ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ

ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ

33. Назвать важнейшие свойства цветных металлов и их сплавов.

Цветные металлы и их сплавы характеризуются высо­кой сопротивляемостью коррозии, большой пластичностью, вязкостью, хорошей обрабатываемостью, высокой электро — и теплопроводностью.

34. Назвать цветные металлы.

К цветным металлам, наиболее широко применяемым в промышленности, относятся медь, алюминий, хром, олово, цинк, магний, вольфрам, молибден, никель, свинец, титан, серебро, золото, платина и др.

35. Назвать сплавы цветных металлов.

К сплавам цветных металлов относятся: медные сплавы (латунь, бронза и др.); алюминиевые сплавы (дюралюми­ний, силумин и др.); магниевые сплавы; титановые сплавы; евинцово-оловянистые сплавы и др.

36. Что такое баббит?

Баббит — это легкоплавкий подшипниковый сплав (ГОСТ 1320—55, ГОСТ 1209—59) с содержанием 80—90% олова, 4—13% сурьмы, 3—6% меди, а также свинца, каль­ция, никеля, мышьяка, кадмия, теллура, железа и др. Температура плавления 232—350° С. Температура литья 450—550° С.

Баббиты подразделяются на высокооловянистые, обо­значаемые буквой Б, малоолов ян истые — БН, БТ и без — оловян истые, обозначаемые Б К (свинцово-кальцие-натрие — вые сплавы).

Баббиты отличаклся высокой износостойкостью, при — рабатываемостью, пластичностью, малым коэффициентом трения и хорошей обрабатываемостью.

37. Что такое латунь?

Латунь — это сплав меди (45—80%) с цинком (от 3 до 50%), а также с другими элементами: алюминием, оловом, свинцом, железом, никелем и др. Плотность ла­туни 8,3—8,5 г/см3, температура плавления 890— 1000° С

В зависимости от технологических свойств (ГОСТ 17711 — 72 и ГОСТ 15527—70) латуни подразделяются на литейные и обрабатываемые давлением. Они обладают хо­рошей прочностью, пласіичностыо, антифрикционными и антикоррозионными свойствами.

Высокими механическими, антикоррозионными и ли­тейными свойствами обладает томпак — латунь, содержа­щая не более 22% цинка и не менее 61 % меди.

Латунь обозначается буквой Л. В маркировке латуни буквы обозначают химические элементы, входящие в сплав, первые две цифры, стоящие за буквами, указывают содержа­ние меди, а цифры, отделенные дефисом,— среднее содер­жание легирующих элементов в процентах в порядке, соот­ветствующем буквпм Так, латунь марки ЛК. С80—3—3 со­держит 79—81% меди, 10,5—16,5% цинка, 2,5—4,5% крем­ния, 2—4% свинца.

Латунь широко применяется в промышленности.

38. Что такое бронза?

Бронза — это сплав меди с одним или несколькими хи­мическими элементами: оловом, свинцом, цинком, никелем, фосфором, кремнием, марганцем, алюминием, железом. Пло­тность бронзы 7,5—9,3 г/см3, температура плавления 940— 1093° С. Используется в качестве материала для деталей машин, арматуры, подвергающихся трению, атмосферному воздействию, а также действию слабых кислот и т. д.

Характеризуются бронзы высокими механическими, ли­тейными, антифрикционными и антикоррозионными свой­ствами.

В зависимости от состава различают бронзы: оловяни — стые, применяемые для вкладышей подшипников и арма­туры; алюминиевые (6—11,5% Аі), применяемые для фа­сонного литья и лент; кремнистые (1—3,5% кремния); марганцовистые (4,5—5,5% марганца); свинцовые (30— 60% свинца), применяемые для подшипников скольжения; бериллиевые (2% бериллия), применяемые для пружин и износостойких деталей; медно-титановые (5% титана) и другие. 129

Бронзы хорошо обрабатываются и отливаются.

