Цветные металлы и сплавы

К атегория:

Техническое обслуживание автомобилей

Цветные металлы и сплавы

Из цветных металлов в автомобилестроении широко используются олово, свинец, цинк, сурьма, алюминий, медь.

Олово (Sn) - металл серебристо-белого цвета с легким голубоватым оттенком. Удельный вес чистого олова 7,3; температура плавления 232° С, температура кипения 2270° С. Олово обладает высокой пластичностью, ковкостью, легко прокатывается в тонкие листы и фольгу (станиоль).

При нагревании пластичность олова уменьшается и при температуре 200 °С оно становится настолько хрупким, что может быть легко истерто в порошок. Чистое олово стойко в отношении коррозии и действия органических кислот. Олово получают из оловянных руд, основной из которых является минерал касситерит (оловянный камень).

Товарное олово выпускается главным образом в виде чушек весом 25-45 кГ, а также в виде прутов сечением около 1 см2 и длиной - 30-40 см. Олово широко применяется в качестве компонента различных сплавов, а также для лужения.

Свинец (РЬ)-блестящий металл синевато-серого цвета. Удельный вес 11,34 температура плавления 327,4 °С, температура кипения 1640° С. Свинец очень мягкий металл, легко прокатывается в холодном состояния в листы различной толщины и хорошо куется. Во влажном воздухе быстро окисляется, покрываясь тонкой пленкой окиси серого цвета, которая предохраняет его от дальнейшей коррозии.

Все соединения свинца ядовиты, в особенности его органические производные, например тетраэтилсвинец, который добавляют в бензин. Свинец очень устойчив в отношении действия серной и соляной кислот, а также органических кислот, щелочей и масел. В азотной кислоте он легко растворяется. Основной рудой, из которой получают свинец, является свинцовый блеск (галенит). Свинец выпускается чушками весом 30-35 кГ.

В автомобилестроении свинец применяется главным образом для изготовления решеток аккумуляторных пластин, активной массы пластин, клемм и перемычек аккумуляторов. Кроме того, он применяется в качестве компонента в бронзах, оловянио-свин-цовых припоях и в антифрикционных сплавах.

Цинк (Zn)-металл серебристо-белого цвета с голубоватым оттенком, в изломе имеет сильный металлический блеск. Удельный вес 7,13; температура плавления 419° С, температура кипения 907° С. При нормальной температуре очень хрупок. Нагретый до температуры 100-150° С, цинк приобретает пластичность, легко поддается ковке, прокатке в тонкие листы и волочению в проволоку, при нагревании выше 200-250 °С теряет пластичность и вязкость и вновь становится хрупким.

В сухом виде цинк почти не окисляется. Во влажном воздухе и в воде окисляется, покрываясь тонким слоем окиси, которая предохраняет металл от дальнейшего окисления. В кислотах и щелочах растворяется хорошо. Цинк получают из руды, которая носит название цинковой обманки.

Цинк применяется для различных целей. Он является компонентом таких сплавов, как латунь, бронза, мельхиор, типографский металл, используется для покрытия поверхностей различных стальных изделий (горячее цинкование) с целью предохранения их от коррозии.

Сурьма (Sb) - металл блестящего серебристо-белого цвета, очень хрупкий. Удельный вес сурьмы 6,62; температура плавления 630°С, температура кипения 1440° С. При нормальной температуре сурьма на воздухе не окисляется. Она стойка в отношении действия воды и разбавленных кислот. В концентрированных соляной и серной кислотах сурьма растворяется. Сурьма добывается из минерала, называемого сурьмяным блеском.

Сурьма как компонент в различных сплавах придает им твердость и повышает коррозионную стойкость. Сплавы сурьмы со свинцом используются для изготовления аккумуляторных пластин и для изделий, устойчивых против действия серной кислоты. Сплавы сурьмы, меди, олова и свинца применяют в качестве антифрикционных сплавов для заливки подшипников. В соответствии с ГОСТ 1089-62 сурьма выпускается следующих марок: СуО, Cyl, Су2, СуЗ и Су4.

Алюминий (А1)-металл серебристо-белого цвета с матовым оттенком, который получается вследствие окисления. Удельный вес 2,7; температура плавления 658° С, температура кипения около 2000° С. На воздухе он очень быстро окисляется, покрывается тонкой пленкой окиси, которая предохраняет его от дальнейшего окисления. Пленка окиси алюминия плавится при температуре 2050° С.

Алюминий - мягкий металл, легко поддается механической обработке, ковке, резанию, прокатке, волочению в проволоку, хорошо проводит тепло и электрический ток. Он очень неустойчив в отношении действия щелочей, серной и соляной кислот. Органические и азотные кислоты на него не действуют. В соляной кислоте алюминий растворяется.

Алюминий добывается главным образом из бокситов, в которых он содержится в виде окиси алюминия (глинозем). Товарный алюминий выпускается в виде чушек весом 15 кГ, плит (болванок) весом 100 кГ и брусков квадратного сечения весом 35 кГ.

Алюминий применяется в качестве компонента в различных сплавах. В автомобилестроении чистый алюминий применяется для изготовления фольги, идущей на обкладки конденсаторов, для покрытия рефлекторов фар в лампах-фарах и др.

