Реферат: Конструкционные материалы
Сплавы Al – Si сравнительно легко обрабатываются резанием. Заварку дефектов можно производить газовой и аргонодуговой сваркой.
Сплавы Al – Cu. Эти сплавы после термической обработки имеют высокие механические свойства при комнатной и повышенных температурах и хорошо обрабатываются резанием. Литейные свойства сплавов низкие. Эти сплавы используют для отливки небольших деталей простой формы. Они склонны к хрупкому разрушению вследствие выделения по границам зерен грубых частиц CuAl2 и Al2Cu2Fe, поэтому сплавы Al – Cu применяют в закаленном состоянии, когда эти соединения переведены в твердый раствор. Если от отливок требуется повышенная прочность. То их после закалки подвергают искусственному старению при 150ºС.
Сплавы Al – Cu малоустойчивы против коррозии, поэтому отливки обычно анодируют.
Сплавы Al – Mg. Сплавы алюминий с магнием имеют низкие литейные свойства, так как не содержат эвтектики. Характерной особенностью этих сплавов является хорошая коррозийная стойкость, повышенные механические свойства и обрабатываемость резанием. Добавление к сплавам модифицирующих присадок (Ti, Zr) улучшает механические свойства, а бериллия уменьшает окисляемость расплава, что позволяет вести плавку без защитных флюсов.
Эти сплавы предназначены для отливок, работающих во влажной атмосфере, например в судостроении и авиации. Добавление к сплавам Al – Mg кремния улучшает литейные свойства в результате образования тройной эвтектики.
Жаропрочные сплавы. Структура этих сплавов состоит из α – твердого раствора, содержащего Cu, Mg и Ni, и избыточных фаз Al2CuMg и Al6Cu3Ni. Отливки применяют после закалки и кратковременного старения при 175ºС.
Добавочное легирование жаропрочных сплавов кремнием улучшает литейные свойства. Для увеличения жаропрочности и измельчания структуры сплавы легируют Fe, Ti, Cr и Mn. Для стабилизации размеров и снятия внутренних напряжений сплав подвергают отжигу при 300ºС. Для достижения максимальной жаропрочности отливки закаливают и подвергают старению при 230ºС. Жаропрочные сплавы применяют к деталям, длительно работающим при 250 - 270ºС.
1.5. Алюминиевые подшипниковые сплавы.
Из этих сплавов изготавливают подшипники. Основными компонентами сплавов являются Sn, Cu, Ni, Si, образующие с алюминием гетерогенные структуры.
Чем больше в сплавах олова, тем выше его антифрикционные свойства. Однако в литых сплавах содержание олова не должно превышать 10 – 12%, так как образующаяся грубая сетка оловянистой составляющей снижает износостойкость и сопротивление усталости при повышении температуры. В деформированных сплавах оловянистая составляющая располагается в виде отдельных включений внутри зерен, это дает возможность увеличить содержание олова и значительно улучшить антифрикционные свойства сплава.
При работе в тяжелонагруженных скоростных подшипниках на рабочую поверхность сплавов наносится слой олова или другого мягкого металла.
1.6. Спеченные алюминиевые сплавы.
Наиболее широко используют сплавы на основе Al – Al2O3, получившие название САП (спеченный алюминиевый порошок).
Эти сплавы получают путем холодного брикетирования алюминиевого порошка, вакуумной дегазации брикетов (отжига) и последующего спекания нагретых брикетов под давлением. Они состоят из алюминия и дисперсных чешуек Al2O3. Частицы Al2O3 эффективно тормозят движение дислокации и повышают прочность сплава.
По сравнению с другими алюминиевыми сплавами материалы САП обладают высокой жаропрочностью при длительном нагреве до 500ºС.
Некоторое применение нашли спеченные алюминиевые сплавы (САС). Чаще САС применяют, когда путем литья и обработки давлением трудно получить соответствующий сплав. Спеченные алюминиевые сплавы применяют для деталей приборов, работающих в паре со сталью при температуре 20 - 200ºС. Которые требуют сочетания низкого коэффициента линейного расширения и малой теплопроводности.
2. Сплавы на основе меди.
Медь – химический элемент 1 группы Периодической системы Д.И. Менделеева, порядковый номер 29, атомная масса 63,54. Медь – металл красного, в изломе розового цвета. Температура плавления 1083ºС. Медь обладает наибольшими (кроме серебра) электропроводностью и теплопроводностью. Медь хорошо сопротивляется коррозии в обычных атмосферных условиях, в пресной и морской воде и других агрессивных средах, но обладает плохой устойчивостью в сернистых газах и аммиаке.
Медь легко обрабатывается давлением, но плохо резанием, и имеет невысокие литейные свойства из-за небольшой усадки. Медь плохо сваривается, но легко подвергается пайке. Ее применяют в виде листов, прутков, труб и проволоки.
2.1 Классификация медных сплавов.
Различают две основные группы медных сплавов:
1. Латуни - сплавы меди с цинком.
2. Бронзы – сплавы меди с другими элементами, в числе которых, но только наряду с другими, может быть цинк.
Медные сплавы обладают высокими механическими и технологическими свойствами, хорошо сопротивляются износу и коррозии.
2.2 Латуни.
Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк.
Двойные латуни нередко легируют Al, Fe, Ni, Sn, Mn, Pb и другими элементами. Такие латуни называют специальными или многокомпонентными. Введение легирующих элементов (кроме никеля) уменьшает растворимость цинка в меди. Никель увеличивает растворимость цинка в меди. Легирующие элементы увеличивают прочность, но уменьшают пластичность латуни.
Свинец облегчает обрабатываемость резанием и улучшает антифрикционные свойства. Сопротивление коррозии повышают Al, Zn, Si, Mn и Ni.
Латуни в наклепанном состоянии или с высокими остаточными напряжениями и содержащие свыше 20% Zn склонны к коррозийному («сезонному») растрескиванию в присутствии влаги, кислорода, аммиака. Для предотвращения растрескивания полуфабрикаты из латуни указанных составов отжигают при 250 - 650ºС, а изделия из латуни – при 250 - 270ºС.
Все латуни по технологическому признаку подразделяют на две группы: деформированные, из которых изготовляют листы, ленты, трубы, проволоку и другие полуфабрикаты, и литейные – для фасонного литья.
Литейные латуни обладают хорошей текучестью, мало склонны к ликвации и обладают антифрикционными свойствами.
Когда требуется высокая пластичность, повышенная теплопроводность и важно отсутствие склонности к коррозийному растрескиванию, применяют латуни с высоким содержанием меди. Латуни с большим содержанием цинка обладают более высокой прочностью, лучше обрабатываются резанием, но хуже сопротивляются коррозии.
Деформируемые латуни обладают высокими коррозийными свойствами в атмосферных условиях, пресной и морской воде и применяются для деталей в судостроении. Более высокой устойчивостью в морской воде обладают латуни, легированные оловом, получившие название морских латуней.
Латуни, предназначенные для фасонного литья, от которых требуется повышенная прочность, содержат большое количество специальных присадок, улучшающих их литейные свойства. Эти латуни отличаются лучшей коррозийной стойкостью.
2.3. Бронзы .