- •Введение
- •Глава 1 Строение, кристаллизация и свойства металлов
- •1.1. Кристаллическое строение конструкционных материалов
- •1.2. Дефекты в кристаллах и их влияние на свойства материалов
- •1.3. Фазы и виды фаз
- •1.4. Механические свойства материалов
- •1.4.1. Методы испытания механических свойств металлов
- •1.4.2. Испытание на твердость
- •1.4.3. Технологические свойства
- •Глава 2. Производство чугуна
- •2.1. Исходные материалы для производства чугуна
- •2.2. Обогащение руд
- •2.3. Подготовка материалов к доменной плавке
- •2.4. Выплавка чугуна
- •2.5. Классификация чугунов и их обозначение
- •Глава 3 Производство стали
- •3.1. Конверторные способы получения стали
- •3.2. Мартеновские способы производства стали
- •3.3. Получение стали в электрических печах
- •3.4. Разливка стали и получение слитков
- •Глава 4 Классификация сталей и их маркировка
- •4.1. Классификация стали
- •4.2. Маркировка стали
- •4.3. Конструкционные стали
- •4.3.1. Конструкционные, обыкновенного качества (строительные) стали
- •4.3.2. Низколегированные конструкционные стали
- •4.3.3.Конструкционные машиностроительные стали общего назначения
- •4.3.4. Конструкционные машиностроительные стали специализированного назначения
- •4.3.4.1. Пружинно-рессорные стали
- •4.3.4.2.Шарикоподшипниковые стали
- •4.3.4.3.Автоматные стали
- •4.3.4.4. Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы
- •4.4. Инструментальные стали
- •4.4.1. Углеродистые инструментальные стали
- •4.4.2. Легированные инструментальные стали
- •4.4.3. Быстрорежущие стали
- •4.4.4. Штамповые стали
- •4.5. Стали и сплавы с особыми свойствами
- •Глава 5 Медь и ее сплавы
- •5.1. Медные руды и пути их переработки
- •5.1.1. Обогащение руд флотацией
- •5.1.2. Получение медных штейнов
- •5.1.3. Переработка медного штейна
- •5.1.4. Рафинирование меди
- •5.2. Латуни
- •5.3. Бронзы
- •Глава 6 Алюминий и его сплавы
- •6.1. Руды алюминия
- •6.2. Производство глинозема
- •6.3. Электролитическое получение алюминия
- •6.4. Алюминиевые сплавы
- •Глава 7 Литейное производство
- •7.1. Литейные сплавы и их применение
- •7.2. Приготовление литейных сплавов
- •7.3. Литейные свойства сплавов
- •7.4. Способы изготовления отливок
- •7.4.1. Изготовление отливок в разовых песчаных формах
- •7.4.1.1. Изготовление литейных форм
- •7.4.1.2. Заливка литейных форм
- •7.4.2. Литье по выплавляемым моделям
- •7.4.3. Литье в оболочковые формы
- •7.4.4. Литье в кокиль
- •7.4.5. Литье под давлением
- •7.4.6. Центробежное литье
- •7.5. Общие принципы конструирования литых деталей
- •Глава 8 Обрабртка давлением
- •8.1. Виды обработки давлением и типы применяемого оборудования
- •8.1.1. Прокатка
- •8.1.2. Волочение
- •8.1.3. Прессование
- •8.1.4. Ковка
- •8.1.5. Штамповка
- •8.2. Физико-механические основы обработки давлением
- •8.3.Холодная штамповка
- •8.3.1. Высадка
- •8.3.2.Выдавливание
- •8.3.3.Объемная холодная формовка
- •8.3.4. Листовая штамповка
- •8.3.4.1. Разделительные операции
- •8.3.4.2.Формоизменяющие операции
- •8.3.4.2.1. Гибка
- •8.3.4.2.2. Вытяжка
- •8.3.4.2.3. Отбортовка
- •8.3.4.2.4.Обжим
- •8.3.4.2.5. Раздача
- •8.4. Горячая объемная штамповка
- •8.5. Разработка чертежа поковки
- •Глава 9 Получение заготовок методами сварки
- •9.1.Сварка давлением
- •9.1.1. Контактная электрическая сварка
- •9.1.1.1.Стыковая контактная сварка
- •9.1.1.2.Точечная сварка
- •9.1.1.3.Шовная сварка
- •9.1.1.4.Конденсаторная сварка.
