Түсті металдар және олардың қорытпалары.

Дәріс мақсаты: Түсті металдар мен олардың қорытпалары туралы түсінік қалыптастыру.

Негізгі сөздер: жез, қола, мыс, қорытпа, қысым, тотығу.

Дәріс жоспары:

1. Мыс қорытпалары.

2. Антифрикционды қорытпалары.

Түсті металдар мен олардың қорытпалары екі топқа бөлінеді:

1) түсті жеңіл металдар (А1, Мg, Nі) мен қорытпалары; 2) түсті ауыр металдар (Сu, Рb, Sb) мен олардың қорытпалары.

Мыс қорытпалары.

Мыс таза күйінде қызғылт-қызыл түсті, жылу және электр өткізгіштігі, су мен ылғалды ортада тотығуға қарсы тұруы жоғары, созымды, қысыммен жақсы өңделеді. Мыс тығыздығы j=8,94г/см², балқу температурасы t = 1083⁰С, беріктігі δ_в= 20 - 25кгс / мм², қаттылығы НВ=85-115.

Құрамындағы қоспа элементтер мөлшеріне қарай мыстың М0, М1, М2, М3, М4 түрлі маркалары болады. Мыс үшін висмут, қорғасын, күкірт, оттегі элементтері зиянды қоспа болып табылады. Электротехникада зиянды қоспалары аз мыстың М0, М1, М2 маркалы түрлері қолданылады. Мыстан жасалған сымдардың беріктігін арттыру үшін оған 1%-дай кадмий элементін қосады. Мыс машина жасау өндірісінде мырыш, қалайы, қорғасын алюминий, кремний, берилий т.б. элементтермен бірге қорытылып, қорытпа түрінде қолданылады.

Конструкциялық мыс қорытпалары ретінде жез, қалайы және арнайы қола қолданылады.

Жез (латунь) деп мыс пен мырыш (42% дейін) корытпасын айтады.

Жездерді жәй және арнайы деп боледі, жәй жез мыс псн мырыштан тұрады да, оны Л әрпімен белгілейді. Мысалы, Л68 құрамында 68% Сu болады. Арнайы жездерге мырыштағы оның басқа қасиеттерін жақсарту үшін никель, темір, алюминий және басқаларды қосады. Мысалы, ЛН65-5 қүрамында 65% - Сu, 5% - Nі, қалғаны мырыш, барлығы 100 % тең болуы керек.

МЕСТ 17711-93 бойынша өндірісте келесі марклы жәй жездер шығарылады: Л62, Л68, Л70, Л80, Л85, Л90, Л96. Олардан жұқа табақтар, таспалар (лента) және дайын өнімдер жасайды. Л80 маркалы жездің түсі алтынға ұқсайды, сондықтан олар зергерлік саласында қолданылады. Л70 маркалы жезде патронды (гильзалы) дейді, ол жақсы шатмпталынады, прокатталынады, пресстеледі.

Арнайы жездер былайша маркаланады ЛС59-1 (автоматты жез), құрамы 40% Zn және 1-2% Рb (қорғасын) тұрады. Өндірісте мына маркалы арнайы, жездер шығарылады: ЛС59-1, ЛС74-3, ЛС64-2, ЛС63-1, ЛС60-1, ЛО70-1, Л062-1, ЛО60-1, ЛА-77-2, ЛМЦ, ЛН65-5 жездер таспалар, құбырлар, сымдар, гайкалар, тісті дөңгелектер, сырғанау подшипниктері, астарлар, суда тотығуға төзімді және сұйыққа төзімді бөлшектер жасауға қолданылады. Жездің термиялық өңдеуіне 350-450⁰ С температурасындағы жұмсарту жағады.

ЛАН59-2-3 (59%,-Сu, 2%-А1, 3%-Nі қалғаны Zn)

ЛЖ Мn59-1-1 (59%-Сu, 1%-Ғе, 1%-Мn, қалғаны Zn).

Қола. Мыстың мырыштан басқа элементтермен қорытпасын қола (бронза) деп атайды. Қола легірлеуші элементтеріне байланысты қалайылы, алюминийді, кремнийлі, бериллилі, қорғасынды т.б. болады. Қоланың құю қасиеттері жақсы оның отыруы (шөгуі) болатқа қарағанда 2-3 есе кем. Қоланың көбінесе тотытуға төзімділігі, созымдылығы мен қысыммен өңделуі жақсы. Қола антифрикционды материал ретінде қолданылады. Қола маркалары «Бр» әріптерімен белгіленіп, одан соң легірлеуші элементтердің бас әріптерімен олардың мөлшерін анықтайтын сандар жазылады. Мысалы, Бр ОЦС8-4-3 (8%,-Sn, 4%-Zn, 3%-Рb және қалғаны мыс).

Қалайы қоласы атмосфера, теңіз суы, NаОН, NO₂СO₃ және басқа ерітінділердің әсеріне қарсы тұрады. НNO ₃ және НСl ерітінділеріне қарсы тұра алмайды. Бұл қоланың құю қасиеттері жақсы, жақсы дәнекерленіп пісіріледі, магнитсіз, сұйыққа төзімді. МЕСТ бойынша келесі маркалары шығарылады. Бр ОЦСН3-7-5-1, Бр ОЦСЗ-7-5 және басқалар.