Медь (Си)-металл желтовато-красного цвета. Удельный вес 8,94; температура плавления чистой меди 1083°С, а температура кипения 2310° С. Пары меди имеют зеленоватый цвет, они очень ядовиты, как и соединения меди.

Чистая медь - мягкий металл, вязкий, легко поддается ковке, прокатке в листы толщиной до сотых долей миллиметра. Медь хорошо протягивается в проволоку различной толщины. Чистая медь хорошо проводит тепло и электрический ток. По электропроводимости она стоит на втором месте после серебра.

Медь добывают из руд, называемых медным колчеданом и медным блеском.

Медь выпускается в виде слитков, прутков, труб, проволоки, листов, лент, фольги и порошка.

Медь применяется как в чистом виде, так и в виде сплавов с другими металлами (латунь, бронза, томпак и др.). В автомобильной промышленности медь применяется для изготовления электропроводов, деталей приборов электрооборудования, паяльников и т. п.

Сплавы на медной основе. Медь является основным компонентом в латуни, бронзе и твердых припоях.

Латунь представляет собой сплав, в состав которого входят в основном медь и цинк. Латунь имеет большое применение в различных отраслях промышленности. Она хорошо куется, прокатывается в листы различной толщины и штампуется. В автомобильной промышленности она применяется для изготовления различных втулок, краников, деталей карбюраторов, радиаторов. системы охлаждения, зажимных винтов и различной арматуры.

Бронза представляет собой сплав меди с оловом. Бронзы, в состав которых входят, кроме меди и олова, другие элементы, носят название специальных бронз. Бронза обладает высокой прочностью и стойкостью против истирания и в отношении действия атмосферного воздуха и кислот. Бронза хорошо заполняет литейные формы, дает малую усадку и хорошо поддается механической обработке.

В автомобильной промышленности бронза различного химического состава применяется для отливки червячных колес и для изготовления втулок, деталей пневматических тормозов и арматуры.

Твердые припои. Наиболее широкое применение имеют медно-цинковые припои, являющиеся сплавами меди и цинка. Они обладают высокой прочностью и высокой температурой плавления (810-880°С). Медно-цинковые твердые припои маркируют буквами ПМЦ, которые обозначают, что это припой медно-цин-ковый. После букв ставят цифры, определяющие содержание в процентах меди, например ПМЦ-36, ПМЦ-48 (соответственно меди 36+2%, 48±2%, остальное цинк). Твердые припои применяются в основном для пайки меди, бронзы, латуни.

Алюминиевые сплавы. В состав алюминиевых сплавов входят медь, цинк, магний, марганец, кремний, железо и другие элементы.

Алюминиевые литейные сплавы, в состав которых входит кремний в количестве от 10 до 14%, называются силуминами. Эти сплавы отличаются хорошими литейными и механическими свойствами. Алюминиевые сплавы используют для изготовления поршней, головок цилиндров карбюраторных двигателей и других деталей.

Цинковые сплавы, состоящие из цинка, содержание которого доходит до 95%, алюминия (3,5-4,5%) и меди (2,75- 3,5%), применяют для изготовления методом литья под давлением корпусов карбюраторов, топливных насосов, корпусов автомобильных сигналов, различных ручек, корпусов измерительных приборов, облицовки радиаторов и т. п.

Антифрикционные сплавы применяют для заливки подшипников. Структура таких сплавов представляет собой пластичную основу с вкрапленными в нее более твердыми частицами, расположенными равномерно. Вследствие мягкой, пластичной основы сплава подшипник легко прирабатывается к поверхности шеек вращающегося в нем вала.

Вкрапленные в основу твердые частицы являются опорой вала, так как мягкая основа сплава изнашивается быстрее. При износе уменьшается поверхность соприкосновения вала с подшипником, вследствие чего уменьшается трение и улучшается циркуляция масла. В качестве антифрикционных сплавов применяют баббиты, свинцовистые бронзы и другие сплавы.

Баббиты представляют собой сплавы олова и свинца. В зависимости от содержания олова они разделяются на высокооло-вянистые и малооловянистые. Высокооловянистые имеют оловянную основу, а малооловянистые - свинцовую. Во всех баббитах, кроме олова и свинца, содержатся сурьма и медь.

В автомобильной промышленности широко применяют баббиты БН и БТ. Баббит БН имеет следующий химический состав (%): олова - 9-11, сурьмы - 13-15, меди-1,5-2, мышьяка - 0,5-1,75, кадмия- 1,25-1,75, никеля - 0,75-1,25 и остальное - свинец. Баббит БТ: олова - 9-11, сурьмы - 14-16, меди - 0,7- 1,1, теллура - 0,05-0,2 и остальное - свинец.

Для заливки вкладышей подшипников коленчатого вала дизельных двигателей применяют свинцовистую бронзу БрСЗО. Такая бронза обладает высокой теплопроводностью и способностью сохранять свои свойства при нагревании до температуры 200° С.

Выпускается и применяется новый антифрикционный сплав СОС 6-6 для тонкостенных вкладышей подшипников карбюраторных двигателей. Химический состав сплава СОС 6-6 следующий: 5,5-6,5% олова, 5,5-6,6% сурьмы и остальное - свинец.

