Медные сплавы имеют высокие механические и технологические свойства, хорошо сопротивляются коррозии и износу. Сплавы на медной основе разделяют в зависимости от состава на две основные группы: латуни и бронзы.
Марка
М1
Классификация:
Медь
Применение:
Для проводников тока, проката и высококачественных бронз, не содержащих олова; для изготовления изделий криогенной техники; для изготовления проволоки и прутков для автоматической сварки в среде инертных газов, под флюсом и газовой сварки неответственных конструкций из меди, а также изготовление электродов для сварки меди и чугуна
Для проводников тока, проката и высококачественных бронз, не содержащих олова; для изготовления изделий криогенной техники; для изготовления проволоки и прутков для автоматической сварки в среде инертных газов, под флюсом и газовой сварки неответственных конструкций из меди, а также изготовление электродов для сварки меди и чугуна
Травитель:
Не травлено
Обработка:
Отжиг
Компонент:
O (0, 1 масс. %)
Структурные
составляющие:
Зерна равноосные
Описание:
Технически чистая медь. Равноосные зерна с двойниками. Шлиф перетравлен.
Марка
М3
Классификация:
Медь
Применение:
Для проката, сплавов на медной основе и прочих литейных сплавов; для изготовления изделий криогенной техники
Травитель:
Не травлено
Обработка:
Отжиг
Компонент:
O (0, 3 масс. %)
Структурные
составляющие:
Зерна равноосные
Описание:
Зерна с характерными двойниками
Химический состав материала (%). М3 ГОСТ 859–2001
Fe
Ni
S
As
Pb
O
Sb
Bi
Sn
-
до 0, 05
до 0, 2
до 0, 01
до 0, 01
до 0, 05
до 0, 08
до 0, 05
до 0, 003
до 0, 05
Cu + Ag min 99, 5
Латуни – это сплавы меди с цинком, где содержание цинка не превышает 45 %.
Рис. 7. Диаграмма состояния Cu–Zn
Марка
ЛС59-1
Классификация:
Латунь
Применение:
Для изготовления полуфабрикатов (лент, листов, полос, труб, прутков, проволоки, профилей); поковок; крепежных изделий (гаек, болтов); шестеренок, зубчатых колес, втулок.
Травитель:
10 %-е хлорное железо
Обработка:
Литье
Компонент:
Zn (41 масс. %), Pb (1 масс. %)
Структурные
составляющие:
Кристаллы вторичные
Описание:
Свинцовистая двухфазная латунь (автоматная). Темная матрица β -фазы (интерметаллид ~CuZn) и светлые выделения α -твердого раствора на основе меди. Внутри некоторых из них обнаруживаются частицы не растворимого в меди свинца, который затвердел в последнюю очередь. Эти частицы служат зародышами, на которых начинают образовываться кристаллы α -фазы. Включения свинца увеличивают хрупкость латуни настолько, насколько необходимо для обламывания стружки при обработке сплава на автоматических металлорежущих станках.
Химический состав материала (%). ЛС59-1 ГОСТ 15527–2004
Fe
P
Cu
Pb
Zn
Sb
Bi
Sn
Примесей
-
до 0, 5
до 0, 02
57…60
0, 8…1, 9
37, 05…42, 2
до 0, 01
до 0, 003
до 0, 3
всего 0, 7
Si + Sn < 0, 5 %
Марка
ЛС59-1
Классификация:
Латунь
Применение:
Для изготовления полуфабрикатов (лент, листов, полос, труб, прутков, проволоки, профилей); поковок; крепежных изделий (гаек, болтов); шестеренок, зубчатых колес, втулок.
Травитель:
10 %-е хлорное железо
Обработка:
Нормализация
Компонент:
Zn (41 масс. %), Pb (1 масс. %)
Структурные
составляющие:
Кристаллы вторичные
Описание:
Свинцовистая двухфазная латунь (автоматная). Темная матрица β -фазы (интерметаллид ~CuZn) и образовавшиеся из нее светлые выделения α -твердого раствора на основе меди. Внутри некоторых из них обнаруживаются частицы не растворимого в меди свинца, который затвердел в последнюю очередь. Эти частицы служат зародышами, на которых начинают образовываться кристаллы α -фазы.