Алюминий қоласы. Бұл қоланың технологиялық, механикалық касиеттері жақсы және құрамында қымбат қоспалар жоқ. Қалыпты жағдайда бұл қола құрамында 9-11% А1 болады. Егер қоладағы алюминий мөлшері 10%, асса, онда оны 900°С (1173°С) температурасында шынықтырады. Шынықтыру нәтижесінде қаттылығы артады, ал созымдылығы төмендейді. Бұл қолалардан тісті дөңгелектер, турбина бөлшектерін, токөткізгіш серіппелер, клапан ерлерін және басқа бөлшектер жасалады. Өндірісте МЕСТ бойынша келесі маркалары шығарылады: Бр АЖ-9-4; Бр АЖМЦ10-3-1,5; Бр АЖН10-4-4; Бр АЖН11-6-6. Кремний қоласының құю және созымды қасиеттері жақсы. Оның құрамында 1-3% Sі болады. Механикалық қаситтері бойынша ол қалайылы қолаға қарағанда жоғары. Оны 500°С дейін жұмыс істейтін бөлшектер жасауға пайдаланады. Ең көп тараған маркаларына Бр КН1-3 және Бр КМц 3-1 жатады. Бұл қола 850⁰-875⁰С температурасында суда шынықтырылады да, әрі қарай жұмсартылады. Кремний қоласынан төлкелер, серіппелер жасалады.

Бериллилі қоласының беріктігі жоғары, тотығуға төзімді, пісірілгіштігі жақсы. Бұл қола құрамында 2-25% Ве болады. Бр Б2 маркалы қоланы приборлар жасауға, жауапты серіппелер, мембраналар және басқа да серіппелі бөлшектер жасауға қолданады. 780°С температурасында шынықтырумен, 300⁰С температурасына 3 сағат аралығында ескіртуден кейін, қорытпа жақсы беріктенеді.

Алюминий қорытпалары.

Алюминий дегеніміз тотығуға төзімді, тығыздығы 2,7г/см тең созымды, аққыш-күміс түсті металл. Алюминийден таза күйінде әр түрлі ыдыс-аяқтар және басқа заттар жасалады. Машина жасауда қолданылатын алюминий қорытпалары деформацияланатын және құйылатын болып екіге бөлінеді.

Құйылатын алюминий қорытпаларын фасонды құйма алуға қолданады. Бұл қорытпалардың сұйық аққыштығы жақсы және отыруы (шөгуі) аз.

Құрамында 5%-14%-ға дейін кремний бар қорытпа силумин деп аталады. Оның құрылымы α- қатты ерітінді мен эвтектоидтан тұрады. (11,6% Sі). Силумин құрамында эвтектика көп болған сайын құю қасиеті жақсара түседі. Силуминдер Л2, АЛ әріптерімен және ретті сандармен маркаланады: АЛ2, АЛЗ, АЛ1З, АЛ19 және т.б. АЛ7, АЛ19 қорытпаларының механикалық қасиеттері жоғары және кесумен жақсы өңделеді, ал құю қасиеті нашар. Бұл қорытпалар ылғалда, атмоферада жұмыс істейтін құймалар алуға қолданылады. Олардың термиялық өңдеуі 430⁰ С температурасында 10-20 сағат аралығында майда шынықтырудан тұрады. АЛ1, АЛ20 поршень және цилиндр қалпақшаларын жасауға қолданылады. Поршеньдер 525⁰ С шынықтырылады да, сосын 290 С ескіртеді.

Деформацияланатын алюминий қорытпалары қолдануға шыбықтар, табақтар, сымдар, фольгалар және т.б. түрінде түседі. Бұл қорытпалар термиялық өңдеуге шынықтыру мен ескірту кіреді.

Термиялық өңдеумен беріктенбейтін қорытпалардың беріктігін магний мен марганец қосу арқылы арттырады. Алюминийдің магнимен қорытпасы Амг, ал марганецпен Амц деп белгіленеді. Құрамындағы марганец пен магний орташа проценттік мөлшері санмен кәрсетіледі. Мысалы, АМг3, АМц6. Легірленген магний қорытпа беріктігін 3 есе арттырса, легірленген марганец тотбасуға төзімділігін арттырады. Бұл қорытпалар құбырлар, азот және басқа қышқылдар құюға арналған астаулар жасауға қолданылады.

Термиялық өндеумен беріктенетін ең көп тараған қорытпаларға дюралюминий жатады. Дюралюминий деп, алюминийдің мыспен, марганецпен, магнимен қорытпасын айтады.

Дюралюминийге Д1, Д1П, Д16, Д18, Д19, Д19П маркалы қорытпалар жатады. Олардың беріктігін арттыру үшін 500⁰С температурасында суда шынықтыру және ескірту қажет. Сапасы жоғары дюралюминий маркасының аяғында А әрпі қосылады. Мысалы, Д16А.

Шыңдау қорытпаларына шыңдаумен, штамптаумен бөлшектер алынатын қорытпалар жатады. Бұл қорытпаларды АК әріптерімен және санмен маркалайды. Мысалы, АК1, АК5, АК6, АК8, мұндағы 1,5,6,8 сандары қорытпа нөмірін көрсетеді (МЕСТ 4784-74). 100⁰С жұмыс жағдайында АК1, АК5, АК6, АК8 маркалы қорытпалар, ал 300°С шамасында – АК3 және АК4 қорытпалары қолданылады. Термиялық өңдеуі 520⁰С суда шынықтыру мен 140⁰С жасанды ескіртуден тұрады.