Цветные металлы, их свойства и сплавы

К цветным металлам* и сплавам относятся практически все металлы и сплавы, за исключением железа и его сплавов, образующих группу чёрных металлов. Цветные металлы встречаются реже, чем железо и часто их добыча стоит значительно дороже, чем добыча железа. Однако цветные металлы часто обладают такими свойствами, какие у железа не обнаруживаются, и это оправдывает их применение.

Выражение «цветной металл» объясняется цветом некоторых тяжёлых металлов: так, например, медь имеет красный цвет.

Если металлы соответствующим образом смешать (в расплавленном состоянии), то получаются сплавы. Сплавы обладают лучшими свойствами, чем металлы, из которых они состоят. Сплавы, в свою очередь, подразделяются на сплавы тяжёлых металлов, сплавы лёгких металлов и т.д.

Цветные металлы по ряду признаков разделяют на следующие группы:

- тяжёлые металлы - медь, никель, цинк, свинец, олово;

- лёгкие металлы - алюминий, магний, титан, бериллий, кальций, стронций, барий, литий, натрий, калий, рубидий, цезий;

- благородные металлы - золото, серебро, платина, осмий, рутений, родий, палладий;

- малые металлы - кобальт, кадмий, сурьма, висмут, ртуть, мышьяк;

- тугоплавкие металлы - вольфрам, молибден, ванадий, тантал, ниобий, хром, марганец, цирконий;

- редкоземельные металлы - лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, иттербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, лютеций, прометий, скандий, иттрий;

- рассеянные металлы - индий, германий, таллий, таллий, рений, гафний, селен, теллур;

- радиоактивные металлы - уран, торий, протактиний, радий, актиний, нептуний, плутоний, америций, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий.

Чаще всего цветные металлы применяют в технике и промышленности в виде различных сплавов, что позволяет изменять их физические, механические и химические свойства в очень широких пределах. Кроме того, свойства цветных металлов изменяют путём термической обработки, нагартовки, эа счёт искусственного и естественного старения и т. д.

Цветные металлы подвергают всем видам механической обработки и обработки давлением - ковке, штамповке, прокатке, прессованию, а также резанию, сварке, пайке.

Из цветных металлов изготовляют литые детали, а также различные полуфабрикаты в виде проволоки, профильного металла, круглых, квадратных и шестигранных прутков, полосы, ленты, листов и фольги. Значительную часть цветных металлов используют в виде порошков для изготовления изделий методом порошковой металлургии, а также для изготовления различных красок и в качестве антикоррозионных покрытий.

· - некоторые химические элементы Национальная Комиссия Украины (НКУ) рекомендует называть так: Серебро - Аргентумом, Золото - Аурумом, Углерод - Карбоном, Медь - Купрумом и т.д. Названия элементов в определённых случаях употребляются как имена собственные - пишутся с большой буквы в середине предложения. В школах дети (на уроках химии) называют азотную кислоту нитратной, серную - сульфурной и т.д. В остальных случаях (география, история и пр.) применяются общеупотребительные названия, т.е. золото называется золотом, медь - медью и т.д.

Цветные металлы и сплавы

Сплавы цветных металлов применяют для изготовления деталей, работающих в условиях агрессивной среды, подвергающихся трению, требующих большой теплопроводности, электропроводности и уменьшенной массы.

Медь- металл красноватого цвета, отличающийся высокой теплопроводностью и стойкостью против атмосферной коррозии. Прочность невысокая: ав = 180... ...240 МПа при высокой пластичности б>50%.

Латунь - сплав меди с цинком (10...40 %), хорошо поддается холодной прокатке, штамповке, вытягиванию <7ь = 25О...4ОО МПа, 6=35..15%. При маркировке лату-ней (Л96, Л90, ..., Л62) цифры указывают на содержание меди в процентах. Кроме того, выпускают латуни многокомпонентные, т. е. с другими элементами (Мп, Sn, Pb, Al).

Бронза - сплав меди с оловом (до 10%), алюминием, марганцем, свинцом и другими элементами. Обладает хорошими литейными свойствами (вентили, краны, люстры). При маркировке бронзы Бр.ОЦСЗ-12-5 отдельные индексы обозначают: Бр - бронза, О - олово, Ц - цинк, С -свинец, цифры 3, 12, 5--содержание в процентах олова цинка, свинца. Свойства бронзы зависят от состава: бв=15О...21О МПа, б=4...8%, НВ60 (в среднем).

Алюминий - легкий серебристый металл, обладающий низкой прочностью при растяжении - аа = 80... ...100 МПа, твердостью - НВ20, малой плотностью - 2700 кг/м3, стоек к атмосферной коррозии. В чистом виде в строительстве применяют редко (краски, газооб-разователи, фольга). Для повышения прочности в него вводят легирующие добавки (Мп, Си, Mg, Si, Fe) и используют некоторые технологические приемы. Алюминиевые сплавы делят на литейные, применяемые для отливки изделий (силумины), и деформируемые (дюралюмины), идущие для прокатки профилей, листов и т.п.