Химический состав материала (%). ЛС59-1 ГОСТ 15527–2004
Fe
P
Cu
Pb
Zn
Sb
Bi
Sn
Примесей
–
до 0, 5
до 0, 02
57…60
0, 8…1, 9
37, 05…42, 2
до 0, 01
до 0, 003
до 0, 3
всего 0, 75
Si + Sn < 0, 5 %
Марка
Л63
Классификация:
Латунь
Применение:
Листы, ленты, полосы, трубы, прутки, фольга, проволока; детали, получаемые глубокой вытяжкой; проволока для газовой сварки латуни и наплавки на углеродистую сталь. Марку Л63А изготовляют с антимагнитными свойствами в соответствии с требованиями ГОСТ 15527
Травитель:
10 %-е хлорное железо
Обработка:
Литье
Компонент:
Zn (62 масс. %)
Структурные составляющие:
Кристаллы вторичные
Описание:
Мелкие участки основного зерна β -фазы с крупными выделившимися из него ветками α -фазы.
Химический состав материала (%). Л63 ГОСТ 15527–2004
Fe
P
Cu
Pb
Zn
Sb
Bi
Примесей
до 0, 2
до 0, 01
62…65
до…0, 07
34, 22–37, 5
до 0, 005
до 0, 002
всего 0, 5
Бронзы – это сплавы меди с другими различными элементами
Рис. 8. Диаграммы состояния Cu–Be, Cu–Ni
Рис. 9. Диаграммы состояния Cu–Sn и Cu–Al
Марка
БрО10
Классификация:
Бронза
Применение:
Для арматуры и фасонных отливок ответственного назначения
Травитель:
10 %-е хлорное железо
Обработка:
Литье
Компонент:
Sn (10 масс. %)
Структурные составляющие:
Кристаллы первичные, эвтектоид
Описание:
Оловянистая бронза. Вследствие дендритной ликвации светлые оси дендритов (твердый раствор на основе меди) сильно обогащены медью; вокруг них более темная оболочка с пониженным содержанием меди. Межосные пространства сильно обогащены оловом и твердый раствор при охлаждении испытывает серию эвтектоидных превращений. Этот эвтектоид образует матрицу.
Химический состав материала (%). БрО10 ГОСТ 613–79
Sn
Be
9…12
остальное
Марка
БрБ2
Классификация:
Бронза
Применение:
Обладают хорошей пластичностью и технологичностью, а также высокими механическими свойствами в термообработанном (состаренном) состоянии. Дополнительного повышения уровня механических свойств можно добиться пластической деформацией перед старением.
Травитель:
10 %-е хлорное железо
Обработка:
Нормализация
Компонент:
Be (2 масс. %), Ni (0, 5 масс. %)
Структурные составляющие:
Эвтектоид
Описание:
Бериллиевая бронза (для пружин измерительных приборов). Крупные зерна α -твердого раствора на основе меди с большим количеством двойников; внутри них видны выделения β -фазы (промежуточного типа), испытавшие эвтектоидный распад на α - и γ -фазу (последняя – интерметаллид состава ~CuBe). Оптимальное состояние (с пределом упругости до 1200 МПа) достигается после закалки с 850 °С с получением пересыщенного α ‑ раствора и последующего старения при 325 °С, при котором α -раствор испытывает спинодальный распад с образованием модулированной структуры.
Химический состав материала (%). Бериллиевая бронза БрБ2 ГОСТ 18175–78
Cu
Be
Ni
Al
Fe
Si
Pb
остальное
1, 8…2, 1
0, 2…0, 5
0, 15
0, 15
0, 15
0, 005
Марка
БрА14
Классификация:
Бронза
Применение:
Большая твердость и большая прочность, а потому в особенности пригодна для изготовления втулок для быстро движущихся частей машин. В Париже из нее отливались пушки.
