Основні поняття про кольорові метали і сплави

Основні поняття про кольорові метали і сплави. ПРЕЗЕНТАЦІЯ

Значення кольорових металів у виробництвіКольорові метали широко використовуються в сучасному машинобудуванні, ракетній техніці, атомному машинобудуванні, радіоелектроніці. Широке їхнє застосування засновано на особливих властивостях: високих електрета теплопровідності, корозійній стійкості, жароміцності, невеликій густині і т.д. Крім того кольорові метали утворюють сплави між собою та з чорними металами. Однак вони досить дорогі, тому там, де це можливо, використовують чорні метали. Підприємства кольорової металургії України одержують більше 70 металів, багато з яких використовуються в машинобудуванні.

Сьогодні кольорові метали та сплави на їх основі повинні в основному замінити сплави на основі заліза. Така заміна спричинена значними збитками від корозії (до 30 % річного виробництва чавуну та сталі), витратами на ремонтні роботи, особливо на транспорті. Основними кольоровими сплавами, що застосовуються у машинобудуванні, вважаються сплави на основі легких металів: титану, магнію, алюмінію (дуралюміни, силуміни). Широко використовуються сплави на основі цинку, свинцю, олова, міді (латуні, бронзи). На основі кольорових металів створюються композиційні матеріали (КМ), а також матеріали, що виготовляються методами порошкової металургії.

Кольорові метали поділяються на 4 основні групи

Основні властивості міді, застосування, маркування. Хімічні властивостіМідь – малоактивний метал. Вона не взаємодіє з водою, розчинами лугів, соляною і розведеною сірчаною кислотою. Проте в кислотах – сильних окислювачах (наприклад, у азотній і концентрованій сірчаній) – мідь розчиняється: Чиста мідь має достатньо високу стійкість до корозії: продукти окиснення утворюють при звичайній температурі лише тонкий поверхневий шар . В сухому повітрі це оксиди міді у вологій атмосфері, що містить вуглекислий газ, мідь покривається зеленуватим нальотом основного карбонату міді:

Основні властивості мідіМеханічні властивостіМеханічні властивості чистої міді (у мʼякому стані) наступні:умовна границя текучості σ0,2 = 70 МПа;границя міцності σв = 200 МПа;відносне видовження після руйнування при розтягування δ = 35–40 %;твердість за шкалою Брінелля 40 HB;модуль Юнга E = 110 –128 МПа;модуль зсуву G = 48 МПа.

ЗАСТОСУВАННЯ мідіЗастосування. Мідь використовують з бронзової доби, часові рамки якого оцінюються від 4 тис. до 1 тис. років до н. е. Зокрема, в Україні виявлені старі Картамиські мідні копальні, які датуються XVI ст. до н. е. Сучасне широке застосування міді пов'язане з її високою електропровідністю, хімічною стійкістю, пластичністю і здатністю утворювати сплави з багатьма металами: оловом (бронза), цинком (латунь), нікелем (мельхіор) і ін. Мідь використовується в різних галузях промисловості: електротехнічній (50%) машинобудуванні (25 %), будівельній, харчовій і хімічній (25 %) галузях.

Використання чистої мідіВикористання чистої мідіВикористовується у чистому вигляді в електротехніці, вирізняється високою електро- і теплопровідністю. Більше половини міді, що добувається, використовується в електротехніці для виготовлення різних проводів, кабелів, струмопровідних частин електротехнічної апаратури. Для цього переважно використовується чистий метал (від 99,98 до 99,999 % Cu), що пройшов електролітичне рафінування. Завдяки високій теплопровідності мідь – незамінний матеріал теплообмінників і холодильної апаратури. Крім цього, з міді виготовляють деталі хімічної апаратури та інструмент для роботи з вибухонебезпечними або легкозаймистими речовинами. Широко застосовується мідь в гальванотехніці для нанесення мідних покриттів, одержання тонкостінних виробів складної форми, виготовлення кліше в поліграфії та ін. 