- •9.1.2. Диффузионная сварка
- •9.1.3.Сварка трением
- •9.1.4. Холодная сварка
- •9.2.Сварка плавлением
- •9.2.1.Электрическая дуговая сварка
- •9.2.1.1. Ручная дуговая сварка
- •9.2.1.2.Автоматическая дуговая сварка под флюсом
- •9.2.1.3. Сварка в среде защитных газов
- •9.3. Электронно-лучевая и лазерная сварка
- •9.4. Электрошлаковая сварка
- •9.5. Свариваемость металла
- •9.6. Технологичность сварных конструкций
- •9.7. Пайка
- •9.7.1. Материалы для пайки
- •9.7.2. Способы пайки
- •9.8. Контроль качества сварных и паяных соединений
- •Глава 10 Обработка заготовок деталей машин
- •10.1. 1. Кинематика резания
- •10.1.2. Методы формообразования поверхностей
- •10.2. Режим резания, геометрические параметры срезаемого слоя, шероховатость поверхности
- •10.3. Геометрические параметры режущего инструмента
- •10.4. Физическая сущность резания
- •10.5. Силовое взаимодействие инструмента и заготовки
- •10.6.Тепловые явления при резании
- •Глава 11 Инструментальные материалы
- •11.1. Требования к инструментальным материалам
- •11.2. Инструментальные стали
- •11.3. Твердые сплавы
- •11.4. Синтетические сверхтвердые и керамические материалы
- •11.5. Абразивные материалы
- •Глава 12 Обработка заготовок на токарных станках
- •12.1 Типы токарных станков
- •12.2. Режущий инструмент и приспособления для обработки заготовок на токарных станках
- •12.3. Обработка заготовок на токарных станках
- •Глава 13 Обработка заготовок на сверлильных и расточных станках
- •13.1.1 Типы сверлильных станков
- •13.1.2. Режущий инструмент и схемы обработки на сверлильных станках
- •13.1.3. Схемы обработки на сверлильных станках
- •13.2. Типы расточных станков
- •13.2.1. Режущий инструмент и схемы обработки на расточных станках
- •Глава 14 Обработка заготовок на фрезерных станках
- •14.1. Типы фрезерных станков
- •14.2. Режущий инструмент
- •14.3. Схемы обработки на фрезерных станках
- •Глава 15 Обработка заготовок на шлифовальных станках
- •15.1. Основные типы станков
- •15.2. Схемы обработки
- •15.3. Бесцентровое шлифование
- •Глава 16 Обработка заготовок на зубообрабатывающих станках
- •16.1. Профилирование зубьев зубчатых колес
- •Глава 17 Обработка заготовок пластическим деформированием
- •17.1. Сущность пластического деформирования
- •17.2. Чистовая и упрочняющая обработка пластическим деформированием
- •Глава 18 Отделочная обработка
- •18.1. Отделка поверхностей чистовыми резцами и шлифовальными кругами
- •18.2. Полирование
- •18.3. Абразивно-жидкостная отделка
- •18.4. Притирка
- •18.5. Хонингование
- •18.6. Суперфиниш
- •Глава 19 Пластические массы
- •19.1. Классификация пластмасс и способов их переработки
- •19.2. Способы переработки пластмасс в детали в вязко-текучем состоянии
- •19.3. Способы переработки пластмасс в детали в высокоэластическом состоянии
- •19.4. Получение деталей из жидких полимеров
- •19.5. Способы получения деталей из пластмасс в твердом состоянии
6.4. Алюминиевые сплавы
Алюминиевые сплавы принято делить на две группы: первая – сплавы, деформируемые обработкой, и вторая – литейные сплавы. Иногда первую группу делят на две подгруппы: сплавы, не упрочняемые термообработкой, и сплавы, упрочняемые термообработкой.
Деформируемые обработкой алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой, характеризуются невысокой прочностью, но хорошей пластичностью (до 40%). К ним относятся сплавы алюминия с марганцем и магнием, содержащие его до 6%. Из этих сплавов широко применяются сплав АlМn, содержащий 1,0÷1,6% Мn, и сплавы АМг, АМг5, содержащие соответственно 2,0÷2,8% Mg, 0,2÷0,4% Мn и 4,0÷5,5% Mg, 0,3÷0,6% Мп.
К первой группе сплавов относятся дюралюмины – сплавы на основе А1–Си–Mg, в которые дополнительно вводится Mn для повышения коррозионной стойкости сплава. Наиболее известны у нас сплавы Д1, Д18 и Д16. Вредной примесью для дюралюминов является железо; его содержание не должно превышать 0,5÷0,6%, так как оно образует соединение с медью (Cu2AlFe), нерастворимое в алюминии, связывающее медь и снижающее эффект упрочнения при старении. Кроме того, присутствие железа снижает прочность и пластичность дюралюминия.
