7.2.4. Применение алюминиевых сплавов

В промышленно развитых странах до 20 % всего произведенного алюминия расходуется на нужды электротехники. Высокая электропроводность предопределяет его широкое использование для массивных проводников электрического тока (линии передач, оболочки высоковольтных кабелей, шины распределительных устройств и т. д.), то есть там, где наиболее ощутимы его преимущества перед другими материалами.

Широко используются алюминиевые сплавы в строительстве: гофрированные потолки, перила, оконные проемы, интерьеры.

Доминирующими конструкционными материалами являются алюминиевые сплавы в авиации и космической технологии.

Все более широкое применение алюминиевые сплавы находят в судостроении, так как имеют существенное преимущество перед сталями: алюминиевые корпуса не обрастают ракушками, что снижает обтекаемость корабля и снижает скорость его движения.

Из алюминиевых сплавов изготавливается обшивка и внутренний набор автобусов, троллейбусов, железнодорожных вагонов; железнодорожные и автоцистерны для перевозки некоторых агрессивных химических веществ, нефти и продуктов ее переработки, продуктов питания. Алюминиевые сплавы являются прекрасным конструкционным материалом в производстве двигателей внутреннего сгорания. Широко используются в промышленных и бытовых холодильниках, в аппаратах по переработке продуктов питания и т. д. Пожалуй, трудно назвать область промышленности, где не использовался бы алюминий и сплавы на его основе.

7.3. Медные сплавы

7.3.1. Классификация и обозначение медных сплавов

В настоящее время считается, что бронзовому веку предшествовал период, когда оружие и инструменты человек делал из меди. В то же время из употребления не исчезли еще кремниевые орудия, поэтому его называют каменно-медным веком.

Трудно установить точно, когда именно люди начали добывать и обрабатывать металлы. Можно лишь предположить, какие из металлов первыми нашли применение. Очевидно, это были металлы, которые в природе встречаются в виде самородков. К таким наиболее распространенным металлам относятся медь и золото. Скорее всего, золото и было первым металлом, который люди начали использовать. Однако из-за низких механических свойств изготавливать орудия труда или оружие было нецелесообразно. Поэтому, очевидно, первые мелкие изделия, такие как наконечники для стрел и копий, выковывали из найденных самородков меди. Было обнаружено, что при холодной ковке медь не только принимает нужную форму, но и становится тверже. Затем люди открыли, что упрочненный ковкой металл можно снова сделать мягким, нагрев его на огне. В дальнейшем люди научились плавить медь и отливать ее в определенные формы.

Однако медь при всех своих достоинствах имела существенный недостаток – медные орудия труда и инструменты быстро затуплялись. Даже в холодноупрочненном состоянии свойства меди были не настолько высоки, чтобы заменить изделия из камня.

Р

Рис. 81. Влияние легирующих эле­ментов на механические свойст­ва меди

ешающую роль в этом направлении сыграли сплавы меди с другими элементами (бронзы). Основными преимуществами сплавов по сравнению с медью были их лучшие литейные свойства, значительно выше твердость и прочность, более сильное упрочнение при холодной деформации.

Наиболее распространенными легирующими элементами в меди являются цинк, алюминий, олово, железо, кремний, марганец, бериллий, никель, которые существенно повышают ее прочностные свойства. На рис. 81 показано влияние некоторых легирующих элементов на предел прочности меди (_в, МПа). Легирующие элементы, повышая прочность, практически не снижают, а некоторые из них (алюминий, цинк, олово) даже повышают пластичность.

Медные сплавы, как и сплавы на основе алюминия, подразделяются на деформируемые и литейные, термически неупрочняемые. Однако наиболее часто медные сплавы делят на латуни и бронзы (рис. 82).

Латунями называются сплавы на основе меди, в которых главным легирующим элементом является цинк. Бронзы – все сплавы меди (кроме латуней) с легирующими элементами.

Обозначение медных сплавов. Медные сплавы маркируются по химическому составу. Для этого используются буквы (табл. 13), обозначающие легирующие элементы и числа, показывающие количество элементов в массовых процентах (мас. %).

Двойные латуни (не содержащие кроме меди и цинка других элементов) обозначаются буквой Л, за которой ставится число, показывающее среднее содержание меди. Например, латунь Л63 содержит 63 % меди и 37 % (остальное) цинка. В специальных латунях (многокомпонентных) после буквы Л ставятся символы легирующих элементов, а затем числа соответствующие содержанию меди и каждого элемента. Например, ЛК 80-3 содержит 80 % меди, 3 % кремния и 17 % (остальное) цинк. В марках литейных латуней за буквой Л указывается содержание цинка, а количество легирующего элемента проставляется непосредственно за символом, его обозначающим. Например, ЛЦ 23А6Ж3Мц2 – литейная латунь, в составе которой находятся 23 % цинка, 6 % алюминия, 3 % железа, 2 % марганца и 66 % меди (остальное).

Рис. 82. Классификация медных сплавов

Таблица 13