Травитель:
10 %-е хлорное железо
Обработка:
Литье
Компонент:
Al (14 масс. %)
Структурные составляющие:
Эвтектоид
Описание:
Алюминиевая бронза. Крупные избыточные кристаллы γ -фазы (интерметаллид CuAl) и эвтектоид (γ -фаза и α -твердый раствор на основе меди) в роли матрицы. Внутри избыточных кристаллов видны выделения α, образовавшиеся за счет уменьшения растворимости.
Химический состав материала (%). БрА14 ГОСТ 18175
Al
Cu
0, 5…15
остальное
Марка
БрАЖМц10-3-1, 5
Классификация:
Бронза
Применение:
Алюминиевая бронза. Плохо деформируется в холодном состоянии; деформируется в горячем состоянии; высокая прочность при повышенных температурах; коррозионно-стойкая; высокая эрозионная и кавитационная стойкости
Травитель:
10 %-е хлорное железо
Обработка:
Литье
Компонент:
Al (10 масс. %), Fe (3 масс. %), Mn (1, 5 масс. %)
Структурные составляющие:
Эвтектоид
Описание:
Алюминиевая бронза, легированная железом и марганцем. Избыточные кристаллы α -твердого раствора на основе меди и эвтектоид из α - и γ -фаз (γ – промежуточная фаза). Видно упорядоченное расположение пластин α -фазы (видманштеттова структура). Литейный сплав.
Химический состав материала (%). БрАЖМц10-3-1, 5 ГОСТ 18175–78
Fe
Si
Mn
P
Al
Cu
Pb
Zn
Sn
Примесей
2…4
до 0, 1
1…2
до 0, 01
9…11
82, 3…88
до 0, 03
до 0, 5
до 0, 1
всего 0, 7
Марка
БрАЖМц10-3-1, 5
Классификация:
Бронза
Применение:
Алюминиевая бронза. Плохо деформируется в холодном состоянии; деформируется в горячем состоянии; высокая прочность при повышенных температурах; коррозионно-стойкая; высокая эрозионная и кавитационная стойкости
Травитель:
10 %-е хлорное железо
Обработка:
Нормализация
Компонент:
Al (10 масс. %), Fe (3 масс. %), Mn (1, 5 масс. %)
Структурные
составляющие:
Эвтектоид
Описание:
Алюминиевая бронза, легированная железом и марганцем. Избыточные кристаллы α -твердого раствора на основе меди и эвтектоид из α - и γ -фаз в роли матрицы. (γ – промежуточная фаза). Видно упорядоченное расположение пластин α -фазы (видманштеттова структура). Литейный сплав.
Химический состав материала (%). БрАЖМц10-3-1, 5 ГОСТ 18175–78
Fe
Si
Mn
P
Al
Cu
Pb
Zn
Sn
Примесей
2…4
до 0, 1
1…2
до 0, 01
9…11
82, 3…88
до 0, 03
до 0, 5
до 0, 1
всего 0, 7
Марка
БрАЖ9-4
Классификация:
Бронза
Применение:
Шестерни, втулки, седла клапанов в авиапромышленности, в машиностроении для отливок массивных деталей в землю
Травитель:
10 %-е хлорное железо
Обработка:
Литье
Компонент:
Al (9 масс. %), Fe (4 масс. %)
Структурные составляющие:
Эвтектоид
Описание:
Алюминиевая бронза, легированная железом. Избыточные кристаллы α -твердого раствора на основе меди и эвтектоид из α - и γ -фаз. (γ – промежуточная фаза). Видно упорядоченное расположение пластин α -фазы (видманштеттова структура). Литейный сплав.
Химический состав материала (%). БрАЖ9-4 ГОСТ 18175–78
Fe
Si
Mn
P
Al
Cu
Pb
Zn
Sn
Примесей
2…4
до 0, 1
до 0, 5
до 0, 01
8…10
84, 3…90
до 0, 01
до 1
до 0, 1
всего 1, 7
Марка
Cu + Ni + Mn
Классификация:
Конструкционные медно-никелевый сплавы
Применение:
Cплавы обладают высокой стойкостью к коррозии. Применяются для электрических аппаратов и элементов таких как: реостаты, резисторы, термопар и т. д.