Дюралюминий хорошо деформируется и в горячем, и в холодном состоянии; для его упрочнения обычно применяют закалку в воде и естественное старение. Наибольшее упрочнение достигается в течение первых суток после закалки и практически заканчивается в течение пяти суток.
Для защиты дюралюминиевых листов и других его прокатанных изделий от коррозии, которая даже при добавке марганца остается значительной, широко применяют его плакирование чистым алюминием. Плакирование проводят совместной горячей прокаткой слитка дюралюминия, обложенного листами (толщиной до 6 мм) чистого алюминия марок А8 и А85.
Сплавы авиаль уступают дюралюминию в прочности, но более пластичны как в горячем, так и в холодном состоянии и поэтому используются для легких конструкций, требующих гибких и других деформаций при монтаже.
Наиболее прочными алюминиевыми сплавами являются сплавы типа В95, содержащие 6% Zn, 2,3% Mg, 1,7% Си, 0,4% Мп, 0,2% Сr. Но, применяя его, следует иметь в виду, что он еще менее коррозионностоек, чем дюралюминий, и не пригоден для работы при температурах выше 150° С, так как его прочностные характеристики сильно понижаются при повышенной температуре. Известно много других сложных деформируемых сплавов для ковки, штамповки и работы при повышенных температурах: АК4, АК6, АК8, АК4-1.
Литейных алюминиевых сплавовочень много; их принято маркировать двумя буквами АЛ (алюминиевый литейный).
В соответствии с ГОСТ 2685-75 их принято делить на пять групп:
Группа I – сплавы на основе системы алюминий–кремний, к которой относятся сплавы АЛ-2, АЛ-4, АЛ-9. Эти сплавы часто называют силуминами, и они представляют собой интерес с точки зрения металловедения.
Группа II объединяет много сплавов, имеющих основу алюминий–кремний–медь. Сюда входят сплавы АЛ-3, АЛ-5, АЛ-6, а также АЛ-32, содержащий кроме трех основных компонентов группы еще марганец и титан.
Группа III – сплавы на основе системы алюминий–медь; к ним относятся сплавы АЛ-7 и АЛ-19. Эти сплавы из-за наличия значительного количества меди более дефицитны и дороги.
Группа IV – сплавы на основе системы алюминий–магний, к которой относятся сплавы АЛ-8, Л-13, АЛ-22 и др.
Эти сплавы обладают низкой плотностью (почти в три раза легче стали), высокими механическими свойствами и коррозионной стойкостью. Двойные сплавы начали широко использоваться для получения легких отливок различного оборудования для транспортных машин. Сплавы на алюминиево-магниевой основе с небольшими добавками титана, бериллия, например сплав АМг6, хорошо обрабатываются давлением.
К группе V относят сплавы на основе алюминия и других компонентов. Эта группа особенно велика, наиболее популярны из этой группы сплав АЛ-1, содержащий медь, никель и магний, сплав АЛ-11, включающий, кроме алюминия и кремния, большое количество цинка (7÷12%) и немного магния. В эту группу входит также сплав АЛ-24, содержащий магний, марганец, цинк, титан и др.
Сплавы алюминия с магнием, медью, а также многие другие более сложные сплавы на основе алюминия, подвергаются термической обработке, так как их основные прочностные и технологические свойства изменяются при этом в очень широких пределах, а многие алюминиевые сплавы с добавками меди и магния подвержены старению, то есть, изменяют свои свойства при хранении. Например, у сплава АЛ-8, содержащего 9,5÷11% магния, в литом состоянии удлинение равно 1%, а в закаленном состоянии колеблется от 9÷15%. Если этот сплав нагреть под закалку и медленно охлаждать с печью, его относительное удлинение будет около 2%, а после пяти суток выдержки при температуре 200С оно увеличится до 20%. Соответственно изменяются твердость и прочностные свойства.
Наибольшей известностью пользуются силумины и сплавы алюминия с медью. Типичным силумином является сплав АЛ-2, содержащий 10÷13% кремния. Силумины хорошо свариваются и почти не дают трещин от усадочных напряжений, но обладают склонностью к образованию окислительных пленок и повышенной пористостью, связанной с его газопоглощением. Силумины и большинство других алюминиевых литейных сплавов, как и дюралюмины, очень чувствительны к загрязнению железом; по мере увеличения загрязнения резко падает их пластичность и сопротивление удару.