книги из ГПНТБ / Кузнецов В.И. Машиностроительные материалы и технология их обработки

в атомной энергетике, радиоэлектронике, производстве цветных сплавов, припоев, баббитов, термоэлементов,

окисляется на воздухе. Применяется в чистом виде и в виде сплавов для повышения качества жаропрочных, алюминиевых и магниевых сплавов, для снижения со­ держания серы в сталях, в электротехнике и радиотех­

нике и т. д.

М и ш м е т а л л — сплав металлов редкоземельной группы элементов. Применяется для повышения пла­ стичности жаропрочных сплавов, жаростойкости и жа­ ропрочности магниевых сплавов, для получения чу­ гуна с шаровидным графитом, при сварке различных сталей.

Не од им — металл серебристо-белого цвета, кото­ рый окисляется на воздухе. Применяется для повыше­ ния качества алюминиевых и магниевых сплавов, изно­ состойкости электроконтактных материалов.

Р е н и й — металл серебристо-белого цвета. Приме­ няется для увеличения долговечности нитей накаливания электроламп, электроконтактов, фильер для производст­ ва искусственного волокна, кончиков перьев авторучек,

го цвета, является весьма активным, в соприкосновении с воздухом воспламеняется. Применяется в производ­ стве фотоэлементов для слабых источников света и ультрафиолетовых лучей, в рентгенотехнике и других отраслях.

Се л е н — металлический порошок в кристаллах се­ рого цвета. Особенностью селена является изменение электропроводности в зависимости от освещенности. На использовании этого эффекта основано создание селено­

80

технике, для изготовления чувствительных к инфракрас­ ным лучам фотоэлементов и в других целях.

Це р и й — мягкий металл серо-стального цвета, окис­ ляющийся на воздухе. Применяется для повышения долговечности сплавов с высоким электросопротивле­ нием, износостойкости электроконтактных сплавов, по­ вышения качества алюминиевых, магниевых и других сплавов. Церий является основным компонентом миш­

82

Алюминий и его сплавы

Цветные металлы — алюминий, медь, магний, свинец, олово и другие — обладают рядом ценных свойств и поэ­ тому, несмотря на их относительно высокую стоимость, широко применяются в промышленности. В тех случаях, когда это возможно, цветные металлы заменяют черны­ ми металлами или различными материалами, в частно­ сти пластическими массами.

Технический алюминий (марки АД и АД1) — металл серебристого цвета, относительно дешевый, легкий, об­ ладает высокой пластичностью, хорошей тепло-и элект­ ропроводностью и коррозийной стойкостью. Он хорошо сваривается газовой, атомноводородной и контактной сваркой, обрабатываемость резанием у него неудовлет­ ворительная.

Наиболее характерные свойства чистого алюминия — малый удельный вес ( 7 =2,7 Г/см3) и низкая темпера­

тура плавления (657°С). Коэффициент линейного рас­ ширения а = 24-10~6 мм/мм -град, предел прочности ав =11->15 кГ/мм2, а мера пластичности равна 4—25% в соответствии с ГОСТом 7869—56.

Технический алюминий применяется для изготовле­ ния электропроводов, посуды, для предохранения дру­ гих металлов и сплавов от окисления.

В машиностроении чистый алюминий, имеющий невы­ сокие механические свойства, применяется мало — для изготовления малонагруженных деталей, от которых требуется большая коррозийная стойкость или высокая теплопроводность. Он является основой для получения многих важных сплавов, широко применяемых в самоле­ тостроении, авто- и вагоностроении, приборостроении.

Алюминиевые сплавы. Все технические алюминиевые сплавы делятся на две группы — сплавы, применяемые в

деформированном виде (прессованном, катаном, кова­ ном) и применяемые в литом виде.

ской обработкой, характеризуются сравнительно невысо­ кой прочностью (не намного превосходящей прочность алюминия), высокой пластичностью и коррозийной стой­ костью. Применяются они в тех случаях, когда требу­ ется высокая пластичность — для изделий, получаемых глубокой штамповкой.

К деформируемым сплавам, упрочняемым термиче­ ской обработкой, относится дюралюминий. В настоящее время производится несколько марок дюралюминия. На­ иболее распространенные из них марки Д1, Д 6 и Д16.

алюминий-кремний-медь АЛЗ, АЛ6 , АЛ5;

прочие сплавы АЛ1, АЛ 11, АЛ16В, АЛ 17В.

Сп л а в ы с в ы с о к и м с о д е р ж а н и е м к р е м ­ ния (силумины) обладают хорошими литейными свой­ ствами: высокой жидкотекучестью, не дают горячих трещин даже в местах перехода от массивных сечений к тонким. Отливки из силумина характеризуются хоро­ шей герметичностью.

Механические свойства сплава алюминий-кремний определяются ГОСТом 2685—53: предел прочности ав =

= 15-:-24 кГ/мм2, мера пластичности &—1,5ч-3%.

84

Силумины — наиболее распространенные алюмини­ евые литейные сплавы. Они широко применяются в ма­ шиностроении для изготовления фасонных отливок — заготовок крупных и средних деталей, подвергающихся

сравнению с силуминами отличаются более высокой прочностью, пластичностью и коррозийной стойкостью. Их механические свойства определяются ГОСТом

2685—53: а в ,= 15-:-28 кГ/мм2, 6 = 1-4-9%.

