Тема 2.4 Сплавы цветных металлов

Студент должен:

Знать: медные сплавы: общую характеристику и классификацию, латуни, бронзы ;сплавы на основе алюминия: свойства, классификацию, маркировку, применение; сплавы на основе магния: свойства; структуру и свойства титановых сплавов; особенности термической обработки титановых сплавов; маркировку и свойства промышленных титановых сплавов; структуру и свойства бериллиевых сплавов.

Уметь: проводить отбор материалов с малой плотностью, в зависимости от предъявления требований.

Сплавы на основе меди: свойства меди, общая характеристика и классификация медных сплавов. Сплавы на основе алюминия: свойства алюминия; общая характеристика и классификация алюминиевых сплавов. Сплавы на основе магния: свойства магния: общая характеристика и классификация магниевых сплавов. Особенности алюминиевых и магниевых сплавов. Титан и сплавы на его основе; свойства титана, общая характеристика и классификация титановых сплавов; особенности обработки. Бериллий и сплавы на его основе; общая характеристика , классификация, применение бериллиевых сплавов; особенности обработки.

Лабораторная работа№4.

Литература: 3,с.162…180; 4,с.380…392; 7,с.128…132.

Методические указания

Изучение медных сплавов начните с латуней. Нужно знать, что латуни термической обработкой практически не упрочняются. Однофазовые латуни можно упрочнить наклепом (нагартовой). Наклепанные латуни склонны к растрескиванию при пониженных температурах. Поэтому, если детали должны работать при пониженных температурах, после наклепа латуни подвергаются низкотемпературному отжигу при 200-250°C . После такого отжига механические свойства практически не меняются, уменьшаются только внутренние напряжения, что предупреждает образование трещин.

Изучение бронз начните с оловянной бронзы. Прежде всего, разберите влияние олово на структуру и свойства бронзы, а затем влияние дополнительных элементов, которые входят в оловянную бронзу (фосфор, свинец и др.). В зависимости от содержания олова и других элементов оловянные бронзы имеют различные свойства и применение, рассмотрите их с этой точки зрения. Затем разберите свойства и применение бронз, не содержащих олова. Особое внимание обратите на берилливую бронзу, которая обладает редким сочетанием свойств: высокая прочность и твердость (они приближаются к твердости и прочности закаленных конструкционных сталей) при хорошей сопротивлении коррозии. Запомните, что бериллиевая бронза приобретает прочность и твердость не сразу после закалки, а при последующем отпуске.

Нужно обязательно знать маркировку латуней и бронз. Выпишите в конспект несколько марок латуней и бронз, укажите их состав, свойства и область их применения.

Алюминевые сплавы делят на две большие группы: деформируемые и литейные. При изучении деформируемых сплавов главное внимание обратите на сплавы алюминия с медью, упрочняемые термической обработкой, которые называются дюралюминами. Для этого прежде всего разберите диаграмму состояния алюминий-медь(повторите диаграмму с ограниченной растворимостью в твердом состоянии), а затем переходите к изучению процессов , протекающих при закалке и старении дюралюминов. У алюминиевых сплавов твердость и прочность также повышаются не сразу после закалки, а при последующем строении в результате распада пересыщенного твердого раствора, полученного при закалке. Запишите, как влияет температура старения на свойств дюралюминов. Изучая литейные сплавы, уясните сущность модифицирования. Принципиальное отличие модифицирования от легирования заключается в том, что при легировании изменяется химический состав сплава, а при модифицировании меняется только кристаллографическое строение, химический состав практически не меняется. Термической обработкой можно упрочнять только те силумины, в состав которых входит медь и магний, т.е. такие элементы, которые образуют с алюминием или кремнием твердые растворы ограниченной растворимости. Литейные сплавы подвергаются только искусственному строению, так как у них более грубая структура. Прочность после термической обработки у них меньше ,чем у деформируемых сплавов.

Нужно знать маркировку алюминиевых сплавов. Выпишите в конспект несколько марок алюминиевых деформируемых и литейных сплавов, укажите их свойства и область применения. Запомните, что в отличие от железных и медных сплавов маркировка легких сплавов(алюминиевых, магниевых, титановых) не раскрывает их состав.

Обратите внимание на достоинства, недостатки и область применения магниевых сплавов, а также на технику безопасности при их обработке. Магниевые сплавы преимущественно применяются литейные, они подвергаются закалке и искусственному строению, но старение иногда не доводят до конца, так как при старении столько повышается прочность , сколько падает пластичность. Магниевые сплавы относятся к ультролегким, но применение их ограничено вследствие маленькой удельной прочности, низких технологических свойств и ряда других недостатков.

Титановые сплавы находят все большее применение в современной технике благодаря высоким механическим и технологическим свойствам, хорошей сопротивляемости коррозии и малой плотности. В зависимости от легирующих элементов титановые сплавы могут быть однофазные и двухфазные. Однофазные сплавы, как всегда, упрочняются только обработкой давлением(наклепом), двухфазные- термическое обработкой. Они, как и алюминиевые, приобретают прочность не сразу после закалки, а при последующем отпуске. Меняя температуру отпуска, можно в широких пределах изменять их свойства. Титановые сплавы подвергаются и химико- термической обработке. О титановых сплавах говорят: легкие, как алюминий, и прочные, как сталь. Чаще всего их применяют для деталей, которые раньше изготовлялись из дюралюминия или из нержавеющих хромоникелевых сплавов. Титановые сплавы примерно в 2,5 раза прочнее дюралюминия, плотность их больше примерно в1,6 раза, поэтому применение титановых сплавов вместо алюминиевых на нагруженные детали позволяет уменьшить габариты и массу конструкции. Прочность и жаропрочность титановых сплавов близка к стали, поэтому, заменяя нержавеющие хромоникелевые стали титановыми, получают большой выигрыш сплавов, укажите их свойства и область применения. Выпишите в конспект несколько марок бериллиевых и титановых сплавов, укажите их свойства и область применения.

Вопросы для самоконтроля.

1. В чем недостаток нагартованных латуней?

2. Как маркируются латуни по бронзы по ГОСТ?

3. Как влияет олово на свойства оловянной бронзы?

4. Расшифруйте бронзу БрКМц3-1. Укажите ее свойства и область применения.

5. Какими свойствами обладает бериллиевая бронза?

7. Какими свойствами обладают алюминиевые сплавы типа АМц и АМг?

8. Как маркируются дюралюмины?

9. Какой термической обработке подвергаются алюминиевые сплавы?

10.Почему при старении повышается прочность дюралюминов?

11.В чем особенности термической обработки магниевых сплавов?

12. Какие сплавы называются латунями?

13.Основные свойства титановых сплавов ?

14.Какой термической обработке подвергаются титановые сплавы ?

15.Почему детали из титановых сплавов получаются легче алюминиевых?

16.Приведите марки бериллиевых сплавов; особенности обработки.