Травитель:
3 %-е р-р азотной кислоты в спирте
Обработка:
Литье
Компонент:
Ni (20 масс. %), Mn (4 масс. %)
Структурные составляющие:
Кристаллы первичные
Описание:
Дендритная ликвация. Неоднородный по химическому составу тройной твердый раствор. Светлые оси дендритов обогащены Ni, темные межосные пространства (матрица) обогащены Cu.
Химический состав материала (%). ГОСТ 1790–77
Cu
Ni
Mn
остальное
20…45
1, 5…7, 0
Сплавы на основе алюминия (2. 3. 2)
Широкое применение сплавов на алюминиевой основе обосновано их относительно высокими механическими и литейными свойствами, малой плотностью.
Рис. 10. Диаграммы состояния Al–Si и Al–C
Все сплавы алюминия можно разделить на две группы:
– деформируемые:
Марка
АК4 (другое обозначение 1140)
Классификация:
Алюминиевый деформируемый сплав
Применение:
Для изготовления деталей реактивных двигателей
Травитель:
3 %-й р-р азотной кислоты в спирте
Обработка:
Литье
Компонент:
Si (1 масс. %), Cu (2 масс. %), Ni (1 масс. %)
Структурные
составляющие:
Кристаллы первичные, эвтектика
Описание:
α -твердый раствор, крупные участки S-фазы и отдельные мелкие включения FeNiAl9.
Химический состав материала (%). АК4 ГОСТ 4784–97
Fe
Si
Mn
Ni
Ti
Al
Cu
Mg
Zn
Примесей
0, 8…1, 3
0, 5…1, 2
до 0, 2
0, 8 1, 3
до 0, 1
91, 2 94, 6
1, 9 2, 5
1, 4 1, 8
до 0, 3
прочие, каждая 0, 05;
всего 0, 1
Марка
АМг-6 (другое обозначение 1560)
Классификация:
Алюминиевый деформируемый сплав
Применение:
Для изготовления полуфабрикатов методом горячей или холодной деформации, а также слитков и слябов; коррозионная стойкость высокая
Травитель:
3 %-й р-р азотной кислоты в спирте
Обработка:
Отжиг
Компонент:
Mg (6, 2 масс. %), Mn (0, 5 масс. %)
Структурные составляющие:
Кристаллы первичные, эвтектика
Описание:
α -твердый раствор, вкючения β -фазы, FeMn и Mg3Si2-фазы.
Химический состав материала (%). АМг6 ГОСТ 4784–97
Fe
Si
Mn
Ti
Al
Cu
Be
Mg
Zn
Примесей
до 0, 4
до 0, 4
0, 5…0, 8
0, 02…0, 1
91, 1…93, 68
до 0, 1
0, 0002…0, 005
5, 8…6, 8
до 0, 2
прочие, каждая 0, 05; всего 0, 1
– литейные:
Марка
АЛ9 (другое обозначение АК7ч)
Классификация:
Алюминиевый литейный сплав
Применение:
Для изготовления фасонных отливок; сплав отличается высокой герметичностью
Травитель:
3 %-й р-р азотной кислоты в спирте
Обработка:
Литье
Компонент:
Si (7 масс. %)
Структурные
составляющие:
Кристаллы первичные, эвтектика
Описание:
α -твердый раствор окруженный эвтектикой (α + Si)
Химический состав материала (%). АК7ч ГОСТ 1583–93
Fe
Si
Mn
Al
Cu
Pb
Be
Mg
Zn
Sn
Примесей
–
до 1, 5
6…8
до 0, 5
89, 6…93, 8
до 0, 2
до 0, 05
до 0, 1
0, 2…0, 4
до 0, 3
до 0, 01
всего 2
Ti + Z < 0, 15
Марка
АЛ4 (другое обозначение АК9ч)
Классификация:
Алюминиевый литейный сплав
Применение:
Для изготовления фасонных отливок; сплав отличается высокой герметичностью
Травитель:
3 %-й р-р азотной кислоты в спирте
Обработка:
Литье
Компонент:
Si (10 масс. %)
Структурные составляющие:
Кристаллы первичные, эвтектика
Описание:
α -твердый раствор, эвтектика (α + Si) и железомарганцовистые включения
Химический состав материала (%). АК9ч ГОСТ 1583–93
Fe
Si
Mn
Ni
Al
Cu
Pb
Be
Mg
Zn
Sn
Примесей
до
8…10, 5
0, 2…0, 5
до 0, 1
86, 94…91, 63
до 0, 3
до 0, 05
до 0, 1
0, 17…0, 3
до 0, 3
до 0, 01
всего 1, 5
Марка
АК12
Классификация:
Алюминиевый литейный сплав
Применение:
Сплав на основе системы алюминий – кремний – магний (силумин). Из сплава получают плотные герметичные отливки сложной формы, не испытывающие в процессе эксплуатации значительных нагрузок, сплав отличается высокой герметичностью.