Обозначаются они буквами Бр и другими буквами, ана­логично латуни, указывающими элементы, входящие в их состав, и цифрами, показывающими соответственно сред­нее содержание этих элементов в процентах. Так, бронза марки БрАЖМц 10—3—1,5содержит9,5—10,5% алюминия, 2,5—3,5% железа, 1—2% марганца, остальное — медь.

39. Назвать благородные металлы.

В группу благородных металлов входят золото, пла­тина, серебро.

40. Назвать металл, который при нормальной ком­натной температуре находится в жидком состоянии.

При нормальной комнатной температуре в жидком состоянии находится ртуть. Плотность ртути — 13,5 г/см3, температура кипения — 357° С, затвердевания — 38,9° С.

41. Что ты знаешь об олове?

Олово (Sn) получают из оловянной руды, называемой касситеритом (Su02). Олово имеет серебристую окраску. Плотность — 7,3 г/см3, температура плавления 232° С. Это мягкий, пластичный и легко поддающийся лптыо металл. Плохо сохраняется при низкой температуре, л їм тваясь при такой температуре длительное время, переходім в свою разновидность — серое олово, которое при непосредствен­ном соприкосновении с белым оловом, вызывает ею раз­ложение.

Характерным для чистого олона является xpytт при изгибе и разломе.

Олово находит широкое применение при лужении, пайке как компонент технических сплавов для подшипни­ков, припоев и других целей.

42. Что ты знаешь о меди?

Медь получают из медных руд, таких как хялькоперит (медный колчедан), борнит, халькозин (медный блеск), ковеллин, малахит и азурит. Дальнейшей чмскї ролитиче — ской обработкой черной меди получают чнпую медь. Цвет меди — красноватый. Плотность — Я,?) г/ем8, тем­пература плавления — 1083° С.

Медь хорошо поддается холодной пластической обра­ботке, штамповке, горячей ковке. Во время холодной пла­стической обработки несколько повышает < ною твердость. Отличается хорошей теплопроводностью и элект ропровод- ностью. Под влиянием влаги быстро окисляется, покры­ваясь зеленым налетом. Широко используется в электро­технической промышленности, для изготовления художе­ственных изделий, в гальванопластике и для металлопокры­тий. Медь входит также в состав многих сплавов.

Медь можно паять, сваривать с предварительным подо­гревом, под давлением.

43. Назвать металл, который имеет самую высокую тем­пературу плавления.

Металлом, который имеет самую высокую температуру плавления (3390° С), является вольфрам. Плотность вольф­рама равна плотности золота и составляет 19,3 г/см3.

Цветные металлы и сплавы

Цветные металлы и сплавы представляют собой объединение всех имеющихся на планете металлов за исключением железа и всех его комбинаций. Развитие цветной металлургии требует крупных финансовых вложений при добыче, переработке и реализации, поэтому стоимость цветных металлов в несколько раз превышает цену обычного чугуна или стали.

Производство некоторых групп ЦМ оказывает сильное влияние на экологию. Радиоактивные излучения, токсичные испарения и другие физико-химические особенности материала могут непредсказуемым образом сказаться на привычной жизнедеятельности региона добычи.

Еще одна причина высоких цен на цветные металлы — их относительная редкость, а также сложность и трудоемкость добычи сплава из руды. Уникальность материалов заключается в их отличительных особенностях, которые не наблюдаются ни у одного сплава железа.

Категории цветных металлов

В природе встречается множество разновидностей цветных сплавов, которые объединены в несколько крупных подгрупп:

1. тяжелые (характеризуются более высокой плотностью по сравнению с железом),
2. легкие (металлы с наименьшей плотностью и выраженной химической активностью),
3. легирующие (используются в качестве модификаторов для придания сплаву уникальных свойств),
4. благородные (относятся к категории драгоценных металлов),
5. малые металлы (природные спутники основных тяжелых групп металлов).

Кроме того, существуют четыре дополнительные категории:

1. 1. Тугоплавкие (отличаются высокой температурой плавления и стойкостью к преждевременному изнашиванию);
2. 2. Рассеянные (не встречаются в виде залежей, входят только в состав различных руд);
3. 3. Радиоактивные (предрасположены к самопроизвольной выработке элементарных частиц);
4. 4. Редкоземельные (в природе встречаются только в виде оксидов).

