Медь и ее сплавы

Чистая медь обладает высокой пластичностью, электро- и теплопроводностью, коррозионной стойкостью. Из чистой меди изготовляют электрические провода и кабели, детали приборов и электрических машин и т.д. Медь хорошо обрабатывается давлением и вытягивается в тонкие листы (фольгу) толщиной 0,05 – 0,06 мм и в проволоку диаметром 0,02 – 0,03 мм. Марки меди различаются в зависимости от чистоты. Примерно 75% меди расходуется на сплавы с другими металлами – цинком, оловом, свинцом, алюминием и т. д. Сплавы на медной основе объединяются в две основные группы – латуни и бронзы.

Латунью называется сплав меди с цинком. При содержании цинка менее 20% латунь называется томпаком. Латунь обозначают буковой Л с цифрами, соответствующими процентному содержанию меди в сплаве. Если в латуни кроме меди и цинка имеются еще добавки, то после буквы Л ставят обозначения добавок, после которых следуют цифры, указывающие среднее процентное содержание компонентов латуни, а латунь получает название по введенным в нее добавкам. Например, латунь марки ЛС59-1 обозначает: латунь свинцовистая с 59% меди, 1% свинца и 40% цинка.

По технологическому признаку латуни делятся на литейные и деформируемые (обрабатываемые давлением). Для улучшения механических свойств и обрабатываемости латуни в медноцинковый сплав добавляют 2 – 8 % железа, алюминия, никеля и других элементов. Такие латуни называются специальными.

Бронзой называется сплав меди с оловом и другими элементами, кроме цинка. Различают простые (оловянистые) и специальные (безоловянистые) бронзы. Бронзы, в состав которых входит олово, являются оловянистыми. В специальных бронзах олово заменено свинцом, алюминием, железом, марганцем, кадмием, бериллием и другими элементами. В зависимости от химического состава такие бронзы называются свинцовистыми, алюминиевыми, марганцовистыми, беррилиевыми и т. д. Как и латуни, бронзы делятся на литейные и деформируемые.

Принцип обозначения бронз такой же, как и латуней, лишь с той разницей, что цифры, следующие за буквами, указывают только среднее процентное содержание примесей в сплаве (остальное медь); например, БрОЦСН-3-7-5 обозначает: бронза оловянисто-цинко-свинцовисто-никелевая, содержащая 3% олова 7% цинка, 5% свинца и 1 % никеля.

Алюминий и его сплавы

Алюминий обладает хорошей пластичностью, электро- и теплопроводностью, высокой коррозионной стойкостью в пресной воде, в атмосферных и некоторых других условиях. На воздухе поверхность алюминия покрывается тонкой пленкой окислов Al₂O₃, которая защищает от окисления нижерасположенные слои металла.

Сплавы алюминия делятся на литейные и деформируемые. Наибольшее применение из литейных сплавов получил силумин. Деформируемые сплавы делят на неупрочняемые термообработкой, к ним относятся сплавы алюминия с марганцем и магнием, и упрочняемые, наиболее распространенным из них является дуралюмин.

Силумин представляет собой сплав алюминия с 8 – 14 % кремния. Он обладает хорошими литейными качествами и используется для отливки сложных деталей в песчаные формы, в кокиль и под давлением.

Сплавы алюминия с марганцем и магнием обладают высокой коррозионной стойкостью, умеренной прочностью, высокой пластичностью, хорошо свариваются. Их маркировка: АМц – сплавы алюминия с марганцем, АМг – с магнием. Например АМг7 – сплав алюминия с магнием, содержащий магния примерно 7%, остальное алюминий.

Дуралюминами называются сплавы алюминия с медью (2,25 – 5,2 %), магнием (0,2 – 1,8 %) и марганцем (0,1 – 1,0 %). Они обладают достаточно высокой прочностью, пластичностью и делятся на три группы: нормальный дуралюмин; дуралюмины с повышенной пластичностью; дуралюмины с повышенной прочностью. Дуралюмин маркируют буквой Д и порядковым номером, например, Д1, Д16 и т.д.

Задание на работу №3.

Задача 1 (по вариантам). По данной марке сплава определить:

- к какой группе материалов относится;

- химический состав (по марке сплава);

- механические и физические свойства (дать описание буквенным обозначениям свойств). Необходимо выбрать для соответствующей марки сплава по таблицам, приведенным в справочных данных для этой работы.

Исходные данные:

Задача 2.Определить механические характеристики (твердость и предел прочности) и марку алюминиевого сплава, если при испытании на твердость по Бринеллю (D = 10 мм, Р = 250 кгс) средний диаметр отпечатка составляет d = 2,3 мм.

Задача 3. Для деталей, работающих в условиях трения заменить КЧ60-3 ( s _в ³ 588 МПа, НВ = 180 … 250) на бронзу.

Задача 4. Определить механические характеристики (твердость и предел прочности) и марки латуни и бронзы, если при испытании на твердость по Бринеллю (D = 10 мм, Р = 1000 кгс) средний диаметр отпечатка составляет d = 4,2 мм.

Задача 5. Щиты авиационных электродвигателей изготовляют из алюминиевого сплава. Какой материал и какой способ изготовления деталей в данном случае оптимален и почему: 1) Д1, литье в кокиль; 2) АЛ2, литье под давлением.

В этой задаче обратить внимание на сочетание материала и способа получения детали.

Справочные данные.