Травитель:
3 %-й р-р азотной кислоты в спирте
Обработка:
Литье
Компонент:
Si (12 масс. %)
Структурные составляющие:
Кристаллы первичные, эвтектика
Описание:
Силумин модифицированный. Литейный сплав. Модифицирован натрием. Избыточные кристаллы алюминия и эвтектика Al + Si.
Химический состав материала (%). АК12 ГОСТ 1583–93
Fe
Si
Mn
Ti
Al
Cu
Zr
Mg
Zn
Примесей
до 1, 5
10…13
до 0, 5
до 0, 1
84, 3…90
до 0, 6
до 0, 1
до 0, 1
до 0, 3
всего 2, 7
Марка
Д1
Классификация:
Алюминиевый деформируемый сплав
Применение:
Для лопастей винтов, узлов креплений, строительных конструкций и т. д.
Дюралюминий (классический). Зерна α -твердого раствора на основе алюминия и выделения Al2Cu ( θ ( тета)-фаза) по границам зерен (матрица). Видны также расположенные по границам зерен игольчатые включения S-фазы (CuMgAl2).
Химический состав материала (%). Д1 ГОСТ 4784–97
Fe
Si
Mn
Cr
Ti
Al
Cu
Mg
Zn
Примесей
–
до 0, 7
0, 2…0, 8
0, 4…1
до 0, 1
до 0, 15
91, 7…95, 5
3, 5…4, 5
0, 4…0, 8
до 0, 25
прочие,
каждая 0, 05; всего 0, 15
Ti + Zr < 0, 2
Марка
Д16 (другое обозначение 1160)
Классификация:
Алюминиевый деформируемый сплав
Применение:
Для силовых элементов конструкций самолетов, кузовов автомобилей, труб и т. д.; для детелей, работающих при температурах до –230 °С.
α -твердый раствор, двойная фаза CuAl2 в высокодисперсном виде и не растворившиеся железистые соединения.
Химический состав материала (%). Д16 ГОСТ 4784–97
Fe
Si
Mn
Cr
Ti
Al
Cu
Mg
Zn
Примесей
–
до 0, 5
до 0, 5
0. 3…0, 9
до 0, 1
до 0, 15
90, 9…94, 7
3, 8…4, 9
1, 2…1, 8
до 0, 25
прочие,
каждая 0, 05; всего 0, 15
Ti + Zr < 0, 2
К сплавам первой группы можно отнести сплавы алюминия с марганцем (АМц) или с магнием (АМг2, АМгЗ, АМг5, АМгб), имеющие умеренную прочность и пластичность, хорошую свариваемость, коррозионную стойкость.
К сплавам второй группы, упрочняемым термообработкой, относятся дуралюмины – сплавы алюминия с медью, магнием и марганцем, сплавы авиаль (АВ); высокопрочные алюминиевые сплавы (В95, В96).
Дуралюмины маркируются буквой «Д» и цифрами, указывающими порядковый номер сплава (Д1, Д16), и применяются для изготовления ответственных деталей с высокой прочностью, требующих долговечности при переменных нагрузках и т. д. Из сплава Д16 изготавливают строительные конструкции, кузова грузовых автомобилей, обшивки и другие детали самолетов.