 |
Рисунок 10.2 – Диаграмма состояния Al – Si
|
|
|
|
Рисунок 10. 2 – Диаграмма состояния Al – Si
Обычный силумин по структуре является заэвтектическим сплавом. Структура
такого сплава состоит из игольчатой грубой эвтектики (б+Si) и первичных кристаллов кремния (рис. 10. 3а). Кремний при кристаллизации эвтектики выделяется в виде грубых хрупких кристаллов игольчатой формы, которые играют роль внутренних надрезов. Такой сплав обладает низкими механическими свойствами.
Для повышения механических свойств силумины модифицируют натрием (0, 05 – 0, 08 %) путем присадки к расплаву смеси солей 67 %NaF и 33 % NaCl. В присутствии натрия происходит смещение линии диаграммы состояния (рис. 2) и заэвтектический сплав (12 – 13 % Si) становится доэвтектическим, так как эвтектика теперь образуется при 14 %Si. В этом случае в структуре сплава вместо избыточного кремния появляются кристаллы пластичного б – раствора кремния в алюминии (рис. 3). Эвтектика приобретает более тонкое строение и состоит из мелких кристаллов кремния и б – твердого раствора. В процессе затвердевания кристаллы кремния обволакиваются пленкой силицида натрия (NaSi ), которая затрудняет их рост.
Изменения в структуре приводят к повышению механических свойств. Одновременно улучшаются и литейные свойства сплавов (возрастает жидкотекучесть, повышается плотность отливок и т. д. ).
Литейные алюминиевые сплавы маркируются буквами АЛ: А – означает, что сплав алюминиевый, Л – литейный; цифра после буквенного обозначения – порядковый номер в ГОСТе. Например, в сплаве АЛ – 2 кроме алюминия содержится 10 – 13 %Si; 0, 8 – 1, 5 Fe и 2, 2 – 2, 8 %других элементов. Существует и другая система маркировки литейных алюминиевых сплавов (ГОСТ 1583 – 73 Е), подобная маркировке легированных сталей, в которой указывается буквами легирующий элемент (К – кремний, М – медь, Н – никель, Ц – цинк), а цифрами – их содержание. Например, АК21М2, 5Н2, 5 алюминиевый сплав, содержащий 20 – 22 %Si; 2, 2 – 3, 0 % Cu; 2, 2 – 3, 8 % Ni.
|
|
|
А - до модифицирования (заэвтектический сплав);
б - после модифицирования (доэвтектический сплав)
Рисунок 10. 3 – Микроструктура силумина
Силумины широко применяются во всех областях машиностроения. Их используют для изготовления картеров и блоков двигателей, корпусов компрессоров, деталей авиационных двигателей, корпусов приборов и др.
8. Медь и ее сплавы
Медь – это металл с удельной плотностью 8, 94 Мг/м3. Кристаллическая решетка ГЦК. Температура плавления 1083 0С. Характерными свойствами меди является ее высокая теплопроводность и электропроводность (с = 0, 0178 Ом. мм2/м), поэтому медь находит широкое применение в электротехнике. Технически чистая медь маркируется М00 (99, 99 %Сu ), М0 (99, 95 %Сu), M1 (99, 95 %Сu ) и т. д.
Механические свойства меди относительно низки. Так, в литом состоянии предел прочности 150 – 200 МПа, коэффициент растяжения 15 – 25 %. Поэтому применять медь в качестве конструкционного материала нецелесообразно. Повышение механических свойств достигается созданием разных сплавов на медной основе.
Различают две группы медных сплавов: латуни и бронзы.
9. Латуни (ГОСТ 15527-70)
Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк. Практическое применение имеют медные сплавы с содержанием цинка до 45 %. Диаграмма состояния Cu – Zn приведена на рис. 10. 4.
Медь с цинком образует б-твердый раствор цинка в меди с максимальной растворимостью цинка 39 %, а также фазы в, г, е, которые являются твердыми растворами на базе электронных соединений: в – CuZn, г – Cu5 Zn; е – CuZn3.
Рисунок 10. 4 – Диаграмма состояния Cu – Zn
|
|
|
В зависимости от содержания цинка различают однофазные α – латуни и двухфазные α +β – латуни.
Однофазные латуни (до 39 % Zn) находят применение для изготовления деталей деформированием в холодном состояния, так как они имеют хорошую пластичность (рис. 10. 3). Из них изготовливаются ленты, радиаторные трубки, проволока, гильзы патронов.
Двухфазные латуни, содержащие цинка от 39 до 45 %, используются для
изготовления деталей деформированием при температуре выше 500 0С, так как эти латуни имеют низкую пластичность в холодном состоянии (рис. 10. 5).
Из двухфазных латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей механической обработкой получают детали.
При содержании цинка более 45 %в латуни присутствует твердый раствор. Данные латуни обладают максимальной прочностью (420 МПа), но практического
применения не находят ввиду очень низкой пластичности (д = 7 %).
Увеличение содержания цинка повышает прочность (до 45 %Zn ) и пластичность (до 37 %Zn) – рис. 10. 5, удешевляет латуни, улучшает их обрабатываемость резанием, способность прирабатываться и противостоять износу. Вместе с тем, уменьшается теплопроводность и электропроводность, которые составляют 20 – 50 %от характеристики меди.
Латуни маркируются буквой Л и последующим числом, показывающим содержание меди в процентах, например, в сплаве Л62 имеется 62 % Сu и 38 % Zп. При наличии других элементов после буквы Л ставятся буквы, являющиеся начальной буквой элементов (О – олово, А – алюминий, К – кремний, С – свинец, Н – никель, Мц – марганец, Ж – железо).
Количество этих элементов обозначается цифрами.
|
|
|
