Стали и сплавы

Сплав на основе ниобия ВН2А — t=1200°C, s  в  =850МПа.  

Сплав на основе молибдена ЦМ3 — t=1200°С, s  в  =500МПа, s  100  =180МПа.  

Сплав на основе вольфрама ВВ2 — t=1200С°, s  в  =130МПа, s  100  =80МПа.  

   

Титан и сплавы на его основе  

Титан  

Титан — металл серого цвета. Температура  плавления титана (1668±5) °С. Титан  имеет две аллотропические модификации: до 882°С существует a-титан (плотность 4.505г/см  3  ) , который кристаллизуется в гексагональной решетке с периодами а=0.2951нм и с=0.4684нм (с/м=1.587) , а при более высоких температурах — b-титан (при 900°С плотность 4.32г/см  3  ) , имеющий решетку, период которой а=0.3282нм. Технический титан изготовляют двух марок: ВТ1-00, ВЕ1-0.  

   

Сплавы  на основе титана  

Сплавы  на основе титана получили значительно  большее применение, чем технический  титан. Легирование титана Fe, Al, Mn, Cr, Sn, V, Si повышает его прочность (s  в  , s  0.2  ) , но одновременно снижает пластичность (dy) и вязкость (KCU) . Жаропрочность повышают Al, Zr, Mo, а коррозийную стойкость в растворах кислот — Mo, Zr, Nb, Ta и Pd. Титановые сплавы имеют высокую удельную прочность. Как и в железных сплавах, легирующие элементы оказывают большое влияние на полиморфные превращения титана.  

Сплав ВТ14 (Al — 5.5%, V — 1.2%, Mo — 3.0%) — s  в  =900-1050МПа, d=10%, KCU=0.5МДж/м  2  , s  -1  =400МПа.  

   

Алюминий  и сплавы на его основе  

Алюминий  

Алюминий  — металл серебристо-белого цвета. Температура плавления 600°С. Алюминий имеет кристаллическую ГЦК решетку с периодом а=0.4041нм. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность — 2.7г/см  3  против 7.8г/см  3  для железа и 8.94г/см  3  для меди. Алюминий обладает электрической проводимостью, составляющей 65% электрической проводимости меди. В зависимости от чистоты различают алюминий особой чистоты: А999 (99.999% Al) ; высокой чистоты: А995 (99.995% Al) , А99, А97, А95 и технической чистоты: А85, А8, А7, А6, А5, А0 (99.0% Al) .  

Технический алюминий изготавливают в виде листов, профилей, прутков, проволоки и других полуфабрикатов и маркируют АДО  и АД1.  

   

Классификация алюминиевых сплавов  

Наибольшее  распространение получили сплавы Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg и другие.  

Все сплавы алюминия можно разделить на деформируемые, предназначенные для получения  полуфабрикатов (листов, плит, прутков  и т.д.) , а также поковок и  штамповых заготовок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки, и литейные, предназначенные для фасонного литья.  

Сплавы  алюминия, обладая хорошей технологичностью во всех стадиях передела, малой  плотностью, высокой коррозийной  стойкостью, при достаточной прочности, пластичности и вязкости нашли широкое  применение в авиации, судостроении, строительстве и других отраслях народного хозяйства.  

   

Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые  термической обработкой  

Дуралюмины  

Дуралюминами  называются сплавы Al-Cu-Mg, в которые  дополнительно вводят марганец. Типичным дуралюмином является сплав Д1.  

Марганец  повышает стойкость дуралюмина против коррозии, а, присутствуя в виде дисперсных частиц фазы Т, повышает температуру  рекристаллизации и улучшает механические свойства.  

Дуралюмин, изготовляемый в листах, для защиты от коррозии подвергают плакированию, т.е. покрытию тонким слоем алюминия высокой чистоты.  

Из сплава Д16 изготовляют обшивки, шпангоуты, стрингера и лонжероны самолетов, силовые каркасы, строительные конструкции, кузова грузовых автомобилей и т.д.  