Каждая из категорий широко используется во многих сферах промышленности. Цветные металлы способны изменять физико-химические свойства сплава. Материалы на основе ЦМ активно применяют в процессе создания точных и подвижных механизмов, роботизированной техники, оборудования для корабельных, авиационных и космических систем.

Расшифровка марок ЦМ

Маркировка сплава наглядным образом отображает присутствие в нем конкретного наименования металла и его массовую долю. Например, обозначение А999 указывает на то, что в сплаве содержится до 99,999% чистого алюминия и около 0,001% модификационных примесей. Наличие маркировки латунного сплава ЛС60-1 подразумевает то, что в нем содержится около 60% чистой меди, 39% цинка и 1% свинца.

Продажа и прием цветных металлов

Компания «Метстрой» осуществляет прием лома цветных металлов, его переработку и повторную реализацию. Использование промышленного оборудования, крупно- и малогабаритной спецтехники, а также подготовленного штата сотрудников исключает все виды рисков, которые могут возникнуть во время совершения сделки.

Основные преимущества «Метстрой»:

1. широкий ассортимент продукции;
2. оперативная обработка заказа специалистами компании;
3. осуществление поставок в любых объемах;
4. быстрая и безопасная доставка груза;
5. информационное сопровождение клиента на всех этапах сделки.

Мы предлагаем доступные цены на цветные металлы и выгодные условия сотрудничества. В интернет-каталоге компании представлена полная линейка сортамента с отображением актуальной стоимости за единицу товара. Перед покупкой внимательно ознакомьтесь с характеристиками конкретного сплава, условиями его перевозки, хранения и эксплуатации. Для получения дополнительной консультации по продуктам и услугам обратитесь за помощью к менеджерам компании.

Цветные металлы

Из цветных металлов наибольшее применение в строительстве имеет алюминий, обладающий комплексом благоприятных свойств – высокой удельной прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью и избирательной экономической эффективностью. Другие металлы – серебро золото, медь, цинк, титан, магний, олово, свинец и другие используются главным образом как легирующие добавки компоненты сплавов и имеют поэтом специальное и ограниченное применение в строительстве (специальные виды стекла, уникальные объекты – мемориалы на Мамаевом кургане в Волгограде, на Поклонной горе, обелиск в честь покорения космоса в Москве и другие, в которых большое использование нашли титан, медь и их сплавы; запорно-регулировочная арматура и устройства водопроводно-отопительных, электротехнических систем зданий и сооружений).

В чистом виде цветные металлы, как и железо, вследствие их малой прочности и твердости, применяются редко). Практическое значение имеют их сплавы.

Алюминий – металл серебристо-белого цвета, плотностью 2700 кг/см³ и температурой плавления 658°C. Кристаллическая решетка его – гранецентрированный куб с периодом 0,40412 нм. Реальные зерна алюминия, как и зерна железа, имеют блочное строение и аналогичные дефекты – вакансии, межузельные атомы, дислокации, мало- и большеугловые границы между зернами. Технический алюминий вследствие малой прочности в строительных конструкциях применяется редко. Повышение прочности достигается легированием Mg, Mn, Cu, Si, Al, Zn, а также пластическим деформированием (нагартовкой), закалкой и старением. В равновесном состоянии сплавы алюминия представляют собой низколегированные твердые растворы и интерметаллидные фазы. Все сплав алюминия делятся на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы в свой очередь подразделяются на термически упрочняемые и неупрочняемые. К термически упрочняемым относятся сплавы Al-Mn-Si, Al-Cu-Mg, Al-Zn-Mg; термически неупрочняемым – технический алюминий и двухкомпонентные сплавы Al-Mn и Al-Mg (магалии).

Медь – основная легирующая добавка сплавов – дуралюминов значительно повышающая прочность алюминия, на снижающая его пластичность и антикоррозионные свойства.

