Кремнистые бронзы выпускаются в виде лент, полос, прутков, проволоки. Для фасонных отливок они применяются редко. Их используют вместо более дорогих оловянистых бронз при изготовлении антифрикционных деталей (БрКН1-3, БрКМц3-1), а также для замены бериллиевых бронз при производстве пружин, мембран и других деталей приборов, работающих в пресной и морской воде.

Другие сплавы меди. Сплав нейзильбер (новое серебро) до 60%

Сu, 13–45% Ni, до 20% Zn. Обладает высокой коррозионной стойкостью, имеет красивый декоративный вид. При повышении содержания никеля имеет зеленоватый или синеватый отлив.

Выпускается марки МНЦ15-20, содержащей Ni ≈15%; Zn ≈ 20%; представляет собой однофазный сплав (твердый раствор Ni и Zn в Сu); применяется в электротехнике, медицинской промышленности, для приборовточноймеханики, изготовлениямонет, производствапосеребренной посудыихудожественныхизделий, ранееназываемыхмельхиоровыми.

Мельхиор – сплав Сu главным образом с 5–30% Ni (твердый раствор). Имеет серебристый цвет, обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосфере, морской среде.

Маркировка – МНЖМц30-0,8-1, содержит 30% Ni; 0,8% Fe; 1% Mn, используется для морского судостроения.

МН19 – 19% Ni, используют для изготовления чеканной посуды.

Никель и его сплавы

Никель – серебристо-белый, ковкий и пластичный металл, температура плавления 1453°С, плотность 8,91 г/см3 (20°С). Атомный радиус 1,24 Å. Никель образует две модификации: α-Ni с гексагональной решеткой (а = 2,65 Å, с = 4,32 Å, ниже 250°С) и β-Ni с гранецентрированной кубической решеткой (а = 3,5236 Å, при 0°С). Переход α→β происходит при нагревании до 250–300°С. Никель теряет ферромагнитные свойства при 358°С (точка Кюри).

Из никеля можно приготовить тончайшие листы и трубки. Предел прочности при растяжении 40–50 кгс/мм2, предел упругости 8 кгс/мм2, предел текучести 12 кгс/мм2. Относительное удлинение 40%, относительное сужение 70%. Твердость по Бринеллю 60–80 кгс/мм2.

Никель применяется в виде сплавов и как антикоррозионное покрытие.

Сплавы никеля делятся на три группы: жаропрочные сплавы (нимоник, инконель, хастеллой), магнитные сплавы (пермаллои) и сплавы с особыми физико-химическими свойствами (монель-металл, инвар).

96

Хастеллои – сплавы Ni – Mo, представляющие собой твердые растворы.

«Хастеллой С» – ХН65МВ, содержит 65% Ni; 16% Mo; 15% Cr; 4% Fe, применяется в кислых средах.

Нихромы – сплавы Ni – Cr, включающие до 35% Cr (твердый раствор), обладают высокой коррозионной стойкостью, пластичностью (до 20% Cr), жаростойкостью.

Нимоник – Ni, легированный Сr, Ti, Al, Co. Выдерживает высокие нагрузки при высоких температурах. Применяется в авиатехнике.

Инконель – Ni, легированный 15% Сr; до 9% Fe + Ti, Al, Мo. Облада-

ет высокой прочностью и сопротивлением ползучести при высоких температурах. Применяетсявхимическойпромышленности, авиатехнике.

Монель-металл – сплав Ni – Cu, легированный Fe, Mn и другими элементами. Обладает высокой коррозионной стойкостью и механической прочностью, используется в химической, текстильной и медицинской промышленности.

Монель-металл НМЖМц28-2,5-1,5 содержит 27–29% Cu; 2–3% Fe; 1,5% Mn, остальное – Ni, применяется для деталей и аппаратов химической, текстильной, медицинской промышленности.

Инвар – 36% Ni; 64% Fe, сплав с низким коэффициентом термического расширения. Применяется для деталей измерительной техники и контрольных приборов.

Пермаллои:

–низконикелевые 40–50% Ni и Fe;

–высоконикелевые 70–80% Ni и Fe.

Обладают высокой магнитной проницаемостью, применяются в радиотехнике.

Цинк и его сплавы

Цинк – синевато-белый блестящий металл средней твердости, имеет низкую температуру плавления (419°С). Плотность 7,14 г/см3 (20°С). Кристаллическая решетка тетрагональная, аллотропических превращений не имеет. Атомный радиус 1,37 Å. Твердость цинка по Бринеллю 40–50 кгс/мм2. Модуль упругости 8 000–10 000 кгс/мм2, предел прочности при растяжении 200–250 МПа, относительное удлинение 40–50%, предел текучести 75 МПа.

В зависимости от чистоты различают марки – ЦВ (99,99% Zn); Ц0 (99,96%); Ц1; Ц2; Ц3; Ц4 (97,5%).

97

Половина производимого цинка расходуется на защиту стали от коррозии.