Сплав Д16 — s  0.2  =400МПа, s  в =540МПа, d=11%.  

Сплавы  авиаль (АВ) . Эти сплавы уступают дуралюминам  по прочности, но обладают лучшей пластичностью  в холодном и горячем состояниях. Авиаль удовлетворительно обрабатывается резанием (после закалки и старения) и сваривается контактной и аргонодуговой сваркой. Сплав обладает высокой общей сопротивляемостью коррозии, но склонен к межкристаллической.  

Из сплава АВ изготовляют различные полуфабрикаты (листы, трубы и т.д.) , используемые для элементов конструкций, несущих  умеренные нагрузки, кроме того, лопасти винтов вертолетов, кованые детали двигателей, рамы, двери, для которых требуется высокая пластичность в холодном и горячем состояниях.  

Сплав АВ — s  0.2  =200МПа, s  в  =260МПа, d=15%.  

Высокопрочные сплавы. Предел прочности этих сплавов достигает 550-700МПа, но при меньшей пластичности, чем у дуралюминов. Представителем высокопрочных алюминиевых сплавов является сплав В95.  

При увеличении содержания цинка и магния прочность  сплавов повышается, а их пластичность и коррозийная стойкость понижаются. Добавки марганца и хрома улучшают коррозийную стойкость. Сплавы обладают хорошей пластичностью в горячем состоянии и сравнительно легко деформируются в холодном состоянии после отжига. Сплав В95хорощо обрабатывается резанием и сваривается точечной сваркой, его применяют в самолетостроении для нагруженных конструкций, работающих длительное время при t<=100120°С. Сплав В95 рекомендуется для сжатых зон конструкций и для деталей без концентраторов напряжений.  

Сплав В95 — s  0.2  =530-550МПа, s  в =560-600МПа, d=8%.  

Сплавы  для ковки и штамповки. Сплавы этого типа отличаются высокой пластичностью  и удовлетворительным литейными  свойствами, позволяющими получить качественные слитки.  

Сплав АК6 используют для деталей сложной  формы и средней прочности, изготовление которых требует высокой пластичности в горячем состоянии. Сплав АК8 рекомендуют для тяжелонагруженных штампованных деталей.  

Сплав АК8 — s  0.2  =300МПа, s  в  =480МПа, d=10%.  

Жаропрочные сплавы. Эти сплавы используют для  деталей, работающих при температуре до 300°С. Жаропрочные сплавы имеют более сложный химический состав, чем рассмотренные выше алюминиевые сплавы. Их дополнительно легируют железом, никелем и титаном.  

Сплав Д20 — s  0.2  =250МПа, s  в  =400МПа, d=12%.  

   

Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые  термической обработкой  

К этим сплавам относятся сплавы алюминия с марганцем или с магнием. Упрочнение сплавов достигается  в результате образования твердого раствора и в меньшей степени  избыточных фаз.  

Сплавы  легко обрабатываются давлением, хорошо свариваются и обладают высокой  коррозийной стойкостью. Обработка  резанием затруднена.  

Сплавы (АМц, АМг2, АМг3) применяют для сварных  и клепанных элементов конструкций, испытывающих небольшие нагрузки и  требующие высокого сопротивления коррозии.  

Сплав АМг3 — s  в  =220МПа, s  0.2  =110МПа, d=20%.  

   

Литейные  алюминиевые сплавы  

Сплавы  для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью  к образованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами, сопротивлением коррозии и др.  

Сплавы Al-Si (силумины) . Отличаются высокими литейными  свойствами, а отливки — большой  плотностью. Сплавы Al-Si (АЛ2, АЛ4, АЛ9) сравнительно легко обрабатываются резанием. Заварку дефектов можно производить газовой и аргонодуговой сваркой.  

Сплав АЛ9 — s  в  =200МПа, s  0.2  =140МПа, d=5%.  