Марганец и магний

Марганец и магний повышают прочность и антикоррозионные свойства; кремний повышает жидкотекучесть и легкоплавкость, но ухудшает пластичность. Цинк, особенно с магнием, значительно увеличивает прочность алюминия, но уменьшает стойкость к коррозии под напряжением. Для улучшения качества алюминиевых сплавов в них вводят некоторое количество хрома, ванадия, титана, циркония и других элементов.

Железо (0,3-0,7%) является нежелательной, но неизбежной примесью. Соотношение компонентов в тройных и многокомпонентных сплавах подбирается исходя из условий достижения после их термической обработки и старения высокой прочности и хорошей обрабатываемости давлением, прокаткой, резанием, сваркой и коррозионной стойкости. Такие сплавы обозначаются марками для различных конструктивных элементов зданий. Марки имеют буквенное и цифровое обозначение, характеризующее состав и состояние сплава. Последнее обозначается: М – отожженный (мягкий); Н – нагартованный; Н2 – полунагартованный; Т – закаленный и естественно состаренный; Т1 – закаленный и искусственно состаренный; Т4 – не полностью закаленный и искусственно состаренный. Нагартовка и полунагартовка свойственны для термически неупрочняемых сплавов; закалка и старение для термически упрочняемых.

Марки технического алюминия обозначаются: АД, АД1 (А – алюминий, Д – сплав типа дуралюмина, I – характеризует степень чистоты алюминия – 99,3%; в марке АД – 98,8% Al); высокопрочного – В95, В96, ковочного – АК6, АК8 (цифры обозначают суммарное содержание основных и дополнительных легирующих элементов в сплаве (%).

Марки термически неупрочняемых алюминиевых сплавов: АДlМ, АМцМ, АМr2М, АМr2Н2 (М – мягкий, Мц – марганец, Мr2 – магний при содержании в сплаве 2%).

Цифровое обозначение марок алюминиевых сплавов: 1915, 1915Т, 1925, 1935Т (первая цифра обозначает основу сплава – алюминий; вторая – композицию компонентов; 0 – технически чистый алюминий, 1 – Al-Cu-Mg, 3 – Al-Mg-Si, 4 – Al-Mn, 5 – Al-Mg, 9 – Al-Mg-Zn; две последние – порядковый номер сплава в своей группе (композиции).

Основными видами термической обработки алюминиевых сплавов является отжиг, закалка и старение (отпуск). Отжиг происходит без фазовых превращений как и отжиг l рода для стали и применяется для снятия остаточных напряжений, гомогенизации, рекристаллизации и возврата. В последнем случае происходит восстановление начальных физических и механических свойств сплава, снижение прочности, повышение пластичности и ударной вязкости необходимые для технологических целей.

Медь в чистом виде имеет небольшую прочность (200-250 МПа) и высокую пластичность (30-35%). Температура ее плавления 1083°C. Она плохо обрабатывается резанием, но хорошо деформируется в холодном и горячем состояниях. Широко распространены сплавы меди – латуни и бронзы.

Латунь – это сплав меди с цинком. Предельная растворимость цинка в меди – 39%. Такой сплав представляет собой твердый раствор цинка в меди. При содержании цинка до 45% возникает вторая фаза латуни. Двухфазные латуни более прочны и тверды, чем однофазные, но малопластичны. Марки латуней обозначают буквой Л и цифрами, указывающими содержание меди в процентах: Л96 – томпак; Л80 – полутомпак. Для улучшения свойств латуни подвергают холодному и горячему деформированию, рекристаллизационноу отжигу при 500-700°C и легированию добавками Sn, Si, Mn, Al, Fe, Pb, повышающими прочность, коррозионную стойкость и антифрикционные свойства. Специальные латуни маркируют: ЛА77-2 (латунь, содеращая 77% Cu, 1% Al и 21% Zn). ЛАЖ60-1-1 (латунь содержащая 60% Cu, 1% Al , 1% Fe и 38% Zn). Они представляют собой однородные твердые растворы и поэтому весьма пластичны.