Сплави міді, їх маркування та застосування. Спла́ви мі́ді це сплави, одним із компонентів у яких є мідь. Мі́дні спла́ви – сплави на мідній основі, у яких легувальними елементами можуть бути олово, цинк, свинець, нікель, алюміній, марганець, залізо, срібло, золото, фосфор, кремній тощо. Залежно від виду легувальних компонентів мідні сплави можуть мати високі електро- та теплопровідність, пластичність і міцність при високих температурах, можуть бути стійкими до зношування і агресивних середовищ а також, високопружними

ВПЛИВ ЛЕГУЮЧИХ КОМПОНЕНТІВ НА ВЛАСТИВОСТІ МІДНИХ СПЛАВІВДобавки до подвійних мідно-цинкових сплавів у незначних кількостях олова, алюмінію, нікелю, кремнію, марганцю, заліза, свинцю підвищують міцність, твердість, оброблюваність різанням, надають добрих ливарних властивостей тощо. Мідні сплави отримують сплавлянням міді з іншими хімічними елементами або їх сплавами (лігатурами) у полуменевих або електричних (дугових, індукційних, високочастотних, печах опору) печах

МІДНІ СПЛАВИРозрізняють мідні сплави:ливарні, яким властиві значна рідкоплинність і невелика усадка;деформівні, що їх обробляють тиском у гарячому або холодному стані;порошкові. Мідні сплави використовують переважно як антифрикційні, електротехнічні, жароміцні, конструкційні, корозієстійкі і пружинні матеріали. Застосовують їх у машино-, авіа-, приладо- і суднобудуванні, в електротехнічні промисловості, при виготовленні пароводяної арматури, художніх виробів, посуду тощо.

М – мідь. А – алюміній. Мц – марганець. С – свинець. Б – берилій. Мг – магній. Ср – срібло. Ж – залізо. Мш – мишьяк. Су – сурма. К – кремній. Н – нікель. Т – титан Кд – кадмій О – олово Ф – фосфор. Х – хром. Ц - цинк. ПОЗНАЧЕННЯ КОМПОНЕНТІВ СПЛАВІВ КОЛЬОРОВИХ МЕТАЛІВ

Види сплавів мідіДо мідних сплавів належать: Бронзи куди входять:олов'яні (олов'янисті) бронзи або просто бронзи – сплави міді з оловом, які поділяються на бронзи олов'яні, що обробляються тиском (наприклад, Бр. О6,5 Ф0,4; Бр. О4 Ц3; Бр. О7 Ф0,2 тощо) та бронзи олов'яні (наприклад, Бр. О3 Ц7 С5 Н1; Бр. О5 Ц5 С5, Бр. О10 Ц2 тощо);бронзи безолов'яні, що обробляються тиском, до переліку яких входять:алюмінієва бронза (напр., Бр. А7);кремниста бронза (напр., Бр. К3 Мц1);марганцева бронза (напр., Бр. К1 Н3);кадмієва і магнієва бронзи (напр., Бр. Кд1(Cu. Cd1), Бр. Мг0,3);берілієва бронза(напр. Бр. Б2);бронзи безолов'яні ливарні (наприклад, Бр. А10 Ж3 Мц2, Бр. С30, Бр. С30 Н2 тощо);

Види ЛАТУНІлатуні– сплав міді з цинком із вмістом до 45 % Zn. Залежно від технологічних властивостей латуні поділяють на: деформівні (оброблювані тиском: Л96, Л70, ЛАН65-3-2, ЛА85, ЛС64-2 тощо) ливарні за (ЛЦ14 К3 С3, ЛЦ30 А3, ЛЦ25 С2 тощо). Латунь із вмістом до 32 % цинку добре обробляється тиском у холодному і гарячому станах

Механічні властивості алюмінію. Основні механічні властивості алюмінію характеризуються такими показниками:• твердість за Брінелем для відпаленого алюмінію становить 170 МПа, для холоднокатаного – 270 МПа;• межа розтягу σр для відпаленого алюмінію становить 50 МПа, для холоднокатаного – 115 МПа;• границя міцності σм – напруження, відповідне найбільшому навантаженню перед руйнуванням, при кімнатній температурі для алюмінію чистотою 99,99 % становить 4,5 МН/м²;• відносне видовження характеризує пластичність алюмінію. Для холоднокатаного алюмінію відносне видовження становить 5,5 % при кімнатній температурі.

