3.2 Конструкционные металлы и сплавы на основе железа, титана и цветных металлов. Классификация.

КМС на Feпредставлены чугунами и сталями. Масштабы производства стали в значительной степени характеризуют технико-экономический уровень государства. Сталь служит материальной основой практически всех отраслей техники, в том числе и радиоэлектроники.

Сталь получают из смеси чугуна, выплавляемого в домнах, со стальным ломом.

Классификация сталей определяется (по 6 критериям)

• типом печей: конверторная, мартеновская, электросталь;

• типом футеровки печей: основная сталь, кислая сталь;

• характером застывания металла в изложнице: спокойная сталь, полуспокойная сталь, кипящая сталь;

• химическим составом: углеродистая, легированная;

• назначением: конструкционная, инструментальная;

• требованием специального качества: ст. рафинировнного пеоеплава, нержавеющая.

Стали обозначаются (маркируются) буквенно-цифровыми многопозицион-ными кодами (СССР): ____ ___ ___ ___ ___

1 2 3 4 5 6

Позиции 1 и 2 – сотые доли %С для конструкционных ст. или десятые доли %С для инструментальных ст.;

Позиции 3, 5 – буквенные обозначения легирующих элементов;

Позиции 4, 6 - % содержание легирующих элементов слева от цифр.

Примеры: марка 3Х13 – 0,3% С и 13% Сr– инструментальная ст.; марка 2Х17Н2 – 0,2% С, 17%Cr, 2%Ni– инструментальная ст.; марка 12ХН3А – ст. содержит 0,12% С, менее 1,5%Cr, 3%Niи является высококачественной сталью.

Таблица условных обозначений компонентов:

Компонента	УО	Компонента	УО	Компонента	УО
Алюминий	Ю	Кремний	С	Ниобий	Б
Бор	Р	Марганец	Г	Титан	Т
Ванадий	Ф	Медь	Д	Углерод	У*
Вольфрам	В	Молибден	М	Хром	Х
Кобальт	К	Никель	Н	Высококач. сталь	А

Стальные конструкции относительно легкие, прочные, сочетаются с другими материалами без электрокоррозии (cAl), не подвержены коррозии и снижают прочность при нагреве. Наиболее распространены в машиностроении.

3.3. Конструкционные сплавы на основе титана и цветных металлов (Al, Cu).

Титан по виду похож на сталь, но легче стали (плотность 4500 кг/м³), туго-плавкий (1665ºС), мало распространен в природе. Конструкционные материалы на основе титана применяются в авиа- и судостроении, имеют высокую стойкость против коррозии и эррозии в морской воде, склонны к окислению при нагреве в воздухе.Алюминий и конструкционные сплавы из алюминия наиболее широко применяются в электронике, электротехнике и многих других областях промышленности. Алюминий – самый распространенный металл в природе, легкий, легкоплавкий (получают электролизом), ковкий, устойчивый против коррозии благодаря защитной пленке окисла на поверхности.

Алюмель – алюм. сплав с никелем (2%), марганцем (2%) и кремнием (1%) с добавкой циркония и кобальта. Применяется в паре с хромелем для термопар, измеряющих температуру в интервале 20÷1000ºС;

Термит – смесь Al c железной окалиной – интенсивно сгорает при воспла-менении (1300ºС). При горенииtº>2000ºC. Применяется в военном деле (зажи-гательная смесь) и для термичной сварки конструкций большого сечения.

Дюралюмин (Düren- город) – сплавAlиCu(2÷5%),Mg(0,2÷2,7%) иMn(0,2÷1,0%). Подвергается закалке в воде (после нагрева доtº=500º) и упрочняющему старению. Коррозионные свойства невелики, поэтому применяется плакирование чистым алюминием, а в морской воде применяют протекторы (Zn). Хрупок. Используется в судостроении и электронике.

Ряд конструкционных сплавов по массовости применения:

Стали>алюминевые сплавы>титановые сплавы.

Температурные пределы термической обработки цветных сплавов существенно ниже tº плавления основных металлов:

Таблица

Для алюминиевых сплавов tºпл.Al660ºС	Д1, АК8 АК1, АК4, АК5	470÷400ºС 490÷380ºС
Для магниевых сплавов tºпл.Mg650ºС	МА1, МА2 МА5	430÷350ºС 370÷300ºС
Для медных сплавов tºпл. Сu1083ºС	БрАЖ9-4, БрАЖ МЦ10-3-1,5 ЛС59	830÷700ºС 750÷600ºС
Специальные сплавы Сплав Вуда (Wood) (пожарные датчики)	Висмут 50% Свинец 25% Олово 12,5% Кадмий 12,5%	68ºС