плоскости скольжения и пластичность возрастает. Обработку давлением ведут при повышенных температурах - прессование при 340-440°С, а прокатку в интервале температур от 340-440°С (начало) до 225-250°С (конец). Штамповку проводят в интервале 480-280°С.

Сплав МА1 обладает высокой технологической пластичностью, хорошей свариваемостью и коррозионной стойкостью. По механическим свойствам он относится к сплавам низкой прочности. Введение в сплав Al-Mn 0,2% Се (МА8) измельчает зерно, повышает механические свойства и улучшает деформацию в холодном состоянии.

Сплав МА2-1, относящийся к системе Mg-Al-Zn, обладает достаточно высокими механическими свойствами, хорошей технологической пластичностью и свариваемостью. Однако он склонен к коррозии под напряжением. Сплав МА2-1 поддается всем видам листовой штамповки и легко прокатывается.

Сплав МА14 характеризуется повышенными механическими свойствами. Он жаропрочен до 250°С и не склонен к коррозии под напряжением.

К недостаткам сплава относятся склонность к образованию трещин при прокатке и плохая свариваемость.

Вследствие высокой удельной прочности магниевые сплавы нашли применение в авиастроении (колеса и вилки шасси, передние кромки крыльев, различные рычаги, корпуса приборов, фонари и двери кабин и т. д.), в ракетной технике (корпуса ракет, обтекатели, топливные и кислородные баки,), в автостроении (картеры двигателей, коробки передач и другие.), электротехнике и радиотехнике (корпуса приборов, телевизоров и т. д.).

Из-за малой устойчивости против коррозии изделия из магниевых сплавов оксидируют. На оксидированную поверхность наносят лакокрасочные покрытия.

БЕРИЛЛИЙ.

Бериллий — металл сероватого цвета. Температура плавления его 1294°С. Известны две полиморфные модификации бериллия: до 1250°С существует Ве с гексагональной решеткой (а = 2,2855 А, с= 3,5840 А), а при более высокой температуре Ве с объемно-центрированной кубической решеткой (а = 2,548 А). Плотность Be 1,845 г/см³.

Заготовки из бериллия получают металлокерамическим способом с последующей пластической деформацией.

Размеры атома бериллия малы (атомный диаметр 2,26 А), поэтому атомы примесей сильно искажают решетку и охрупчивают его. Чем мельче зерно бериллия, определяемое крупностью исходного порошка, тем выше его прочность и пластичность. Чем меньше примесей содержит бериллий, тем выше его пластичность. Даже металл с 99,9% Be хрупок.

В деформированных полуфабрикатах бериллия развивается сильная текстура деформации, вызывающая резкую анизотропию свойств.

Для снятия наклепа проводят рекристаллизационный отжиг при 650- 750°С. Прочность после отжига снижается, а пластичность по сравнению с бериллием после теплой деформации повышается. Анизотропия свойств после отжига сохраняется. Рекристаллизованный бериллий часто имеет сильно развитую разнозернистость.

Большинство элементов крайне ограниченно растворимы в бериллии в твердом состоянии. Поэтому получение сплавов на его основе затруднено.

Благодаря высокой проницаемости для рентгеновских лучей из бериллия изготавливают окна рентгеновских трубок. Малое эффективное сечение захвата тепловых нейтронов в сочетании с небольшой атомной массой делают бериллий одним из лучших материалов для замедлителей и отражателей тепловых нейтронов атомных реакторов и оболочек тепловыделяющих элементов. Бериллий наиболее целесообразно использовать в малых реакторах для морских судов, самолетов и ракет.

Бериллий перспективен как конструкционный материал в авиации и ракетной технике. Высокий модуль упругости позволяет использовать бериллий для сверхзвуковых самолетов и управляемых снарядов.

Тема 11. МЕДЬ И СПЛАВЫ НА ЕЕ ОСНОВЕ.

Медь.

Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку с периодом 3,608 А. Температура плавления 1083°С. Плотность 8,94 г/см³. Прочность меди невелика, но она имеет высокую пластичность. На воздухе при наличии влаги и углекислого газа медь медленно окисляется, покрываясь пленкой зеленого цвета, которая является щелочным карбонатом меди. Эта пленка защищает медь от дальнейшей коррозии.

       Медь принято считать эталоном электрической проводимости и теплопроводности по сравнению с другими металлами. Характеристики этих свойств меди принимают за 100%, в то время как у алюминия, магния и железа они составляют соответственно 60, 40 и 17% от соответствующих свойств меди. Механические свойства меди в литом состоянии: s_В=160МПа, s_0,2=35МПа, d=25%. Из-за низких значений предела текучести и высокой стоимости чистая медь как конструкционный материал не применяется. Около половины производимой меди используется в электро- и радиотехнике.

       Для проводов применяют электролитическую медь марок М3, содержащую 99,5% Cu, М2 – 99,7% Cu, М1 – 99,0% Cu, М0 – 99,95% Cu, М00 – 99,99% Cu (ГОСТ 859-2001).

       Соединение деталей из меди и ее сплавов часто выполняют посредством твердой и мягкой пайки. Твердые припои изготавливают на основе меди и цинка с добавкой серебра; их температура плавления составляет 600-1000^оС. Мягкие припои изготавливают из сплавов олова со свинцом (Т_пл.=200-300^оС).

       Сплавы меди устойчивы против коррозии, обладают хорошими антифрикционными, технологическими и механическими свойствами и широко используются в качестве конструкционных материалов. По технологическим характеристикам различают деформируемые и литейные медные сплавы, по химическому составу их делят на латуни и бронзы. Латуни представляют собой сплавы меди с цинком, а бронзы – сплавы меди с другими элементами.

       Медные сплавы обозначают начальной буквой сплава Л – латунь или Бр – бронза, после чего следуют первые буквы основных элементов, образующих сплав: О – олово, Ц – цинк, Мц – марганец, А – алюминий, Ж – железо, Ф - фосфор, Б – бериллий, Х – хром, Н – никель и т.д., а после них цифры, указывающие содержание легирующих элементов в процентах. В деформируемых латунях не указывается содержание цинка, а в деформируемых бронзах – содержание меди, их концентрации определяются по разности. Например, ЛЖМц-59-1-1 – латунь, содержащая, %: 59 Cu, 1 Fe, 1 Mn и остальное – цинк или БрОФ6,5-0,15 – бронза: 6,5 Sn, 0,15Р, остальное медь.

       Порядок цифр в обозначениях марок деформируемых и литейных сплавов различен. В марках деформируемых латуней и бронз цифры, отделенные друг от друга дефисом, ставятся в конце обозначения и расположены в той же последовательности, что и буквы, например, ЛА60-1-1 или БрОЦ4-3.

       В литейных латунях и бронзах содержание всех компонентов сплавов в процентах, в том числе содержание цинка, приведены сразу же после обозначающих их букв. Содержание меди в литейных сплавах определяется по разности от 100%. Например, ЛЦ16К4 – литейная латунь, содержащая 16% Zn, 4% Si, остальное медь; БрО5Ц5С5 – литейная бронза, содержащая 5% Sn, 5% Zn, 5% Pb, остальное медь.