1.10 Общие характеристики применяемыхв судостроении цветных металлов и сплавов [3].
Свариваемость любых металлов и сплавов, прежде всего, непосредственно зависит от их физико-химических свойств.
Поэтому при разработке оптимальных технологий сварки конструкций различными способами их следует учитывать в первую очередь.
В судостроении наибольшее применение находят такие цветные и химически активные металлы как медь, алюминий, титан и их сплавы.
λ – коэффициент теплопроводности,
αm – коэффициент линейного расширения.
Медь принадлежит к группе тяжелых металлов, алюминий - легких, титан - химически активных. Все эти металлы достаточно технологичны. Из них и их сплавов изготавливают различные полуфабрикаты (листы, профили, прутки, ленту и т. д.).
Медь - немагнитный металл, механические свойства которого в значительной степени зависят от чистоты и предшествующей пластической обработки. Чистая медь чрезвычайно пластична, обладает хорошей теплопроводностью и высокой электропроводимостью, коррозионно-стойка в пресной и морской воде. Находит широкое применение в электротехнической промышленности, химическом машиностроении, изделиях, работающих в условиях глубокого холода. В судостроении применяется для различного рода трубопроводов, в первую очередь для трубопроводов забортной воды.
Медь кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке. Полиморфизмом медь не обладает.
Основными типами сплавов на основе меди являются латуни и бронзы.
Латуни – это сплавы меди с цинком. Латуни кроме основного компонента цинка могут содержать железо, алюминий кремний и др. Марки латуней: Л60, Л63, ЛА77-2, ЛАЖ60-1-1 и т.д.
Бронзы – это сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием и другими металлами. Марки бронз: БрОФ6,5-0,4, БрА9Ж4Н4, БрКМц3-1 и т.д.
В судостроении широко применяется медь марки М3Р, а также медноникележелезистый сплав МНЖ5-1.
Алюминий - легкий, хорошо тепло- и электропроводный металл, обладает высокими пластическими свойствами, немагнитен. Обладая высокой химической активностью, легко образует окисную пленку Al2O3, плотно сцепленную с поверхностью металла. Благодаря защитному действию окисной пленки металл обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и средах, которые эту пленку не разрушают, в том числе и в морской воде.
Чистый алюминий применяется в электротехнической промышленности, а его более прочные сплавы - в разнообразных авиа- и космических конструкциях, в автомобильной, строительной промышленности. В судостроении - для изготовления надстроек, корпусов судов с динамическими способами поддержания, катеров и яхт.
Титан - химически активный металл при высокой температуре, особенно в расплавленном состоянии. Теплопроводность у него значительно меньше, чем у меди и алюминия. Немагнитен, обладает весьма высокой коррозионной стойкостью во многих средах, в том числе и в морской воде, что объясняется образованием на его поверхности плотной защитной окисной пленки TiO2.
Чистый титан весьма пластичен при относительно невысокой прочности. Имеет две кристаллические модификации α и β:
α – гексагональная плотноупакованная,
β – объемно-центрированная кубическая.
При легировании такими элементами как алюминий, ванадий, марганец, цирконий, железо, олово и др. прочность сплавов может достигать весьма высоких значений.
Широкое применение имеют α-сплавы титана, которые наряду с высокой прочностью хорошо поддаются всем видам технологической обработки. Из многих марок титановых сплавов изготовляются листы, профильный прокат, прутки, полосы, трубы, проволока.
Титан находит широкое применение в химическом машиностроении, авиа-, ракето-, приборостроении, металлургической и пищевой промышленности.
В судостроении применяется для изготовления трубопроводов, теплообменных аппаратов. Есть примеры применения сплавов титана в качестве конструкционного корпусного материала для атомных подводных лодок.