Конспект лекций Часть 2 Омск 2006 (075. 8) Ббк 34. 202: 34. 206я73 Б95

Сплавы «алюминий – медь»
АЛ7	Cu – 4 – 5	T4	240	7
		T5	260	3
АЛ19	Cu – 5,3; Mn – 1,0; Ti – 0,45	T4	320	9
		T5	360	5
Сплавы «алюминий – магний»
АЛ8	Mg – 9,5 – 11,5	Т5	350	10
AЛ27	Mg – 11,5; Ti – 0,15; Zr – 0,2; Be – 0,15	Т4	360	18
Жаропрочные сплавы
АЛ1	Mg – 1,75; Си – 4,5; Ni – 2,25; Сг – 0,25	Т5	260	0,6
		Т7	220	1,2
АЛ20	Mg – 1,2; Si – 2,0; Mn – 0,3; Cu – 4,5; Fe – 1,5; Ti – 0,1	Т6	300	0,8
		Т7	230	0,8
АЛ21	Mg – 1,3; Mn – 0,25; Cu – 6,0; Ni – 3,6; Сг – 0,25	Т2	210	1,2
		Т7	220	1,5

Легирование кремнием улучшает литейные свойства (сплав АЛ20). Для измельчения структуры и повышения жаропрочности сплав дополнительно легируют железом, мар­ганцем, титаном. Предел прочности при режиме Т6 – 300 МПа, при режиме Т7 – 230. Для крупногабаритных деталей, работающих при 300 – 350°С, используют сплав АЛ21, отличающийся от АЛ20 отсутствием в его составе кремния.

4.2. Медь и ее сплавы

Медь – металл красновато-розового цвета с плот­ностью 8,94 г/см³ (8940 кг/м³), температура плавления – 1083°С, кри­сталлическая решетка ГЦК, полиморфизмом не обладает. По тепло- и электропроводности медь занимает второе место после серебра.

Медь имеет высокую коррозионную стойкость в пресной, морской воде и в атмосферных условиях, но окисляется в сернистых газах и аммиаке. Марганец, не снижая пластично­сти, повышает коррозионную стойкость меди (марка ММц-1).
Механические свойства меди в прокатанном отожжен­ном состоянии: предел прочности – 220 – 240 МПа, относительное удлинение – 45 – 50 %, твердость – НВ35 – 45. Холодная пластическая деформация наклеп (нагартовка) увеличивает прочность до 450 МПа, но понижает пластичность до 2 – 3 %. При наклепе несколько снижается электропровод­ность. Для подвесных проводов, где требуется прочность, при­меняют нагартованную медь или медь с упрочняющими до­бавками (например, около 1 % кадмия). Для снятия наклепа проводится отжиг при температуре 550 – 650°С. Медь хорошо обра­батывается давлением прокатывается в лист и ленту, протя­гивается в проволоку, легко полируется, хорошо паяется и сваривается, но плохо обрабатывается резанием и имеет низ­кие литейные свойства.
Медь маркируется: М00 (99,99 % Cu), М0 (99,95 % Cu), M1 (99,90 % Cu), М2 (99,70 % Cu), М3 (99,50 % Cu), М4 (99,0 % Cu).
Все примеси снижают тепло- и электропроводность меди, пластичность и коррозионную стойкость. Более других сни­жает электропроводность меди ее раскислитель фосфор. Для проводников тока применяют медь марок М00 – M1 с содержанием примесей до 0,1 %. Кислород ухудшает пайку и лужение меди, вызывает при нагреве «водородную болезнь».
Медь применяется главным образом в электротехнике как проводник тока, для изготовления различных теплообменников и для производства сплавов.
Различают две основные группы сплавов: латуни (спла­вы меди с цинком) и бронзы (сплавы меди с другими эле­ментами, в числе которых может быть цинк).


4.2.1. Латуни

Латуни подразделяются на простые – сплавы системы «медь – цинк» – и сложные, содержащие другие элементы (никель, олово, алюминий и др.). Латуни широко применяются в приборостроении, в общем и химическом маши-ностроении. Их прочность выше, чем у меди, и они дешевле.

Рис. 8. Диаграмма состояния Cu – Zn (а) и влияние цинка

на механические свойства латуни (б)

При концентрации цинка до 39 % латуни однофазны, их структура – кристаллы -твердого раствора цинка в меди. При большем содержанием цинка латуни двухфазны, и их структура – кристаллы -твердого раствора и кристаллы '-фазы – твердого и хрупкого соединения CuZn. В практи­ческих условиях охлаждения '-фаза иногда появляется в структуре латуней при содержании цинка менее 39 % (рис. 8).

Максимальное относительное удлинение до 55 % имеют однофазные латуни при содержании 30 % цинка, с увеличе­нием содержания цинка пластичность понижается. Прочность латуней повышается с увеличением содержания цинка до 45 %, а затем под влиянием твердой и хрупкой '-фазы резко падает. Такие сплавы не используются. Латуни с содержа­нием цинка до 10 % называются томпак, а до 15 – 20 % – полутомпак.
Однофазные латуни со структурой -твердого раствора обрабатываются давлением только в холодном состоянии. Они применяются в виде труб, проволоки, холоднокатаных полуфабрикатов (листов, полос, лент, прутков для изготовле­ния штампованных деталей). Однофазные латуни могут упрочняться наклепом. Рекристаллизационный отжиг для снижения твердости и восстановления пластичности проводят при температуре 450 – 550°С.
Двухфазные латуни (более 39 % цинка) обрабатываются давлением только в горячем состоянии (выше 454 – 468°С), когда твердая и хрупкая '-фаза переходит в пластичную -фазу, а примеси вследствие перекристаллизации находятся не по границам, а внутри зерен.
Простые латуни (медь – цинк) маркируются буквой «Л», после которой цифра показывает среднее процентное содержание меди. Например, латуни Л96, Л70 однофазны, а Л60 двухфазна.
Легированные латуни называются сложными, или спе­циальными. В их марке после буквы «Л» записываются на­чальная буква названия элемента и цифра – его процентное содержание.