Сплавы Al-Cu. Эти сплавы (АЛ7, АЛ19) после термической  обработки имеют высокие механические свойства при нормальной и повышенных температурах и хорошо обрабатываются резанием. Литейные свойства низкие.  

Сплав АЛ7 используют для отливки небольших  деталей простой формы, сплав  склонен к хрупкому разрушению.  

Сплав АЛ7 — s  в  =240МПа, s  0.2  =160МПа, d=7%.  

Сплавы Al-Mg. Имеют низкие литейные свойства. Характерной особенностью этих сплавов  является хорошая коррозийная стойкость, повышенные механические свойства и  обрабатываемость резанием.  

Сплавы  АЛ8, АЛ27, АЛ13 и АЛ22 предназначены  для отливок, работающих во влажной атмосфере, например, в судостроении и авиации.  

Сплав АЛ8 — s  в  =350МПа, s  0.2  =170МПа, d=10%.  

Жаропрочные сплавы. Наибольшее применение получил  сплав АЛ1, из которого изготавливают  поршни, головки цилиндров и другие детали, работающие при температуре 275-300°С.  

Сплав АЛ1 — s  в  =260МПа, s  0.2  =200МПа, d=0.6%.  

   

Магний  и сплавы на его основе  

Магний  

Магний  — металл светло-серого цвета. Характерным  свойством магния является его малая  плотность (1.74г/см  3  ) . Температура  плавления магния 650°С. Кристаллическая решетка гексагональная. Технический магний выпускают трех марок МГ90, МГ95 и МГ96. Механические свойства литого магния: s  в  =115МПа, s  0.2  =25МПа, d=8%, 30НВ. На воздухе магний легко воспламеняется. Используется магний в пиротехнике и химической промышленности.  

   

Сплавы  на основе магния  

Сплавы  магния обладают малой плотностью, высокой удельной прочностью, хорошо поглощают вибрации, что определило их широкое использование в авиационной  и ракетной технике. Однако сплавы магния имеют низкий модуль нормальной упругости 43000МПа и плохо сопротивляются коррозии.  

Литейные  сплавы. Широко применяется сплав  МЛ5, в котором сочетаются высокие  механические и литейные свойства. Он используется для литья нагруженных  крупногабаритных отливок.  

Сплав МЛ6 обладает лучшими литейными свойствами, чем МЛ5, и предназначается для  изготовления тяжелонагруженных деталей.  

Сплав МЛ5 — s  в  =226МПа, s  0.2  =85МПа, d=5%.  

Деформируемые сплавы. Эти сплавы изготовляют в  виде горячекатаных прутков, полос, профилей, а также поковок и штамповых заготовок.  

Сплав МА1 обладает сравнительно высокой  технологической пластичностью, хорошей  свариваемостью и коррозионной стойкостью.  

Сплав МА2-1 обладает достаточно высокими механическими  свойствами, хорошей свариваемостью, однако склонен к коррозии под напряжением, поддается всем видам листовой штамповки и легко прокатывается.  

Сплав МА1 — s  в  =190-220МПа, s  0.2  =120-140МПа, d=5-10%.  

   

Медь  и сплавы на ее основе  

Медь  

Медь  — металл красного, в изломе розового цвета. Температура плавления 1083°С. Кристаллическая решетка ГЦК. Плотность меди 8.94г/см  3  . Медь обладает высокими электропроводимостью и электропроводимостью. В зависимости от чистоты медь изготавливают следующих марок: М00, М0, М1, М2, М3. Присутствующие в меди примеси оказывают большое влияние на ее свойства.  

Медь  хорошо сопротивляется коррозии, легко  обрабатывается давлением, но плохо  резанием и имеет невысокие литейные свойства из-за большой усадки.  

   

Сплавы  на основе меди  

Различают две основные группы медных сплавов: 1) латуни — сплавы меди с цинком; 2) бронзы — сплавы меди с другими  элементами. Медные сплавы обладают высокими механическими и техническими свойствами, хорошо сопротивляются коррозии и износу.