Цветные металлы и их сплавы

Медь – тяжелый цветной металл, обладающий высокой пластичностью, коррозионной стойкостью, малым удельным электросопротивлением, высокой теплопроводностью, поэтому ее широко используют для изготовления электропроводов, деталей электрических машин и приборов, в химическом машиностроении.

Сплавы на медной основе. К этим сплавам относят бронзы – сплавы меди с оловом, алюминием, свинцом, применяемые для изготовления деталей, работающих на истирание, и обладающие антифрикционными свойствами, и латуни – сплавы меди с цинком.

Отметим, что антифрикционными называют материалы, обладающие низким коэффициентом трения при скольжении по сопряженной детали из другого материала и высокой износостойкостью. Лучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные бронзы, например Бр.ОФ 10-1. Однако их дефицитность и относительно высокая стоимость явились причиной создания оловянно-свинцовых и безоловянных бронз, например марок Бр.ОЦС 5-5-5, Бр.АЖ 9-4, Бр.АЖМц 9-4-3 и др. Буквы в этих марках бронзы обозначают: А – алюминий, Ж – железо, Мц – марганец, Н–никель, О – олово, С – свинец, Ц – цинк и др., а цифры – процентное содержание соответствующего компонента.

Бронзы служат для изготовления подшипников, гаек, венцов червячных колес и других деталей, работающих в трущихся парах.

Латуни отличаются сопротивляемостью коррозии, электропроводностью, хорошими линейными качествами и обрабатываемостью давлением и резанием. Применяют латуни для изготовления арматуры, в электроприборах и машинах, для проволочных сеток фильтров и т.д.

В подшипниках скольжения в качестве антифрикционного материала используют сплав олова (до 83%), сурьмы и меди, называемый баббитом. Баббит очень хорошо прирабатывается к парной детали, допускает работу с большими скоростями и давлениями. Баббит очень дорог и его применяют только для подшипников мощных и ответственных машин.

Сплавы легких металлов. К ним относятся сплавы алюминия с различными материалами: силумин (сплав с кремнием, содержащий до 14% кремния), дюралюминий (сплав с медью) и сплавы магния с алюминием, медью, никелем, кремнием, цинком и т.д. Они хорошо заполняют форму, имеют малый удельный вес, легко обрабатываются.

Алюминиевые и магниевые сплавы разделяют на деформируемые (хорошо обрабатываемые ковкой, штамповкой, прокаткой) и литейные (применяемые для изготовления деталей машин и приборов литьем). В зависимости от состава сплавы обладают различными свойствами: пластичностью, жаропрочностью и др.

Легкие сплавы применяют для изготовления быстроходных частей машин, корпусных деталей самолетов и автомобилей, блоков цилиндров двигателей, крышек и кожухов.

Титан – тугоплавкий металл, обладающий высокой коррозионной стойкостью. Удельная прочность титана выше чем у многих легированных конструкционных сталей. Поэтому при замене сталей титановыми сплавами можно при равной прочности уменьшать массу детали на 40%. Однако титан имеет низкую жаростойкость, так как при температуре выше 500-600С легко окисляется и поглощает водород. Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, из него изготавливают сложные отливки, но обработка его резанием затруднительна.

Для получения сплавов с заданными свойствами титан легируют алюминием, молибденом и др., а для получения требуемых механических свойств титановые сплавы подвергают термической обработке в печах с защитной атмосферой. Титан и его сплавы используют для изготовления деталей самолетов, в химическом машиностроении, судостроении и других областях машиностроения.

Развитие всех отраслей промышленности, а также задача повышения качества выпускаемых изделий потребовали создания новых конструкционных материалов, объединяющих различные ценные свойства отдельных материалов, что привело к созданию композиционных материалов (КМ).