Бронзы – это сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, свинцом, бериллием и другими элементами.

Оловянистые бронзы

Оловянистые бронзы представляют твердый раствор 4-5% олова в меди. При большем содержании олова пластичность и литейные свойства бронзы резко снижаются. Перед обработкой давлением их подвергают рекристаллизационному отжигу при 600-650°C. Для улучшения литейных свойств и повышения прочности в бронзу вводят до 1% фосфора.

Алюминиевые и кремнистые бронзы

Алюминиевые и кремнистые бронзы имеют механические свойства, аналогичные оловянистым бронзам, но более дешевые и стойкие в агрессивных средах. В промышленности используют только однофазные бронзы, обладающие высокими пластичными и литейными свойствами.

Бериллиевые бронзы

Бериллиевые бронзы содержат 2-2,5% Ве и обладают наилучшими свойствами из всех известных бронз.

Свинцовые бронзы

Свинцовые бронзы содержат до 30% Pb и не образуют твердых растворов свинца в меди. Они склонны, как и оловянистые бронзы, к ликвации, имеют невысокую прочность, пластичность и хорошие антифрикционные свойства. Маркируют все бронзы аналогично латуням. Например, БрОЦСНЗ-7-5-1 – оловянистая бронза, содержит 3% Sn, 7% Zn, 5% Pb, 1% Ni и 82% Сu; БрАЖН10-4-4 – алюминиевая бронза, содержит 10% Al, 4% Fe, 4% Ni и 82% Cu.

Титан – металл серебристо-белого цвета, плавится при 1665+-5°C. Существует в двух модификациях: α-титан до 882°C (плотность 4505 кг/см³) кристаллизующийся в гексагональной решетке и β-титан при температуре 900°C и более (плотность 4320 кг/см³), кристаллизующийся в объемно-центрированной кубической решетке с периодом 0,33132 нм. На поверхности титана легко образуется прочная оксидная пленка, защищающая его от коррозии во всех средах, кавитационной коррозии и коррозии под напряжением.

Технический титан марок ВТ1-00, ВТ1-0 и ВТ1-1 имеет невысокую прочность, пластичен, хорошо обрабатывается давлением и сваривается. Примеси N, C, O и Н ухудшают антикоррозионные свойства, пластичность и свариваемость титана; охрупчивают (особенно водород) и увеличивают его прочность и твердость. Для улучшения механических и технологических свойств титана его легируют добавками Al, Mo, V, Mn, Cr, Sn, Fe, Zn, Si. Различают α-сплавы и α+β-сплавы титана. Первые представляют собой твердый раствор легирующих элементов (Al – основной, Sn, Zn и Мо, Fe, Cr) в α-титане. Они не упрочняются термообработкой и подвергаются только рекристаллизационному отжигу при 780-850°C. α+β-сплавы состоят из α- и β- твердых растворов и содержат кроме Al 2-4% Cr, Mo, Fe (стабилизаторов β-титана). α+β-сплавы упрочняются закалкой и старением. При закалке происходит мартенситное превращение и образуется пересыщенный твердый раствор легирующих элементов в α-титане. При старении происходит распад мартенситных фаз и остаточной β-фазы, сопровождающийся упрочнением сплава. Наиболее распространенные α-сплавы, ВТ5, ВТ5-1, ОТ4. Они успешно деформируются в горячем и холодном состоянии, свариваются и противостоят коррозии.

БРОНЗА

Бронзой называется сплав меди с алюминием, кремнием, оловом, бериллием и другими элементами, кроме цинка. Бронзы бывают алюминиевыми, кремниевыми, оловянными, бериллиевыми и т.д. – в зависимости от легирующего элемента.

Маркировка бронзы представляет собой определенную последовательность, начинающуюся с буквосочетания «Бр», после которого указываются легирующие элементы. Легирующие элементы перечисляются, начиная с элемента, который находится в максимальном процентном содержании относительно остальных.

Все бронзы подразделяются на оловянные и безоловянные

Оловянные бронзы

Оловянные бронзы применяются в химической промышленности и в качестве антифрикционных материалов благодаря высоким антикоррозийным и антифрикционным свойствам.