Силумины - сплавы алюминия с кремнием (до 14%), они обладают высокими литейными качествами, малой усадкой, прочностью ои = 200 МПа, твердостью НВ50...70 при достаточно высокой пластичности 6== =5...10 %. Механические свойства силуминов можно существенно улучшить путем модифицирования. При этом увеличивается степень дисперсности кристаллов, что повышает прочность и пластичность силуминов.

Дюралюмины - сложные сплавы алюминия с медью (до 5,5 %), кремнием (менее 0,8%). марганцем (до 0,8 %), магнием (до 0,8 %) и др. Их свойства улучшают термической обработкой (закалкой при температуре 500...520°С с последующим старением). Старение осуществляют на воздухе в течение 4...5 сут при нагреве на 170°С в течение 4...5 ч.

Термообработка алюминиевых сплавов основана на дисперсном твердении с выделением твердых дисперсных частиц сложного химического состава. Чем мельче частицы новообразований, тем выше эффект упрочнения сплавов. Предел прочности дюралюминов после закалки и старения составляет 400...480 МПа и может быть повышен до 550...600 МПа в результате наклепа при обработке давлением.

В последнее время алюминий и его сплавы все шире применяют в строительстве для несущих и ограждающих конструкций. Особенно эффективно применение дюралюминов для конструкций в большепролетных сооружениях, в сборно-разборных конструкциях, при сейсмическом строительстве, в конструкциях, предназначенных для работы в агрессивной среде. Начато изготовление трехслойных навесных панелей из листов алюминиевых сплавов с заполнением пенопластовыми материалами. Путем введения газообразователей можно создать высокоэффективный материал пеноалюминий со средней плотностью 100...300 кг/м3

Все алюминиевые сплавы поддаются сварке, но она осуществляется более трудно, чем сварка стали, из-за образования тугоплавких оксидов АЬОз.

Особенностями дюралюмина как конструкционного сплава являются: низкое значение модуля упругости, примерно в 3 раза меньше, чем у стали, влияние температуры (уменьшение прочности при повышении температуры более 400°С и увеличение прочности и пластичности при отрицательных температурах); повышенный примерно в 2 раза по сравнению со сталью коэффициент линейного расширения; пониженная свариваемость.

Титан за последнее время начал применяться в разных отраслях техники благодаря ценным свойствам: высокой коррозионной стойкости, меньшей плотности (4500 кг/м3) по сравнению со сталью, высоким прочностным свойствам, повышенной теплостойкости. На основе титана создаются легкие и прочные конструкции с уменьшенными габаритами, способные работать при повышенных температурах.

Технологии подготовки поверхности металла

Надёжная антикоррозионная защита металла возможна только при высоком уровне подготовки поверхности.

Перед нанесением антикоррозионного лакокрасочного материала необходимо, прежде всего, выбрать технологию и метод подготовки поверхности металла перед окраской.

Существуют механические и химические методы подготовки поверхности. Механические методы имеют ряд ограничений в применении и не способны обеспечить хорошие защитные свойства лакокрасочных покрытий, особенно при их эксплуатации в жёстких условиях. В настоящее время широкое распространение получили химические методы подготовки поверхности. Данные методы позволяют обрабатывать изделия любой формы и сложности, легко поддаются автоматизации и обеспечивают высокое качество поверхности окрашиваемых изделий.

Как выбрать технологический процесс подготовки поверхности?

Какую схему подготовки поверхности следует выбрать для разных металлов, различных лакокрасочных покрытий и условий эксплуатации? Давайте обо всём по порядку.

Выбор технологии подготовки поверхности зависит от трёх основных факторов: условий эксплуатации окрашенных изделий, типа металла и применяемого лакокрасочного покрытия.

С точки зрения подготовки поверхности металлы можно разделить на две категории:

Чёрные металлы - сталь, чугун и др.;

Цветные металлы - алюминий, сплавы цинка, титана, меди, оцинкованная сталь и др.

Для подготовки поверхности чёрных металлов применяют фосфатирование, для обработки цветных металлов - фосфатирование или хроматирование. При одновременной обработке цинка и алюминия с чёрными металлами предпочтение отдают фосфатированию. Пассивирование применяют на заключительной стадии после операций фосфатирования, хроматирования и обезжиривания.

Технологические процессы подготовки поверхности изделий, эксплуатирующихся внутри помещений, могут состоять из 3-5 стадий.

Практически во всех случаях после проведения химической подготовки поверхности изделия сушат от влаги в специальных камерах.

Полный цикл химической подготовки поверхности выглядит так:

Обезжиривание;

Промывка питьевой водой;

Нанесение конверсионного слоя;

Промывка питьевой водой;

Промывка деминерализованной водой;

Пассивация.

Технологический процесс кристаллического фосфатирования предусматривает стадию активации непосредственно перед нанесением конверсионного слоя. При применении хроматирования могут быть введены стадии осветления (при использовании сильнощелочного обезжиривания) или кислотной активации.

Материаловедение: конспект лекций Алексеев Виктор Сергеевич

1. Цветные металлы и сплавы, их свойства и назначение

Ценные свойства цветных металлов обусловили их широкое применение в различных отраслях современного производства. Медь, алюминий, цинк, магний, титан и другие металлы и их сплавы являются незаменимыми материалами для приборостроительной и электротехнической промышленности, самолетостроения и радиоэлектроники, ядерной и космической отраслей техники. Цветные металлы обладают рядом ценных свойств: высокой теплопроводностью, очень малой плотностью (алюминий и магний), очень низкой температурой плавления (олово, свинец), высокой коррозионной стойкостью (титан, алюминий). В различных отраслях промышленности широко применяются сплавы алюминия с другими легирующими элементами.

