Алюминий и его сплавы

Алюминий обладает хорошей пластичностью, электро- и теплопровод­ностью, высокой коррозионной стойкостью в пресной воде, в атмосфер­ных и некоторых других условиях. На воздухе поверхность алюминия покрывается тонкой пленкой окислов АL₂О₃, которая защищает от окисления нижерасположенные слои металла.

Сплавы алюминия делятся на литейные и деформируемые. На­ибольшее применение из литейных сплавов получил силумин и из деформируемых — дуралюмин.

Силумин представляет собой сплав алюминия с 8—14% кремния. Он обладает хорошими литейными качествами и используется для от­ливки сложных деталей в песчаные формы, в кокиль и под давлением. Из силумина изготовляют колеса самолетов, детали электроизмери­тельных, судовых и других приборов.

Дуралюминами называются сплавы алюминия с медью (2,25—5,2%), магнием (0,2—1,8%) и марганцем (0,1—1,0%). Они обладают доста­точно высокой прочностью, пластичностью и делятся на три группы; нормальный дуралюмин; дуралюмины с повышенной пластичностью; дуралюмины с повышенной прочностью. Из нормального дуралюмина изготовляют листы, ленты, трубы, проволоку разных профилей и т. п.; из дуралюмина с повышенной пластичностью — заклепки; дура­люмин с повышенной прочностью, так же как и нормальный, применя­ют для изготовления различных полуфабрикатов, кроме штампован­ных деталей.

Термообработка алюминиевых сплавов основана на дисперсном твердении с выделением твёрдых дисперсных частиц сложного химического состава. Чем мельче частицы новообразований, тем выше эффект упрочнения сплавов. Предел прочности дюралюминов после закалки и старения составляет 400…480 МПа и может быть повышен до 550…600 МПа в результате наклёпок при обработке давлением.

В последнее время алюминий и его сплавы всё шире применяют в строительстве для несущих и ограждающих конструкций. Особенно эффективно применение дюралюминов для конструкций в большепролётных сооружениях, сборно-разборных конструкциях, при сейсмическом строительстве, в конструкциях, предназначенных для работы в агрессивной среде.

Магний и его сплавы

Магний обладает хорошей гибкостью, ковкостью, твердостью при небольшой вязкости, малоустойчив против коррозии, легко окисля­ется и горит ослепительно ярким пламенем при температуре 600° С. Чистый магний применяют в пиротехнике для осветительных целей, в качестве раскислителя, в химии — в качестве восстановителя, для приготовления термита, используемого при сварке проволоки элект­рической сети.

Магний распространен в виде сплавов, которые в 1,5 раза легче алюминиевых, хорошо обрабатываются резанием и сравнительно проч­ны o_B = 270 МН/м² (27 кгс/мм²). К недостаткам следует отнести лег­кую окисляемость и самовозгораемость, что требует производить плав­ление и разливку сплавов под слоем флюсов или в вакууме. Кроме этого, сплавы обладают худшими в сравнении с алюминием коррози­онными и литейными свойствами. Введение в магниевые сплавы не­большого количества бериллия, титана и других элементов улучшает их свойства. Несмотря на некоторые недостатки, в сравнении с алюми­ниевыми сплавами, сплавы магния широко применяют для изготовле­ния авиационных деталей, корпусов и деталей пишущих и счетных ма­шин, оптических приборов и т. д.

Магниевые сплавы делятся на литейные (ГОСТ 2856—68) и дефор­мируемые. Первые обозначают буквами Мл с числом от 2 до 15, а вторые — МА с цифрами от 1 до 5.

Антифрикционные (подшипниковые) сплавы — это материалы, ко­торые применяют в качестве вкладышей подшипников трения. Они должны иметь низкий коэффициент трения; неоднородную структуру, способствующую задержанию смазки, прочность на сжатие и на исти­рание; пластичность, достаточную для хорошей прирабатываемости трущихся поверхностей, и одновременно необходимую твердость, не вызывающую сильного истирания, но достаточную, чтобы не вызывать деформирования.

Наилучшими антифрикционными сплавами являются баббиты — сплавы на оловянной или свинцовой основе, которые применяют для заливки подшипников и вкладышей подшипников.

Баббиты делятся на три группы: оловянные, содержащие олова не менее чем 72%; оловянно-свинцовые с содержанием олова 5—17% и свинца 64—72%; безоловянные (свинцовые), содержащие не менее 80% свинца.

Баббиты обозначаются буквой Б с числом, указывающим содер­жание олова в сплаве. Так, баббит Б83 состоит из 83% олова, 10—12% сурьмы и 5,5—6,5% меди. Он предназначен для заливки подшипни­ков паровых турбин, турбокомпрессоров, дизелей, мощных автомо­бильных и авиационных двигателей.

К оловянно-свинцовым относится баббит Б 16, имеющий в своем составе 15—17% олова, 15—17% сурьмы, 1,5—2% меди и остальное — свинец. Данный сплав служит для заливки подшипников паровых тур­бин, электродвигателей, прокатных станов, дробилок и т. п. К безоло­вянным относится кальциевый баббит сплав со свинцовой основой и небольшими примесями кальция (0,75—1,1%) и натрия (0,65—0,95%), применяющийся для заливки подшипников железнодорожных вагонов.

В зависимости от условий работы машины, скоростной характерис­тики и температурного режима работы применяют антифрикционные сплавы на алюминиевой, медной, цинковой и других основах, антиф­рикционные чугуны, пористые металлокерамические сплавы, пласт­массы, пластифицированную древесину и др.

Алюминиевый антифрикционный сплав применяют как заменитель баббита Б16 и оловянных бронз. Иногда эти сплавы являются более пригодными для работы, так как они имеют высокий предел прочности на усталость и высокий коэффициент линейного расширения. Послед­нее качество является недостатком для работы, где необходима точ­ность.

Широкое применение имеет сплав, состоящий из 7,5—9,5% меди и 1,5—2,5% кремния. Применяют также сплавы а никелем и медью; обычно сплав состоит из 2,5% никеля и 8% меди.

Антифрикционные сплавы на медной основе бывают трех видов: оловянные, свинцовые и специальные. Их применяют для изготовле­ния подшипников машин, работающих в более тяжелых условиях, при высоких удельных давлениях, скоростях скольжения и темпера­турных режимах. Особый интерес представляют свинцовые бронзы следующего состава: 30—60% свинца, 40—70% меди и в некоторых марках 2,5% никеля. При невысоком удельном давлении и скорости можно применять сплавы на цинковой, желез­ной и других основах.

Вкладыши подшипников заливают баббитом и затем растачивают по раз­меру шипа или шейки, оставляя слой баббита толщиной 1—3 мм. В легких транспортных двигателях внутреннего сгорания используют тонкостенные вкладыши (рис. 1), выштампованные из стальной ленты. Рабочую поверхность покрывают тонким слоем антифрикционного сплава толщиной до 1 мм. Обычно для тонкостенных вкладышей при­меняют биметаллическую ленту: сталь — баббит, сталь — свинцовая бронза и т. д.