Легирующие элементы оловянных бронз – фосфор, цинк, никель. Цинк, входящий в состав оловянных бронз в количестве до 10%, служит для того, чтобы стоимость бронз стала меньше. Фосфор и свинец способствуют повышению антифрикционных свойств бронзы и улучшают их обрабатываемость резанием.

Литейные оловянные бронзы применяются:

· Деформированные бронзы — БрОФ6,5-0,4; БрОЦ4-3; БрОЦС4-4-2,5 – используются в качестве пружин, антифрикционных деталей, мембран

· Литейные бронзы — БрО3Ц12С5, БрО3Ц12С5, БрО4Ц4С17 – используются в антифрикционных деталях, арматуре общего назначения

Безоловянные бронзы – это двойные или многокомпонентные бронзы без олова, в состав которых входя такие элементы как марганец, алюминий, свинец, железо, никель, кремний, бериллий.

Алюминиевые бронзы обладают высокими технологическими и механическими свойствами, коррозийной стойкостью в условиях тропического климата и в морской воде. Для глубокой штамповки на практике используют однофазные бронзы, двухфазные бронзы применяются в виде фасонного литья и подвергают горячей деформации.

Алюминиевые бронзы, обладая более низкими литейными свойствами в сравнении с оловянными бронзами, способствуют более высокой плотности отливок.

Кремнистые бронзы. Кремний, входящий в состав бронзы (до 3,5%), повышает её пластичность и прочность. В сочетании с марганцем и никелем коррозийные и механические свойства кремнистых бронз повышаются. Они широко применяются при работе в агрессивной среде, для изготовления пружинящих деталей, которые должны работать при температуре до 2500°C.

Бериллиевыне бронзы обладают высокой прочностью благодаря термической обработке. Для них характерны высокие характеристики упругости, предела текучести и временного сопротивления, устойчивы к коррозии. Применяются в электронной технике, для пружинящих контактов, мембран, деталей, которые работают на износ.

Свинцовые бронзы представляют собой сплавы, состоящие из включения свинца, который практически не растворяется в меди, и кристаллов меди. Высокие антифрикционные свойства свинцовых бронз позволяют применять их для изготовления деталей, которые работают в условиях больших скоростей и повышенного давления (вкладыши подшипников скольжения). За счёт высокой теплопроводности, свинцовые бронзы БрС30 способствуют отведению теплоты, возникающей при трении.

Бронзы, легированные оловом и никелем, отличаются повышенными коррозийными и механическими свойствами.

Безоловянные бронзы применяются:

· Алюминиевые бронзы — БрАЖ9-4, БрАЖН10-4-4, БрА9Ж3Л, БрА10Ж3Мц2 – применяются для обработки давлением, в качестве деталей химической аппаратуры, арматуры и антифрикционных деталей

· Кремниевые бронзы — БрКМц3-1- применяются в качестве проволоки для пружин, лент, арматуры

· Бериллиевая бронза — БрБ2 – используется как прутки, проволоки для пружин, ленты, полосы

· Свинцовая бронза- БрС30- применяется в антифрикционных деталях

ЛАТУНЬ

Сплав меди с цинком, процентное содержание цинка в котором составляет от 5 до 45%, называется латунью. Латунь, в состав которой входит 2-20% цинка, называется томпак или красная латунь. Если содержание цинка равно 20-36%, то такая латунь называется жёлтой. Латуни, с более чем 45% цинка в своём составе, применяются крайне редко.

· Простые (двухкомпонентные) – сплавы которые состоят из цинка и меди с незначительными примесями других элементов;

· Специальные (многокомпонентные) латуни в своём составе помимо меди и цинка включают ряд других легирующих элементов.

Двухкомпонентные латуни обозначаются заглавной буквой «Л», за которой следует двузначная цифра, определяющая среднее значение процентного содержания меди в сплаве (Л80-латунь, в состав которой входит 80% меди и 20% цинка).