Сплавы на магниевой основе отличаются малой плотностью, высокой удельной прочностью, хорошо обрабатываются резанием. Они нашли широкое применение в машиностроении и в частности в авиастроении.

Техническая медь, содержащая не более 0,1 % примесей, применяется для различных видов проводников тока.

Медные сплавы по химическому составу классифицируются на латуни и бронзы. В свою очередь латуни по химическому составу подразделяются на простые, легированные только цинком, и специальные, которые, помимо цинка, содержат в качестве легирующих элементов свинец, олово, никель, марганец.

Бронзы также подразделяются на оловянные и безоловянные. Безоловянные бронзы имеют высокую прочность, хорошие антикоррозионные и антифрикционные свойства.

В металлургии широко используется магний, с помощью которого осуществляют раскисление и обессеривание неко

торых металлов и сплавов, модифицируют серый чугун с целью получения графита шаровидной формы, производят трудно восстанавливаемые металлы (например, титан), смеси порошка магния с окислителями служат для изготовления осветительных и зажигательных ракет в реактивной технике и пиротехнике. Свойства магния значительно улучшаются за счет легирования. Алюминий и цинк с массовой долей до 7 % повышают его механические свойства, марганец улучшает его сопротивление коррозии и свариваемость, цирконий, введенный в сплав вместе с цинком, измельчает зерно (в структуре сплава), повышает механические свойства и сопротивление коррозии.

Из магниевых сплавов изготавливают фасонные отливки, а также полуфабрикаты – листы, плиты, прутки, профили, трубы, проволоки. Промышленный магний получают электролитическим способом из магнезита, доломита, карналлита, морской воды и отходов различного производства по схеме получение чистых безводных солей магния, электролиз этих солей в расплавленном состоянии и рафинирование магния В природе мощные скопления образуют карбонаты магния – магнезит и доломит, а также карналлиты.

В пищевой промышленности широко применяется упаковочная фольга из алюминия и его сплавов – для обертки кондитерских и молочных изделий, а также в больших количествах используется алюминиевая посуда (пищеварочные котлы, поддоны, ванны и т. д.).

Из книги Танки и механическая тяга в артиллерии автора Хлыстов Ф Л

§1. БОЕВЫЕ БРОНЕПОВОЗКИ, ИХ СВОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЕ. Танк, с одной стороны, можно рассматривать, как гусеничною самоходную пулеметную или артиллерийскую установку, покрытую со всех сторон броней, с другой стороны, как броневой автомобиль, снабженный гусеничным ходом. Таким

Из книги Процессы жизненного цикла программных средств автора Автор неизвестен

1.1. Назначение Настоящий стандарт устанавливает, используя четко определенную терминологию, общую структуру процессов жизненного цикла программных средств, на которую можно ориентироваться в программной индустрии. Настоящий стандарт определяет процессы, работы и

Из книги ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВСТРОЕННЫХ СИСТЕМ. Общие требования к разработке и документированию автора Госстандарт России

5.2.3 Назначение уровня ПО Первоначально процесс оценки безопасности системы присваивает уровень(ни) ПО, соответствующий(ие) компонентам ПО конкретной системы. При проведении данного назначения учитывают воздействие отказов как потери функции или неправильного

Из книги Материаловедение: конспект лекций автора Алексеев Виктор Сергеевич

1. Углеродистые и легированные конструкционные стали: назначение, термическая обработка, свойства Из углеродистых качественных конструкционных сталей производят прокат, поковки, калиброванную сталь, сталь-серебрянку, сортовую сталь, штамповки и слитки. Эти стали

Из книги Художественная обработка металла. Драгоценные металлы. Сплавы и добыча автора Мельников Илья

Художественная обработка металла. Драгоценные металлы. Сплавы и добыча Драгоценными металлами называют металлы, которые относятся к так называемой благородной группе. Это золото, серебро, платина и металлы платиновой группы. Такие, как рутений, палладий, иридий, осмий,

Из книги Материалы для ювелирных изделий автора Куманин Владимир Игоревич

7.4. Сплавы меди, имитирующие золотые и серебряные сплавы С целью удешевления художественных изделий при производстве недорогих украшений широко используются томпак, латунь, мельхиор, нейзильбер; при изготовлении художественных изделий – бронзы.Сплавы меди с цинком,

Из книги Основы дизайна. Художественная обработка металла [Учебное пособие] автора Ермаков Михаил Прокопьевич

Раздел II Художественное литье: чугун и цветные металлы О природе вещей «…металлам, расплавленным жаром, может даны быть фигура и форма какая угодно» Лукреций

Из книги Фильтры для очистки воды автора Хохрякова Елена Анатольевна

7.2. Металлы для изготовления знаков и ювелирных украшений Золото – химический элемент – красивый желтый металл. Тяжелый, мягкий, пластичный, химически инертный. Применяется в основном в виде сплавов с другими металлами, что повышает его прочность и твердость.

