Ліццё каляровых металаў

Чорныя металы шырока выкарыстоўваюцца ў машынабудаўнічай прамысловасці з-за іх перавагі, дыяпазону механічных уласцівасцяў і меншага кошту. Тым не менш, каляровыя металы таксама выкарыстоўваюцца ў розных сферах прымянення з-за іх асаблівых уласцівасцяў у параўнанні са сплавамі чорных металаў, нягледзячы на ​​іх агульны высокі кошт. Пажаданыя механічныя ўласцівасці могуць быць атрыманы ў гэтых сплавах з дапамогай дэфармацыйнага ўмацавання, умацавання пад узростам і г.д., але не праз звычайныя працэсы тэрмаапрацоўкі, якія выкарыстоўваюцца для чорных сплаваў. Некаторыя з асноўных каляровых матэрыялаў, якія ўяўляюць цікавасць, - гэта алюміній, медзь, цынк і магній

1. Алюміній

З усіх сплаваў каляровых металаў алюміній і яго сплавы з'яўляюцца найбольш важнымі з-за іх выдатных уласцівасцяў. Некаторыя з уласцівасцяў чыстага алюмінія, для якіх ён выкарыстоўваецца ў машынабудаўнічай прамысловасці:

• 1) Выдатная цеплаправоднасць (0,53 кал/см/C)
• 2) Выдатная электраправоднасць (376 600/Ом/см)
• 3) Нізкая масавая шчыльнасць (2,7 г/см)
• 4) Нізкая тэмпература плаўлення (658C)
• 5) Выдатная ўстойлівасць да карозіі
• 6) Не таксічны.
• 7) Ён мае адзін з самых высокіх каэфіцыентаў адлюстравання (ад 85 да 95%) і вельмі нізкі каэфіцыент выпраменьвання (ад 4 да 5%)
• 8) Ён вельмі мяккі і пластычны, дзякуючы чаму мае вельмі добрыя вытворчыя ўласцівасці.

Частка прымянення, дзе звычайна выкарыстоўваецца чысты алюміній, - гэта электрычныя праваднікі, матэрыялы для рэбраў радыятараў, прылады кандыцыянавання паветра, аптычныя і святлоадбівальнікі, фальга і ўпаковачныя матэрыялы.

Нягледзячы на ​​​​пералічаныя вышэй карысныя прымянення, чысты алюміній шырока не выкарыстоўваецца з-за наступных праблем:

• 1) Ён мае нізкую трываласць на разрыў (65 МПа) і цвёрдасць (20 BHN)
• 2. Вельмі цяжка зварваць або паяць.

Механічныя ўласцівасці алюмінія можна істотна палепшыць шляхам легіравання. Асноўнымі легіруючымі элементамі, якія выкарыстоўваюцца, з'яўляюцца медзь, марганец, крэмній, нікель і цынк.

Алюміній і медзь утвараюць хімічнае злучэнне CuAl2. Пры тэмпературы вышэй за 548 C ён цалкам раствараецца ў вадкім алюмініі. Пры яго загартоўцы і штучным старэнні (працяглая вытрымка пры 100 - 150C) атрымліваецца загартаваны сплаў. CuAl2, які не вытрыманы, не паспявае выпадаць у асадак з цвёрдага раствора алюмінію і медзі і, такім чынам, знаходзіцца ў няўстойлівым становішчы (перанасычаны пры пакаёвай тэмпературы). У працэсе старэння выпадаюць вельмі дробныя часціцы CuAl2, што выклікае ўмацаванне сплаву. Гэты працэс называецца зацвярдзеннем раствора.

Іншыя легіруючыя элементы, якія выкарыстоўваюцца, - гэта да 7% магнію, да 1,5% марганца, да 13% крэмнія, да 2% нікеля, да 5% цынку і да 1,5% жалеза. Акрамя іх, тытан, хром і калумбій таксама могуць быць дададзеныя ў невялікіх працэнтах. Састаў некаторых тыповых алюмініевых сплаваў, якія выкарыстоўваюцца для пастаяннага фармавання і ліцця пад ціскам, прыведзены ў табліцы 2. 10 з іх ужываннем. Механічныя ўласцівасці, чаканыя ад гэтых матэрыялаў пасля таго, як яны адліты з выкарыстаннем пастаянных форм або ліцця пад ціскам, паказаны ў табліцы 2.1.

2. Медны

Падобна алюмінію, чыстая медзь таксама знаходзіць шырокае прымяненне дзякуючы наступным уласцівасцям

• 1) Электраправоднасць чыстай медзі высокая (5,8 х 105 /Ом/см) у яе чыстым выглядзе. Любая дробная прымешка рэзка зніжае праводнасць. Напрыклад, 0,1% фосфару зніжае праводнасць на 40%.
• 2) Ён мае вельмі высокую цеплаправоднасць (0,92 кал/см/C)
• 3) Гэта цяжкі метал (удзельная вага 8,93)
• 4) Яго можна лёгка злучыць паміж сабой пайкай
• 5) Ён супрацьстаіць карозіі,
• 6) Ён мае прыемны колер.