В последние годы были получены новые алюминие­ во-магниевые сплавы, предназначенные для деталей, подвергающихся коррозийным воздействиям и несущих высокие статические и ударные нагрузки; сплавы, пред­ назначенные для литья под давлением деталей, работаю­ щих в тропических условиях; сплавы, нашедшие большое применение в судостроительной промышленности и дру­ гих отраслях.

Сп л а в ы на о с н о в е а л ю м и н и й-м е д ь отли­ чаются высокой прочностью, сохраняющейся при высо­

85

(Меняются в авиационной промышленности для изготов­ ления сложных фасонных отливок.

нических свойств: значительной пластичностью, высо­ кой электро-и теплопроводностью, малой окисляемостью.

у прокатанной и отожженной предел прочности а в = 25-:- -н-27 кГ/мм2, мера пластичности &=40-:-50%. Удельный вес чистой меди f =8,9 Г/см3, температура плавления

1083°С.

Медь широко применяется в чистом виде, а также яв­ ляется основой важнейших сплавов—латуней и бронз.

Медные сплавы применяются для изготовления де­ талей, от которых требуется высокая электропровод­ ность, теплопроводность, высокие коррозийная стойкость и антифрикционные свойства. По технологическим свой­ ствам промышленные медные сплавы разделяются на ли­ тейные и обрабатываемые давлением.

Б р о н з ы — это сплавы меди со всеми элементами,

86

Таблица 12

Механические свойства некоторых оловянистых бронз

рошими антифрикционными свойствами. Такие бронзы широко применяются для изготовления втулок подшип­ ников, сальников, вкладышей и т. п.

В качестве заменителей дорогостоящих и дефицитных

для различного рода пружинящих деталей. Для изго­

или режущего, применяющегося при взрывоопасных гор­ ных работах.

Л а т у н и — сплавы меди с цинком. Практическое применение имеют сплавы с содержанием цинка до 45%. Латуни, как и бронзы, разделяются на литейные и об­ рабатываемые давлением.

Механическая прочность латуней невысока.

В последнее время все шире распространяются но­ вые виды латуни. К р е м н и с т у ю л а т у н ь , имеющую хорошие механические и антикоррозийные свойства, применяют для фасонных деталей, изготовляемых ков-

87

кой и штамповкой. Для деталей, подвергающихся удар­ ным нагрузкам, используют м а р г а н ц о в и с т у ю л а ­ тунь. Специальные марки латуни применяют для изго­ товления деталей, работающих на изгиб при высоких удельных нагрузках: червячных и нажимных винтов, ободов червячных колес, шестерен, всевозможных фа­ сонных деталей.

Никель и его сплавы

Никель — металл серебристо-серого цвета с сильным металлическим блеском. В природе никель более расп­ ространен, чем медь. Он встречается в сернистых, сили­ катных и серномышьяковистых рудах. При нормальной температуре химически стоек по отношению к воздуху и воде, в кислотах медленно растворяется, щелочные соли на никель не действуют.

Никель легко протягивается и механически обраба­ тывается; в атмосфере водорода поддается пайке твер­ дыми (обычно серебряными) и мягкими припоями, хо­ рошо сваривается электросваркой. Однако механические свойства никеля зависят в основном от чистоты его сос­ тава и предшествующей обработки.

. Никель используют для изготовления деталей в гер­ маниевых приборах потому, что он легко сваривается обычными методами электросварки.

Благодаря своей стойкости против коррозии, относи­ тельно высокой температуре плавления и низкому дав­ лению паров никель очень широко применяется для изготовления деталей вакуумного технологического обо­ рудования и различных кассет, используемых в техноло­ гическом процессе изготовления приборов.

Промышленностью изготовляется никель марок Н-0,

Н-1, Н-2, Н-3, Н-4 чистотой 97,6—99,99%.

88

Никель употребляется как легирующая добавка при выплавке качественной стали и для получения сплавов с другими цветными металлами. Он используется также для электролитического покрытия металлов.

Никелевые сплавы широко используются для изго­ товления основных деталей радиоламп, что объясняется их высокими электровакуумными свойствами, большой прочностью при высокой температуре, химической стой­ костью по отношению к оксидному слою и т. п. Катоды прямоканальных ламп изготовляются из высоколегиро­ ванных никелевых сплавов, обладающих жаропрочно­ стью и высоким электросопротивлением. Основными ле­ гирующими компонентами в этих сплавах являются ко­ бальт, кремний и титан. В последнее время появились никелевые сплавы, легированные вольфрамом, кремни­ ем, марганцем, которые применяются для деталей элект­ ровакуумных и других приборов, электродов запальных свечей двигателей внутреннего сгорания, а также других электротехнических приборов.

В настоящее время применяются также и различные коррозийностойкие никелевые сплавы. Это двойные ни­ келевые сплавы, легированные марганцем, алюминием и кремнием, применяющиеся для изготовления различ­ ных литых деталей, а также сложные сплавы никеля с медью, хромом, молибденом, вольфрамом и другими элементами типа понель, гастелой, инконель, иллиум, отличающиеся высокой коррозийной стойкостью в широ­ ком интервале температур. Основные механические свой­ ства никелевых сплавов приведены в таблице 13.

Для деталей нагревательных элементов электропечей и деталей высокого омического сопротивления широкое распространение получили сплавы никеля с хромом.

В качестве термоэлектродных сплавов, образующих между собой термопару с большой термоэлектродвижу-

89