Из книги Завоевание природы автора Андреев Борис

Металлы Железо общее Железо – один из самых распространенных элементов в природе. Его содержание в земной коре составляет около 4,7 % по массе, поэтому железо, с точки зрения его распространенности в природе, принято называть макроэлементом.В природной воде железо

Из книги Гидроакумуляторы и расширительные баки автора Беликов Сергей Евгеньевич

Тяжелые металлы Понятие «тяжелые металлы» не относится к строго определенным. Разные авторы в составе группы тяжелых металлов указывают разные химические элементы. В экологических публикациях в эту группу включают около 40 элементов с атомной массой более 50 атомных

Из книги Сварка автора Банников Евгений Анатольевич

Назначение оборудования Индивидуальные магистральные промывные фильтры предназначены для очистки холодной и/или горячей воды от механических примесей. Степень очистки определяется размером ячейки фильтрующего элемента – фильтрующей

Из книги Материаловедение. Шпаргалка автора Буслаева Елена Михайловна

VI. В ЧЬЕМ РАСПОРЯЖЕНИИ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ЦВЕТНЫЕ СЛУГИ. 1. Как лучше использовать цветных слуг.По мере развитии техники производственный труд человека все более и более механизируется. Работа человека и животных заменяется работой машины. И вместе с тем в высокой степени

Из книги автора

2.1. Назначение устройств По своему назначению принципиально все баки можно разделить на две большие подгруппы: баки для компенсации температурных расширений теплоносителя и баки для работы с хозяйственной и питьевой (холодной) водой, находящейся под рабочим давлением

Из книги автора

Из книги автора

44. Алюминий; влияние примесей на свойства алюминия; деформируемые и литейные алюминиевые сплавы Алюминий отличают низкая плотность, высокие тепло– и электропроводность, хорошая коррозийная стойкость во многих средах за счет образования на поверхности металла плотной

Из книги автора

45. Медь; влияние примесей на свойства меди. Латуни, бронзы, медно-никелевые сплавы Медь – это металл красного, в изломе розового цвета, имеет температуру плавления 1083о С. Кристаллическая решетка ГЦК с периодом а 0,31607 ям. Плотность меди 8,94 г/см3. Медь обладает высокими

Цветные металлы и их сплавы очень востребованы, широко применяются во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства. К ним относятся все металлы за исключением железа и его производных, которые классифицируются как черные металлы.

Практически все цветные металлы обладают следующими свойствами:

• Устойчивостью к коррозии и значительным перепадам температур;
• Пластичностью;
• Многосторонностью применения.

Кроме этого, важной особенностью цветных металлов является то, что их свойства можно изменить с помощью закалки, искусственного старения или термической обработки. Также они хорошо обрабатываются штамповкой, прокаткой, ковкой, сваркой, пайкой, прессованием и резкой.

Наиболее ценными цветными металлами являются: Алюминий; Медь; Никель; Олово; Свинец; Цинк; Магний.

Алюминий.

Обладая высокой электропроводностью, алюминий в чистом виде широко применяется там, где это свойство важно, к примеру, для изготовления проводов линий электропередач.

Широко используются и алюминиевые сплавы, которые разделяются на две группы: упрочняемые и не упрочняемые.

Упрочняемые сплавы, которые подвергаются термообработке, известны под названиями дуралюмин и авиаль, в составе их содержится медь, цинк и определенное сочетание магния с кремнием.

Помимо термической обработки, такие сплавы подвергаются естественному старению и закалке, что увеличивает их прочностные характеристики. Из этих видов сплавов создаются высокопрочные конструкции с малой массой для применения в аэрокосмической промышленности.

Не упрочняемые термической обработкой сплавы, широко применяются в транспортном машиностроении для изготовления узлов самых разнообразных транспортных средств.

Медь

Медь стала первым металлом, которым человек стал пользоваться, и случилось это, скорее всего, за много тысячелетий до нашей эры. Кроме этого медь была первым материалом, который был использован для передачи электричества. Ее основными техническими характеристиками являются высокая электропроводность и ковкость.

Чистая медь широко применяется в электротехнической промышленности для изготовления кабельных изделий и различного вида проводов. Также, она используется в производстве электрогенераторов, радиоаппаратуры, телеграфного и телефонного оборудования.

В других отраслях чаще используются ее сплавы. Особенно популярны латуни, которые содержат цинк и другие элементы для придания необходимых свойств. Они обладают великолепными механическими характеристиками, легко обрабатываются, поэтому широко применяются в химической промышленности и машиностроении для изготовления различных емкостей и трубопроводов. Также они используются, повсеместно, для производства бытовых товаров различного назначения.

Кроме них широко применяются бронзы, содержащие, в качестве основной составляющей сплава, олово.

Никель

Чистый никель используется в качестве защитного антикоррозионного покрытия поверхностей от воздействия химически активных веществ.

Кроме этого, из него изготавливаются различные котлы, цистерны и тигли, обладающие высокой коррозионной стойкостью, и применяемые в химической, текстильной, пищевой промышленности. Широко используется никель при производстве различного вида аккумуляторов и электродов для топливных элементов.