Марки алюмінію та його сплавів. Марки алюмінію та його сплавів. Сплави алюмінію мають власне маркування. Вказується марка видів сумішей, яка складається з букв і цифр. Розшифровка позначає наступні сплави і метали: Д – дюралюміній. АК  – алюмінієві суміші, що утворилися в результаті кування. А – технічні властивості матеріал. АВ – авіаль під маркою. АМц – з добавками з марганцю. АЛ – ливарний матеріал. В – високі показники міцності. САП – порошки в підготовлених формах. АМг – розшифровується як алюміній з марганцем. САС – спечені сплави. Відразу після літерного найменування йде номер, який вказує на марку алюмінію. Далі може йти ще одна цифра або буква. Ось приклад маркування сплаву алюмінію: АК4-1 (1140)Детальна розшифровка для кожного конкретного виду сплаву є в державному стандарті (ДСТУ).

Сфери використання сплавів. Найбільш часто різні види сплавів використовуються в таких виробах і пристроях: Різноманітні столові прилади, від виделок до спеціальних ножів і ложок. Деталі вузлів автомобіля, літаків, побутової техніки тощо. Алюміній входить до складу ракетного палива. У військовій промисловості сплави алюмінію популярні при виготовленні деталей для всіх типів стрілецької зброї внаслідок вартості і питомої маси. Завдяки високому коефіцієнту відбиття алюміній застосується у виготовленні дзеркал.

Силумінами. Силумінами називаються сплави алюмінію з кремнієм(Si = 6- 14%). Вони відзначаються високою рідкотекучістю, малою лінійноюусадкою (0,9-1,2 %) й низькою схильністю до утворення тріщин. Найпоширенішими марками силумінів є АК12, АК9, АК8, АК7. Літерою А позначено, що сплав алюмінієвий, літерою К — кремній. Число після літери К показує середню масову частку кремнію в %.

Дюралюміній. Переваги та недоліки. Дюралюміній — це сплавів елементами якого є мідь (4,4 %), магній (1,5 %), марганець (0,6%) і алюміній (93,5%) за масою. Переваги дюралюмінію: Високі показники статичної міцності. Тривалий термін експлуатації. Низька вразливість до руйнування. Стійкість до багатьох агресивних середовищ, механічному, температурному впливу. Адаптованість до зварних робіт (алюміній в чистому вигляді погано реагує на зварювання швів). Численність областей застосування. Недолік дюралюмінію:це схильність корозійних поразок.

Класифікація і властивостіЗа способом переробки у вироби алюмінієві сплави поділяють на: Деформівні – призначені для пластичного деформування при виготовленні напівфабрикатів та деталей, до яких відносяться:деформівні алюмінієві сплави, що не піддаються зміцненню при термообробці;деформівні алюмінієві сплави, що зміцнюються термообробкою. Ливарні – призначені для переробки методом литва. Спеціальні сплави, що отримують за технологіями порошкової металургії, до яких відносяться:спечені алюмінієві порошки (САП);спечені алюмінієві сплави (САС).

Промислові сплави дюралюмінію. Промислові сплави дюралюмінію поділяють на групи: Д1 – класичний дуралюмін (3,5…4,5 % Cu; 0,4…1,0 Mn; 0,4…0,8 % Mg);Д16 – дуралюмін підвищеної міцності (має підвищений до 1,2…1,8 % вміст Mg);Д19, ВАД1, ВД17 – дуралюміни підвищеної жароміцності (мають збільшене, порівняно з Д1, співвідношення Mg/Cu);Д18, В65 – дуралюміни підвищеної пластичності (зі зниженим вмістом легувальних елементів). Дуралюміни знайшли широке застосування в авіабудуванні через високу питому міцність.