Применяются цинковые сплавы для вкладышей подшипников, в полиграфической промышленности – типографские сплавы.

Цинковые сплавы с Al, Cu, Mg характеризуются невысокой температурой плавления, легко обрабатываются давлением, резанием, свариваются и паяются.

Сплавы Zn с 3,5–4,5% Al; 0,6–1,2% Cu; 0,02–0,06% Mg использу-

ются для деталей, отливаемых под давлением, в атомной промышленности, для бытовых изделий, в электромашиностроении.

Сплавы Zn с 8–11% Al; 1–2% Cu; 0,03–0,06% Mg являются анти-

фрикционными сплавами для подшипников.

Сплавы Zn с 22% Al; до 1% Cu; до 0,1% Mg используются для изделий сложной формы, получаемых пневмоформовкой.

Наиболее прочные сплавы – тройные Al, Cu, Zn.

ЦАМ 4-1 – 3,5–4,5% Al; 0,75–1,25% Сu, 0,03–0,08% Mn.

Магний и его сплавы

Магний – щелочноземельный металл с плотностью 1,7 г/см3; температурой плавления 651°С, аллотропических модификаций нет, кристаллическое вещество с гексагональной решеткой. Атомный радиус 1,6 Å. Магний – сравнительно мягкий и пластичный металл. Предел прочности 20 кгс/мм2, относительное удлинение 11,5%, твердость по Бринеллю 36 кгс/мм2.

Важнейшая область применения металлического магния – производство сплавов на его основе, которые являются самым легким конструкционным материалом. Вследствие высокой химической активности магния выбор металлов, пригодных для легирования магниевых сплавов, сравнительно невелик.

Сплавы магния делятся:

–на литейные (МЛ);

–деформируемые (МА).

Сплавы магния пригодны для работы при криогенных, нормальных и повышенных температурах. Имеют малую плотность, высокую удельную прочность, способны поглощать энергию удара. Применяются в промышленности, для снижения массы изделий и повышения их жесткости. Их недостаток и ограниченность в применении связан с пониженной коррозионной стойкостью в некоторых средах.

98

Титан и его сплавы

Титан – серебристо-белый металл с плотностью 4,5 г/см3; температурой плавления 1672°С. Обладает высокой пластичностью, прочностью и высокой коррозионной стойкостью, стоек в пресной и морской воде, во влажном хлоре, в разбавленной Н2SO4. Высокая коррозионная стойкость в НNO3 обеспечивается оксидной пленкой TiO2. Благодаря своим свойствам Ti находит широкое применение в авиации, ракетостроении, в гальванотехнике.

Титан образует две аллотропические модификации: α-Ti (существует при температурах ниже 882°С, имеет гексагональную плотноупакован-

ную решетку с периодами а = 2,9503 ± 0,0004 Å, с= 4,8631 ± 0,0004 Å),

β-Ti (устойчив при температурах выше 882°С, имеет кубическую объем- но-центрированную решетку с периодом а = 3,283 ± 0,003 Å). Атомный радиус 1,46 Å. Предел прочности 25,6 кгс/мм2, относительное удлинение 72%, твердостьпоБринеллюменее100 кгс/мм2 (100 НВ).

Титан входит в первую десятку самых распространенных элементов на земле. По распространенности среди металлов он занимает 4-е место после Al, Fe и Mg.

Марки технического титана: ВТ1-0 – 0,18% Fe; 0,10% Si; 0,07% С; 0,12% О; 0,01% Н, остальное Ti; ВТ1-00 – 0,12% Fe; 0,08% Si; 0,05% С; 0,1% О; 0,008% Н, остальное Ti.

Наибольшее применение находят сплавы Ti с Al, Mo, V, Mn, Cr, Zr, Nb. Например, сплав Ti – Mo (33%) обладает самой высокой коррозионной стойкостью среди сплавов Ti, он стоек в концентрированных HCl и Н2SO4. Сплавы титана – самые совершенные материалы, которыми располагает современная техника. Они превосходят все другие распространенные материалы по такому важному показателю, как удельная прочность (прочность, приходящаяся на единицу массы).

К недостаткам титановых сплавов следует отнести низкие антифрикционные свойства, что требует применения покрытий и смазок трущихся поверхностей.

Титановые сплавы классифицируются по структуре, которую они получают после охлаждения на воздухе:

–α-сплавы: ВТ5, ВТ5-1, ОТ4-1, ОТ4, ВТ4, ВТ18 (7,2–8,2% Al; 0,2–1,0% Мо; 0,1% Si);

–α + β-сплавы: ВТ8, ВТ14, ВТ6 (5,5–7,0% Al; 4,2–6,0% V);

–β-сплавы: ВТ3-1, ВТ22, ВТ15 (2,3–3,6% Al; 6,8–8,0% Мо; 9,5– 11,0% Cr).

В последние годы разработаны высоколегированные сплавы Ti – Ni – «нитинолы», которые по составу представляют собой практически

99