В некоторых областях используется порошкообразный никель в качестве катализатора химических процессов. К примеру, он применяется в реакциях гидрогенизации спиртов, циклических альдегидов ароматических и непредельных углеводородов.

Олово

Из чистого олова, в основном, получают белую жесть, которую используют для изготовления консервных банок.

Очень популярными в различных отраслях являются сплавы из этого цветного материала. Например, при книгопечатании используются шрифты, отлитые из гарта, который представляет собой сплав олова со свинцом и сурьмой.

Очень востребованным является баббит, получаемый методом сплавления олова со свинцом, сурьмой и медью. Из этого сплава изготавливается огромное количество деталей, в частности подшипников, рабочая поверхность которых высокоустойчива и обладает низким коэффициентом трения.

Свинец и цинк.

Хотя свинец и цинк добываются на одних и тех же природных месторождениях, области их применения значительно отличаются. Устойчивость свинца к агрессивным воздействиям позволяет использовать его в качестве защитных покрытий телефонных и телеграфных проводов. В химическом производстве из него делают специальное оборудование.

Цинк в чистом виде, зачастую, применяется для изготовления оцинкованного железа. И тот и другой метал, широко используются в различных сплавах для изготовления узлов оборудования в машиностроении, металлургии, медицине и других отраслях народного хозяйства.

Из цветных металлов наибольшее применение в строительстве получили сплавы алюминия, применяемые в качестве конструк­ционного материала. Сплавы меди и титана употребляются глав­ным образом для запорно-регулировочной арматуры, водопровод­но-отопительных и электротехнических систем зданий и соору­жений.

Алюминий и его сплавы. Алюминий - металл серебристо-белого цвета плотностью 2 700 кг/м 3 , с температурой плавления 658 "С. Чистый алюминий вследствие малой прочности в строительных конструкциях применяется редко. Применение находят его спла­вы.

Сплавы алюминия характеризуются прочностью при растяже­нии R p = 100...700 МПа и относительным удлинением б = 6...22 %. Модуль упругости алюминиевых сплавов почти в 3 раза ниже, чем у стали (0,7- 10 5 МПа). Марки алюминиевых сплавов состоят из букв и цифр, характеризующих состав сплава. Алюминиевые сплавы подразделяются на литейные и деформируемые (обрабатываемые давлением).

Литейные сплавы вследствие их низкой пластичности применя­ются в строительстве только для опорных частей конструкций (сплав АЛ-8).

Деформируемые сплавы применяются для производства листов, прессованных профилей, труб и прутков, а также для изготовле­ния деталей ковкой и штамповкой. Их механические свойства по­вышают легированием (элементами Mg, Мп, Си, Si, Al, Zn), пластическим деформированием (нагартовкой) и закалкой с пос­ледующим старением при комнатной или повышенной темпера­туре.

Деформируемые сплавы подразделяются на термически упроч­няемые и неупрочняемые. К термически упрочняемым относятся:

1) авиаль (Al-Mg-Si) (АД31, АДЗЗ, АД35, АВ);

2) дюралюмин (Al - Си - Mg) (Д1, Д16);

3) высокопрочные сплавы на основе Al - Zn - Mg - (Си) (В92, В95);

4) ковочные жаропрочные сплавы (Al - Mg - Si - Си) (АК6, АК8).

К термически неупрочняемым относятся:

1) технический алюминий (сплав с содержанием примесей не более 1 %), обозначаемый буквой А с цифрой (например, А1);

2) алюминиево-марганцевый сплав (АМц);

3) алюминиево-магниевые сплавы (магналии) (АМг).

Вид обработки сплава обозначают буквами, добавленными че­рез черточку к основной марке: М - отожженный (мягкий); Н - нагартованный; Н2 - полунагартованный; Т - закаленный и ес­тественно состаренный; Т1 - закаленный и искусственно соста­ренный (при температуре 160... 180 °С); Т4 - неполностью зака­ленный и искусственно состаренный; А - без обработки давле­нием; плак. - плакированный; Б - без плакирования.

Плакировкой называется покрытие листов из алюминиевых спла­вов при прокатке тонким слоем (5 % от толщины листа с каждой стороны) чистого алюминия, предохраняющим основной металл от коррозии. Нагартовка и полунагартовка применяются для тер­мически неупрочняемых сплавов, закалка и старение - для тер­мически упрочняемых сплавов.

Особые группы сплавов составляют спеченные алюминиевые по­рошки (САП) и сплавы (САС), а также пенистый алюминий, полу­чаемый при замешивании порошка гидрида титана в жидком алю­минии. Пеноалюминий имеет плотность 300... 500 кг/м 3 , поэтому его можно применять как тепло- и звукоизоляционный материал.

Медь и ее сплавы. Медь в чистом виде имеет небольшую проч­ность и высокую пластичность. Температура ее плавления составля­ет 1 083 "С. Она плохо обрабатывается резанием, но хорошо дефор­мируется в холодном и горячем состояниях. В строительстве медь применяется для водопроводных труб и кровельной черепицы.

Сплавы меди (латуни и бронзы) в строительстве применяются для декоративных целей (поручни, накладки, арматура для две­рей и окон) и в сантехнике.

