1.8. Цветные металлы: алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы, латуни, бронзы.

К цветным относят все металлы и сплавы, кроме железа и его «производных»— сталь и чугун, которые составляют группу металлов черных. Такое название металлы получили благодаря цвету некоторых представителей этой группы. Добыча цветного металла – занятие дорогостоящее, поскольку встречаются они гораздо реже черных. Однако добывать их не перестают, т.к. их уникальные свойства в природе больше нигде не встречаются. При смешивании цветных металлов получают сплавы, свойства которых значительно лучше, чем самих металлов.

Все цветные металлы можно разделить на следующие группы: тяжелые металлы, к которым относят цинк, свинец, медь, олово, никель; легкие – в эту группу входят титан, бериллий, кальций, алюминий и другие; благородные металлы – платина, золото, серебро; малые – сурьма, мышьяк, кобальт; тугоплавкие – ванадий, хром, цирконий, редкоземельные – скандий, гольмий, тулий, а также рассеянные и радиоактивные металлы.

Цветной металл в промышленности подвергают различным видам механической обработки, а также воздействуют на него давлением. Процессы, производимые над цветным металлом, включают ковку, штамповку, прессование, резание, прокатку, сварку, пайку. Цветной металл также обрабатывают термически, чтобы изменить химические, физические, механические свойства, что позволит использовать их сплавы в различных сферах.

Алюминий и его сплавы

Алюминий имеет огромное значение в промышленности из-за высокой пластичности, большой тепло и электропроводности, слабой коррозии, т.к. образующая на поверхности пленка Al2O3 защищает металл от окисления.

Все алюминиевые сплавы можно разделить на деформируемые (получают лист, трубы, профиль, паковки, штамповки) и литейные – для фасонного литья.

Сплав алюминия с медью называется дюралюминием (дюраль); сплав с кремнием – силумин – только литейный сплав.

Дюраль содержит от 2 до 4,5 Cu и, кроме того, он часто легируется Mg (~0.5%), Mn, Fe, Be, Si, Zn.

Высокопрочные сплавы Al – Zn – Mg – Cu (В93, В95, В96Ц) более прочны, чем дюралюминий, обладают лучшей коррозионной стойкостью. Алюминиевые сплавы часто применяются для изготовления поковок штамповок лопастей винта самолета, рам. Это сплавы АК1, АК6, АК8, АК4.

Жаропрочные алюминиевые сплавы системы Al – Cu – Mn (Д20, Д21) и Al – Cu – Mg – Fe – Ni (АК – 4 – 1) применяют для изготовления поршней, головок цилиндров, дисков, лопаток компрессоров и т.д., работающих при температурах до 300°С. Жаропрочность достигается за счет легирования Ni, Fe, Ti, (Д20, Д21, АК – 4 – 1).

Литейные алюминиевые сплавы применяются для изготовления литых заготовок. Это сплавы Al – Si (силумины), Al – Cu (дюрали), Al – Mg (Амг). К силуминам относятся сплавы Al – Si (AЛ – 2), Al – Si – Mg (АЛ – 4, АЛ – 9, АЛ – 34), которые упрочняются термообработкой. Силумины хорошо льются, обрабатываются резанием, свариваются, анодируются, пропитываются лаками.

Высокопрочные и жаропрочные литейные сплавы систем Аl – Cu – Mn (АЛ – 19), Al – Cu – Mn – Ni (АЛ – 33), Al – Si – Cu – Mg (АЛ – 3, АЛ – 5). Легированные Ti, Cr, Ni, Cl, Zn жаропрочны до 300°С, хорошо термообрабатываются. Из них изготавливают поршни, головки блока, цилиндров и т.п.

Коррозионностойкие литейные алюминиевые сплавы систем Al – Mg (АЛ8, АЛ27) и Al – Mg – Zn (АЛ24) хорошо льются и свариваются. Легирование Be, Ti, Zn вызывает изменение зерна. Они термообрабатываются.

Спеченный алюминиевый порошок (САП) получается прессованием (700 МПа) при температуре 500 – 600°С алюминиевой пудры. САП характеризуется высокой прочностью и жаропрочностью до 500°С.

Спеченные алюминиевые сплавы систем Al-Si-Ni (СОС 1), Al-Si-Fe (СОС 2) иногда легированные Mn,Cr, Zn, Ti, V закаливаются, стареют, жаропрочны до 350°С.

Композиционные алюминиевые сплавы армируются борными волокнами (АД1, АД33, ВКА – 1, ВКА – 2), стальной проволокой (КАС-1, КАС-1А) прочны, гнутся, обладают большой ударной вязкостью, жаропрочностью, усталостью, прочностью.