Чыстая медзь выкарыстоўваецца ў вытворчасці электрычных правадоў, шын, кабеляў перадачы, труб і трубаправодаў халадзільнікаў.

Механічныя ўласцівасці медзі ў чыстым стане не вельмі добрыя. Ён мяккі і адносна слабы. Яго можна выгадна легіраваць для паляпшэння механічных уласцівасцей. Асноўнымі легіруючымі элементамі з'яўляюцца цынк, волава, свінец і фосфар.

Сплавы медзі і цынку называюцца латунямі. З утрыманнем цынку да 39% медзь утварае аднафазную (α-фазу) структуру. Такія сплавы валодаюць высокай пластычнасцю. Колер сплаву застаецца чырвоным да ўтрымання цынку 20%, але пасля гэтага ён становіцца жоўтым. Другі структурны кампанент, званы β-фазай, змяшчае ад 39 да 46% цынку. Фактычна гэта міжметалічнае злучэнне CuZn, якое адказвае за павышаную цвёрдасць. Трываласць латуні яшчэ больш павялічваецца пры даданні невялікай колькасці марганца і нікеля.

Сплавы медзі з волавам называюцца бронзамі. Цвёрдасць і трываласць бронзы павялічваюцца з павелічэннем утрымання волава. Пластычнасць таксама зніжаецца з павелічэннем адсотка волава вышэй за 5. Калі таксама дадаецца алюміній (ад 4 да 11%), атрыманы сплаў называецца алюмініевай бронзай, якая мае значна больш высокую каразійную ўстойлівасць. Бронза параўнальна дарагая ў параўнанні з латунню з-за наяўнасці волава, якое з'яўляецца дарагім металам.

3. Іншыя каляровыя металы

цынк

Цынк у асноўным выкарыстоўваецца ў машынабудаванні з-за яго нізкай тэмпературы плаўлення (419,4 C) і больш высокай устойлівасці да карозіі, якая павышаецца з павелічэннем чысціні цынку. Устойлівасць да карозіі абумоўлена адукацыяй ахоўнага аксіднага пакрыцця на паверхні. Асноўныя прымянення цынку - цынкаванне для абароны сталі ад карозіі, паліграфічная прамысловасць і ліццё пад ціскам.

Недахопамі цынку з'яўляюцца моцная анізатрапія, якая праяўляецца ў дэфармаваных умовах, адсутнасць стабільнасці памераў ва ўмовах старэння, зніжэнне ўдарнай трываласці пры больш нізкіх тэмпературах і схільнасць да міжкрысталічнай карозіі. Яго нельга выкарыстоўваць для эксплуатацыі пры тэмпературы вышэй за 95.C, таму што гэта прывядзе да істотнага зніжэння трываласці на разрыў і цвёрдасці.

Яго шырокае выкарыстанне ў ліцця пад ціскам звязана з тым, што ён патрабуе больш нізкага ціску, што прыводзіць да большага тэрміну службы штампа ў параўнанні з іншымі сплавамі для ліцця пад ціскам. Акрамя таго, ён мае вельмі добрую апрацоўку. Аздабленне, атрыманае ліццём пад ціскам цынку, часта дастаткова для любой далейшай апрацоўкі, за выключэннем выдалення ўспышкі, якая прысутнічае ў плоскасці падзелу.

магній

Дзякуючы лёгкаму вазе і добрай механічнай трываласці магніевыя сплавы выкарыстоўваюцца на вельмі высокіх хуткасцях. Для такой жа калянасці магніевыя сплавы патрабуюць толькі 37,2% вагі сталі C25, што дазваляе скараціць вагу. Двума асноўнымі легіруючымі элементамі з'яўляюцца алюміній і цынк. Магніевыя сплавы могуць быць адлітыя ў пясок, у форму і пад ціскам. Уласцівасці адлітых у пясок кампанентаў з магніевага сплаву параўнальныя з уласцівасцямі адліваных у формы або адлітых пад ціскам кампанентаў. Сплавы для ліцця пад ціскам звычайна маюць высокае ўтрыманне медзі, што дазваляе вырабляць іх з другасных металаў для зніжэння выдаткаў. Яны выкарыстоўваюцца для вырабу аўтамабільных колаў, картэраў і г. д. Чым вышэй утрыманне, тым вышэй механічная трываласць магніевых апрацаваных сплаваў, такіх як пракат і каваныя дэталі. Магніевыя сплавы можна лёгка зварваць з дапамогай большасці традыцыйных зварачных працэсаў. Вельмі карысным уласцівасцю магніевых сплаваў з'яўляецца іх высокая обрабатываемость. Ім патрабуецца толькі каля 15% магутнасці для апрацоўкі ў параўнанні з нізкавугляродзістай сталлю.