Латунь - сплав меди с цинком. Марки латуней обозначают буквой Л и цифрами, означающими содержание меди в процен­тах. Прочность латуней при растяжении R p - 250...600 МПа. Для улучшения свойств латуни подвергают холодному и горячему де­формированию, рекристаллизационному отжигу при температу­ре 500...700°С и легированию добавками Sn, Si, Мп, Al, Fe, Pb, повышающими прочность, коррозионную стойкость и антифрик­ционные свойства. Специальные латуни маркируют следующим образом: ЛА77-2 (латунь, содержащая 77 % Си, 2 % А1 и 21 % Zn); ЛАЖ60-1-1 (латунь, содержащая 60% Си, 1 % Al, 1 % Fe и 38 % Zn). Они представляют собой однородные твердые растворы и поэтому очень пластичны.

Оловянистая бронза представляет собой твердый раствор 4 - 5%-го олова в меди. При большем содержании олова пластичность и литейные свойства бронзы резко снижаются. Перед обработкой давлением бронзу подвергают рекристаллизационному отжигу при температуре 600...650°С. Для улучшения литейных свойств и по­вышения прочности в бронзу вводят до 1 % фосфора. Бронзы, об­рабатываемые давлением, имеют прочность R p - 350...400 МПа, пластичность 8 = 40...70% (после отжига) и 8 = 4... 12% (после холодной деформации).

Алюминиевые и кремнистые бронзы (сплавы меди с алюминием и кремнием) имеют механические свойства, аналогичные оловя-нистым бронзам, но более стойки в агрессивных средах.

Бериллиевые бронзы (сплавы меди с бериллием) содержат 2,0... 2,5 % Ве и обладают наилучшими свойствами из всех бронз. После закал­ки при 760...780°С и старения при 300...350°С механические свойства бериллиевой бронзы составляют: R p = 1 300... 1 350 МПа, 8 = 1,5%.

Свинцовые бронзы (сплавы меди со свинцом) содержат до 30 % свинца. Их компоненты не образуют твердых растворов. Они име­ют невысокую прочность (Я р - 60 МПа) и пластичность (8 = 4 %).

Маркируют все бронзы аналогично латуням. Например: БрОЦСНЗ-7-5-1 - оловянистая бронза, содержащая 3% Sn, 7% Zn, 5% Pb, 1 % Ni и 84% Си; БрАЖН 10-4-4 - алюминиевая бронза, содержащая 10% А1, 4% Fe, 4% Ni и 82% Си.

Титан и его сплавы. Титан - металл серебристо-белого цвета, плавящийся при температуре 1 665 "С. Существуют две модифика­ции титана: при температуре ниже 882 °С - а-титан с гексаго­нальной решеткой плотностью 4 505 кг/м 3 ; при температуре 900 °С и выше - (i-титан с объемоцентрированной кубической решет­кой плотностью 4 320 кг/м 3 . Технический титан марок ВТ1-00, ВТ1-0 и ВТ1-1 (Д, = 300...350 МПа, 8 = 20...30%) хорошо обра­батывается давлением и сваривается. Для улучшения свойств ти­тан легируют добавками Al, Mo, V, Мп, Сг, Sn, Fe, Zn, Si.

Различают а-сплавы и (а + Р)-сплавы титана. Первые представ­ляют собой твердые растворы с алюминием и легирующими эле­ментами (Sn, Zn и Mo, Fe, Сг) в а-титане. Они не упрочняются термообработкой и подвергаются только рекристаллизационному отжигу при температуре 780... 850 °С. Вторые состоят из а и р твер­дых растворов и содержат кроме алюминия Сг, Mo, Fe. Они уп­рочняются закалкой и старением. Наиболее распространенные а-сплавы (ВТ5, ВТ5-1, ОТ4) имеют следующие показатели: /? р = = 700...950 МПа; 8 = 12...25%; (а + р)-сплавы (ВТ6, ВТ8, ВТ14) имеют следующие показатели: R p = 950... 1 400 МПа; 8 = 8... 15 %. Титановые сплавы коррозионностойки, хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях, поддаются сварке.

Изделия из цветных металлов. Цветные металлы дороже стали и чугуна, поэтому применяются в случаях, когда необходимы их специфические свойства: стойкость к коррозии, высокая тепло­проводность, электропроводность, декоративные свойства, харак­терная для алюминия и его сплавов малая масса.

В качестве кровельных материалов применяются медь, алюми­ний и цинк-титановый сплав. Для устройства медной кровли по фальцевой технологии используют медную ленту, ко­торая выпускается в рулонах. Алюминий применяется как для из­готовления металлочерепицы, так и для устройства фальцевых кровель.

В европе достаточно распространены кровли из Х)-цинка - цинка, легированного титаном и медью.

Алюминиевые сплавы применяют для изготовления гнутых и прессованных профилей, штамповок, гофрированных листов раз­личной формы. Из таких элементов выполняются различные сбор-но-разборочные и листовые конструкции, несущие конструкции навесных фасадов, трехслойные панели (типа «сандвич») наруж­ных стен и покрытий, подвесные потолки, сайдинг, декоратив­ные накладки, дверные и оконные переплеты.

Сплавы меди используют для производства водопроводных труб, фитингов, дверной и оконной фурнитуры, декоративных деталей интерьера и фасадов.