- •Содержание
- •Введение
- •1. Общие сведения о цветных металлах и сплавах
- •1.1 Классификация и свойства чистых металлов
- •1.2. Цветные сплавы
- •1.1.3. Термическая обработка цветных сплавов
- •1.3. Принципы разработки литейных сплавов
- •1.3.1. Общие положения синтеза сплавов
- •1.3.2. Оптимизация состава сплавов
- •2. Легкие цветные сплавы
- •2.1. Алюминиевые сплавы
- •2.1.1. Состав и свойства первичного алюминия
- •2.1.2. Классификация и маркировка алюминиевых сплавов
- •2.1.3. Взаимодействие алюминия с другими элементами
- •2.1.4. Литейные алюминиевые сплавы
- •2.1.5. Новые поршневые сплавы и режимы их термической обработки
- •2.2. Магниевые сплавы
- •2.2.1. Состав и свойства первичного магния
- •2.2.2. Выбор основы и легирующих элементов
- •2.2.3. Классификация магниевых сплавов
- •2.2.4. Литейные магниевые сплавы
- •2.2.5. Сверхлегкие магниевые сплавы.
- •2.3. Титановые сплавы
- •2.3.1. Состав и свойства чистого титана
- •2.3.2. Взаимодействие титана с другими элементами
- •2.3.3. Классификация титановых сплавов
- •2.3.4. Литейные титановые сплавы
- •2.3.4.1. Особенности литейных свойств
- •2.3.4.2. Термическая обработка титановых сплавов
- •2.3.4.3. Области применения титановых сплавов
- •3. Тяжелые цветные сплавы
- •3.1. Медные сплавы
- •3.1.1. Состав и свойства чистой меди.
- •3.1.2. Классификация и маркировка медных сплавов.
- •3.1.3. Взаимодействие меди с другими элементами.
- •3.1.4. Литейные латуни
- •3.1.5. Оловянные бронзы
- •3.1.6. Безоловянные бронзы
- •3.1.6.1.Алюминиевые бронзы
- •3.1.6.2. Свинцовая бронза
- •3.1.6.3. Прочие безоловянные бронзы
- •3.1.7. Медно-никелевые сплавы
- •3.2. Никелевые сплавы
- •3.2.1. Состав и свойства чистого никеля
- •3.2.1. Взаимодействие никеля с другими элементами
- •3.2.2. Жаропрочные литейные никелевые сплавы
- •3.3. Сплавы тугоплавких металлов
- •3.4. Цинковые сплавы
- •3.4.1. Состав и свойства чистого цинка
- •3.4.2 Литейные цинковые сплавы
- •Марки и химический состав литейных цинковых сплавов (гост 25140–93)
- •Некоторые физические и технологические свойства литейных цинковых сплавов (гост 25140–93)
- •3.4.3. Антифрикционные цинковые сплавы
- •3.5. Сплавы на основе олова и свинца
- •3.6. Легкоплавкие сплавы
- •3.7. Сплавы благородных металлов
- •3.7.1. Золото и его сплавы
- •3. Тяжелые цветные сплавы Медные сплавы. Классификация и маркировка медных сплавов
- •Методические указания
- •Плавка цветных сплавов
2. Легкие цветные сплавы
К легким металлам, имеющим плотность менее 5 г/см3, относятся 16 элементов, но только три из них используются в качестве основы для легких сплавов. Это алюминий, магний и титан. Сплавы на их основе представляют большой интерес для таких динамично развивающихся отраслей, как автомобилестроение, авиационная промышленность и ракетостроение. Темпы развития производства отливок из этих сплавов непрерывно возрастают. В настоящее время к группе промышленных легких материалов приближаются бериллиевые сплавы. Бериллий немного тяжелее магния (плотность 1,84 г/см3). Его сплавы отличаются высокой прочностью и некоторыми другими важными свойствами. Из-за высокой стоимости бериллия эти сплавы пока применяются только для специальных целей.
Малая плотность, одно из немногих свойств, которое объединяет эти сплавы в одну группу, хотя другие физико-химические свойства базовых легких металлов и сплавов на их основе имеют существенные отличия.
Некоторые физико – химические свойства легких цветных металлов приведены в таблице 2.
Легкие сплавы всегда рассматриваются как конструкционный материал для изделий, которые должны иметь минимальную массу и выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки. При этом выигрыш в массе имеет решающее значение. В этом случае при выборе материала удобнее руководствоваться удельной прочностью сплавов, т.е. прочностью, приходящейся на единицу плотности сплава. В таблице 3 приведены основные механические свойства и удельная прочность для некоторых легких литейных сплавов.
Таблица 2
Основные физико-химические свойства легких цветных металлов
Свойство |
Металл |
|||
Be |
Mg |
Al |
Ti |
|
Атомный номер Атомная масса Атомный радиус, нм Плотность при 20 оС, г/см3 Температура плавления, оС Температура кипения, оС Давление пара при температуре плавления, Па Удельная теплота плавления, кДж/кг Удельная теплоемкость при 20 оС, кДж/(кг·К) Удельная теплопроводность при 20 оС, Вт/(м·К) Коэффициент линейного термического расширения при 25 оС, х 106/К Удельное электросопротив-ление при 20 оС, мкОм·см
|
4 9,013 0,113 1,848 1287 2450
1625
1,826
179
12
6,60 |
12 24,320 0,162 1,738 650 1107
520 357
1,048
167
26
4,50 |
13 26,981 0,143 2,698 660,24 2520
106 389,37
0,9458
221,5
23,3
2,62 |
22 47,880 0,145 4,505 1668 3169
1,3 358,3
0,521
21,9
8,41
58,0 |
Наиболее освоены алюминиевые сплавы. Они отличаются высокими технологическими свойствами. Магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием, но уступают алюминиевым по пластичности и коррозионной стойкости. Титановые сплавы имеют наиболее высокую удельную прочность, коррозионную стойкость, сохраняют прочность при повышенных температурах. Из-за высокой химической активности магниевые и титановые сплавы отличаются сложной технологией плавки и заливки.
Таблица 3
Основные механические свойства и удельная прочность некоторых легких сплавов
Сплавы |
Режим ТО |
ρ, г/см3 |
σв, Мпа |
KCU,
|
δ, % |
Удельная прочность |
АК12 (АЛ2) |
|
2,65 |
157 |
|
2,0 |
|
АК9ч (АЛ4) |
Т6 |
2,68 |
235 |
|
3,0 |
|
АК8М3ч (ВАЛ8) |
Т5 |
2,80 |
392 |
|
4,0 |
|
МЛ5 |
Т4 |
|
235 |
|
5,0 |
|
МЛ8 |
Т4 |
|
265 |
|
4,0 |
|
ВТ5Л |
|
4,41 |
|
|
|
|
ВТ20Л |
|
4,50 |
|
|
|
|
Сталь 35Л |
|
7,85 |
|
|
|
|