Основные цветные металлы и сплавы
Цветные металлы в чистом виде применяют редко, лишь в отдельных специальных случаях. Это объясняется тем, что чистые металлы по своим механическим свойствам обычно не отвечают требованиям современной техники и не могут использоваться для изготовления деталей машин. Наибольшее распространение в промышленности получили четыре группы сплавов цветных металлов - алюминиевые, магниевые, титановые и медные. Сплавы цветных металлов широко применяют во всех областях машиностроения и приборостроения. Из них изготовляют детали различных летательных аппаратов, морских судов, приборов, радиоэлектронных устройств, реакторов и т.д. Сплавы цветных металлов подразделяют на литейные, предназначенные для изготовления отливок, и деформируемые, предназначенные для изготовления изделий обработкой давлением. Деформируемые сплавы поставляют в виде катаных, кованых и прессованных прутков, а также полос и листов.
Алюминиевые сплавы имеют малую плотность (2,7 ... 2,8 г/см3) при сравнительно высоких механических свойствах. Алюминиевые деформируемые сплавы в соответствии с их свойствами делят на две группы.
К первой группе относят: технический алюминий марок АД1, АД; сплав системы алюминий - марганец AMг (1,3 % Мп); сплав системы алюминий - магний AMг1 (1 % Mg); сплавы системы алюминий - магний - марганец АМг2, АМг3, АМг4 и АМг5 и АМr6 (2,2 ... 6,3 % Mg, 0,4 ... 0,65 % Мn) . Сплавы этой группы обладают высокими технологическими свойствами, пластичны (относительное удлинение 5 - до 23 %), хорошо обрабатываются давлением, легко свариваются, устойчивы против коррозии.
Для повышения прочностных характеристик их дополнительно упрочняют холодной деформацией.
Ко второй группе относят сплавы систем: алюминий - медь - магний (Д1,Д16); алюминий - магний - кремний (АВ); алюминий - медь - магний (ВД17, Д19, В65) ; алюминий - медь-магний -железо - никель - кремний (АК4, АК4-1); алюминий - медь - магний - марганец - кремний (АК6, АК8); алюминий - цинк - магний - медь (В93, В95, В96); алюминий - медь - марганец (Д20, Д21). Сплавы этой группы отличаются повышенной прочностью (ств - до 650 МПа), имеют удовлетворительные технологические свойства и применяются для изготовления штамповок и поковок деталей, воспринимающих повышенные нагрузки.
Магниевые сплавы, обладая достаточной прочностью, имеют малую плотность (1,78 . . . 1,80 г/см3), отличаются высокой химической стойкостью к щелочам, бензину и хорошо обрабатываются режущим инструментом. В состав магниевых сплавов входят марганец, алюминий, цинк, церий и др. Деформируемые магниевые сплавы делят на четыре группы. Сплавы первых трех групп различаются по прочности.
К первой группе относят сплав МА1 невысокой прочности (σв - до 230 МПа). При горячей обработке давлением он имеет высокую пластичность и применяется для получения штампованных заготовок деталей, не несущих больших нагрузок и работающих при температурах до 150 °С.
Ко второй группе относят сплавы МА2 и МА8 средней прочности (σв - до 260 МПа). Они имеют хорошую пластичность и применяются для получения штампованных заготовок деталей средней прочности и сложной формы, работающих при температурах до 250 °С.
К третьей группе относят сплавы МА2-1 и МА5 высокой прочности (σв - до 340 МПа), обладающие удовлетворительной пластичностью. Ковкой эти сплавы не обрабатывают. Их применяют для изготовления штампованных заготовок тяжелонагруженных деталей, работающих при температурах до 200 °С.
К четвертой группе относят жаропрочный сплав МА11 (σв - до 250 МПа) с удовлетворительной пластичностью. Рабочая температура изготовляемых из него деталей составляет 200 ... 400 °С.
Титановые сплавы называют металлом будущего. Имея плотность, почти в 2 раза меньшую, чем у стали (4,5 г/см3), титановые сплавы по прочности не уступают многим легированным сталям. Кроме того, они не боятся низких и высоких температур, имеют высокую стойкость против коррозии, а также агрессивных сред, таких, как горячая азотная кислота и др. Высокие прочностные свойства титановых сплавов при температурах 550 . . . 600 °С делают их незаменимыми в самолето- и ракетостроении. Большинство титановых сплавов подвергают прокатке, ковке, штамповке. Однако их обработка требует особых приемов, точной температуры нагрева и др. Титановые сплавы, как и магниевые, подразделяют на четыре группы.
К первой группе относят сплавы малой прочности (σв ≤ 600 МПа): технический титан ВТ1-0 и ВТ1-00, а также низколегированный сплав ОТ4-1. Из них изготовляют детали сложной конфигурации, не испытывающие при работе больших нагрузок.
Ко второй группе относят сплавы средней прочности (σв = 600 . . . 1000 МПа) ВТ5, ВТ5-1, ВТ6 и ОТ4 с удовлетворительной технологичностью.
К третьей группе относят высокопрочные сплавы (σв ≥ 1000 МПа) ВТ14, ВТ16 и ВТ20. Их повышенная прочность достигается в результате соответствующей термической обработки.
Четвертую группу составляют жаропрочные сплавы ВТЗ-1, ВТ9 и ВТ18.
Медные сплавы отличаются низким коэффициентом трения, высокой стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред, хорошими тепло- и электропроводностью. Указанные свойства являются достоинствами этих сплавов. В зависимости от компонентов, входящих в их состав, медные сплавы делят на две группы - латуни и бронзы.
Латуни по составу бывают простыми и сложными. Простые деформируемые латуни представляют собой сплавы меди с цинком (Л96, Л90, Л85, Л80, Л70, Л68, Л63, Л60) . Буква Л означает латунь, цифра - содержание меди (остальное - цинк). Так, Л90 - латунь с содержанием 90 % меди и 10 % цинка. Цинк является легирующей добавкой, повышающей прочность, твердость и пластичность латуни. Вследствие этого латуни отличаются технологичностью, хорошо деформируются при обработке давлением как в холодном, так и в горячем состоянии, легко обрабатываются резанием. В кузнечном производстве обрабатывают также сложные латуни со специальными свойствами, содержащие кроме меди и цинка добавки свинца, марганца, никеля, алюминия и др.
Деформируемые бронзы делят на оловянистые, которые содержат некоторое количество олова и других элементов, и безоловянистые. Примером деформируемой оловянистой бронзы является бронза марки БрОЦ4-3: Бр - бронза; О - олово; Ц - цинк; 4 - содержание олова, %;3 - содержание цинка, %; остальное - медь. Безоловянистые бронзы БрАЖ9-4 и БрАЖН10-4-4 широко используют в кузнечных цехах - они хорошо куются и штампуются. Бронза БрАЖ9-4 имеет следующий состав: алюминий - 9 %; железо - 4 %; медь - 87 %. Бронза БрАЖШ 0-4-4 кроме 10 % алюминия и 4 % железа содержит 4 % никеля (остальное - медь).
