4.1.2. Бронзы
Бронзы - сплавы меди с оловом или другими металлами. В зависимости от основного легирующего элемента бронзы разделяются на оловянистые, алюминиевые, бериллиевые; в зависимости от применения - на деформируемые и литейные.
При маркировке деформируемых бронз на первом месте ставятся буквы Бр, затем буквы, указывающие, какие элементы, кроме меди, входят в состав сплава. После букв идут цифры, показавающие содержание компонентов в сплаве. Например, марка БрОФ10-1 означает, что в бронзу входит 10 % олова, 1 % фосфора, остальное – медь.
Маркировка литейных бронз также начинается с букв Бр, затем указываются буквенные обозначения легирующих элементов и ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, бронза БрО3Ц12С5 содержит 3 % олова, 12 % цинка, 5 % свинца, остальное – медь.
Структура оловянистых бронз состоит из однородного - твердого раствора или из двух фаз: - твердого раствора и эвтектоида ( + ) (рис.13).
Эвтектоид является хрупкой фазой, и поэтому оловянистые бронзы применяются только в литом виде. Наличие в литой бронзе включений твердого эвтектоида обуславливает высокую стойкость против истирания, поэтому бронза с содержанием олова более 10 % является высококачественным сплавом.
Рис. 13. Диаграмма состояния "медь - олово"
Алюминиевые бронзы БрАЗ, БрАЖН9-2, БрАЖН 1-4-4 содержат 5-10 % алюминия. Эти бронзы обладают высокой жидкотекучестью. При содержании алюминия до 10 % бронзы имеют однофазную структуру - твердого раствора, при более высоком содержании алюминия - двухфазную, состоящую из а - твердого раствора и эвтектоида ( + ), который образуется при распаде - фазы.
При охлаждении с критической скоростью - фаза превращается в игольчатую мартенситную структуру. Алюминиевые бронзы имеют высокие механические свойства и применяются для изготовления шестерен, втулок и мелких ответственных деталей.
4.2. Алюминиевые сплавы - литейные сплавы алюминия.
Алюминий – легкий металл с плотностью 2,7 г/см3 и температурой плавления 660oС. Имеет гранецентрированную кубическую решетку. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Химически активен, но образующаяся плотная пленка оксида алюминия Al2O3, предохраняет его от коррозии. Механические свойства: предел прочности 150 МПа, относительное удлинение 50 %, модуль упругости 7000 МПа.
Алюминий высокой чистоты маркируется А99 (99,999 % Al), А8, А7, А6, А5, А0 (содержание алюминия от 99,85 % до 99 %).
Технический алюминий хорошо сваривается, имеет высокую пластичность. Из него изготавливают строительные конструкции, малонагруженные детали машин, используют в качестве электротехнического материала для кабелей, проводов.
Принцип маркировки алюминиевых сплавов. В начале указывается тип сплава: Д – сплавы типа дюралюминов; А – технический алюминий; АК – ковкие алюминиевые сплавы; В – высокопрочные сплавы; АЛ – литейные сплавы.
Далее указывается условный номер сплава. За условным номером следует обозначение, характеризующее состояние сплава: М – мягкий (отожженный); Т – термически обработанный (закалка плюс старение); Н – нагартованный; П – полунагартованный
Методами порошковой металлургии изготовляют спеченные алюминиевые сплавы (САС) испеченные алюминиевые порошковые сплавы (САП).
Силумин - сплав алюминия с кремнием (5-14 %). Силумины обладают высокой жидкотекучестью, хорошей коррозионной стойкостью. Структура силуминовых сплавов - игольчатая эвтектика, состоящая из твердого раствора кремния в алюминие и кремние.
Модифицирование - введение малых количеств натрия или его солей перед разливкой - приводит к переводу заэвтектоидной игольчатой микроструктуры с игольчатыми включениями первичного кремния в доэвтектоидную с выделениями алюминия и мелкозернистой эвтектики. Модифицирование повышает прочность и пластичность сплавов. Наиболее применимы сплавы марок АЛ2, АЛ4, АЛ5, АЛ6, АЛ8, АЛ9, АЛ11, АЛ12.
Сплавы АЛ2 не упрочняются термической обработкой, сплавы АЛ4, АЛ9 упрочняются термической обработкой - закалкой с последующим старением.
Деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются на 2 группы:
неупрочняемые термической обработкой,
упрочняемые термической обработкой.
Сплавы, неупрочняемые термообработкой (АМц, АМг, АМгЗ, АМг5, АМг7), имеют структуру однородного твердого раствора. Это сплавы системы Аl - Мn (АМц), AI - Мg (АМг). Сплавы применяются в виде листов в нагартованном состоянии для деталей, штампуемых в холодном состоянии.
Сплавы, упрочняемые термообработкой - высокопрочные сплавы алюминия с медью, магнием, цинком и др. элементами типа дюралюмина марок Д1, Д16, Д20, В95; сплавы для деталей, изготовляемых горячей пластической деформацией, марок АК6, АК5, АК8; жаропрочные сплавы марок АК4, ВД17.
Микроструктура сплавов типа дюралюмина в отожженном состоянии - твердый раствор и вторичные включения интерметаллидных соединений. В закаленном состоянии структура состоит из алюминиевого твердого раствора и включения нерастворимых соединений железа. Закаленные сплавы типа дюралюмина подвергаются естественному старению при температуре 20°С 5-7 суток или искусственному старению при температуре 180-200 °С 18-20 часов.
Сплавы для поковок и штамповок типа АК6, АК8, АК5 подвергаются закалке с искусственным старением.