Справочник

Цветные металлы и сплавы. Марки, свойства и применение

Ценные свойства цветных металлов обусловили их широкое применение в различных машинах современного производства. Медь, алюминий, цинк, магний, титан и дру гие метадгы и их сплавы являются незаменимыми материалами для приборостроительной и электротехнической промышленности, самолетостроения и радиоэлектроники, ядерной и космической отраслей техники.

1. Медь и ее сплавы

В настоящее время медь широко используется в электромашиностроении, при строительстве линий электропередач, для изготовления оборудования телеграфной и телефонной связи, ради- и телевизионной аппаратуры. Из меди изготовляют провода, кабели, шины и другие токопроводящие изделия. Большое количество меди идет на производство бронзы, латуни и других медных, а также алюминиевых и железных сплавов.

Медь обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью, прочностью, вязкостью и коррозионной стойкостью. Физические свойства ее обусловлены структурой. Она имеет кубическую гранецентрированную пространственную решетку. Температура ее плавления 1083°С, кипения 2360°С. Средний предел прочности зависит от вида обработки и составляет от 220 до 420 МПа, относительное удлинение — 4 — 60% твердость — 35 — 130НВ, плотность — 8,94 г/см3, при 20°С удельная теплоемкость равна 0,092 кал/(ч·°С), теплопроводность — 0,94 кал/(с см°С), удельное электрическое сопротивление — 0,0178 Ом/(мм2·м), линейная усадка — 2,1%. Прочность меди увеличивается в 1,5 раза после холодной деформации (наклепа), но при этом относительное удлинение ее снижается до 8-10%. В зависимости от степени чистоты и состояния поверхности цвет меди изменяется от светло-розового до красного.

ГОСТ 859-2001 предусматривает следующие марки меди:

  • катодная — МВ4к, МООк, МОку, МОк, М1к;
  • бескислородная — М006, М06, М1б;
  • катодная переплавленная — Mly, Ml;
  • раскисленная — М1р, М1ф, М2р, МЗр, М2, М3 (для раскисления используется фосфористая медь).

Обладая замечательными свойствами, медь в то же время как конструкционный материал не удовлетворяет требованиям машиностроения, поэтому ее легируют, т.е. вводят в ее состав такие металлы, как цинк, олово, алюминий, никель и др., за счет чего улучшаются ее механические и технологические свойства.

По химическому составу медные сплавы подразделяют на латуни, бронзы и медноникелевые, по технологическому назначению — на деформируемые, используемые для производства полуфабрикатов (проволоки, листа, полос, профиля), и литейные, применяемые для литья деталей.

2. Латунь

Латунь — сплав меди с цинком и другими компонентами. Латуни, содержащие кроме цинка другие легирующие элементы, называются сложными, или специальными, и именуются по вводимым, кроме цинка, легирующим компонентам. Например: железомарганцовая (ЛЖМц59-1-1), алюминиевоникелькремнистомарганцовая (ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5) и др.

В обозначении марок латуней принята буквенно-цифровая система. Первая буква означает «латунь», остальные буквы соответствуют условным обозначениям химических элементов, входящих в латунь; первая цифра указывает на содержание меди, остальные цифры — на содержание других легирующих элементов. Содержание цинка в обозначении марки не указывается. Для того чтобы определить содержание цинка в латуни, необходимо от 100% вычесть процентное содержание меди и других химических элементов, входящих в данную латунь. Например: томпак Л90 — это латунь, содержащая 90% меди, остальное — цинк; латунь алюминиевая ЛА77-2 — 77% меди, 2% алюминия, остальное — цинк; латунь алюминиевоникель- кремнистомарганцовая ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 -75% меди, 2% алюминия, 2,5% никеля, 0,5% кремния, 0,5% марганца, остальное — цинк.

По сравнению с медью латуни обладают большей прочностью, коррозионной стойкостью и упругостью. Детали получают литьем, давлением и резанием. Латуни, обрабатываемые давлением, нормируются ГОСТ 15527-2004. Из них изготовляют полуфабрикаты (листы, ленты, полосы, трубы конденсаторов и теплообменников, проволоку, прутки, фольгу, поковки, штамповки), медали и значки, художественные изделия, музыкальные инструменты, сильфоны, гибкие шланги, застежки- молнии, подшипники скольжения и разную фурнитуру. В табл. 27 приводятся марки этих латуней, их основные свойства и области применения.

Таблица 27. Латуний, их основные свойства и применение

Марка латуни Свойства и применение
Л96, Л90 Томпак, очень хорошо деформируются в холодном состоянии, пригодны для ковки, чеканки, эмалирования, не склонны к коррозионному растрескиванию
Л85, Л80 Полутомпак, очень хорошо деформируются в холодном состоянии, пригодны для ковки, чеканки, эмалирования, не склонны к коррозионному растрескиванию
Л70 Очень хорошо деформируется в холодном состоянии, пригодна для пайки и нанесения на сталь (плакирования)
Л68 Очень хорошо деформируется в холодном состоянии холодной высадкой
Л63 Деформируется в холодном состоянии глубокой вытяжкой, волочением, прокаткой, чеканкой, изгибом, пригодна для пайки и сварки, хорошо полируется
Л60 Хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии, пригодна для ковки и глубокой вытяжки
ЛА77-2 Алюминиевая, обладает средней прочностью и хорошей коррозионной стойкостью
ЛАЖ60-1-1 Алюминиевожелезная, горячедеформируемая, обладает высокой прочностью, износостойкостью, стойкостью к агрессивным средам, нечувствительна к масляной коррозии
ЛАН59-3-2 Алюминиевоникелевая, предназначена для изготовления труб и прутков
ЛЖМц59-1-1 Железомарганцовая, используется для производства полос, труб, прутков и проволоки
ЛН65-5 Никелевая, применяется для изготовления листов, лент, труб и проволоки
ЛМц58-2 Марганцовая, высокой прочности, пригодна для пайки, коррозионностойкая
ЛМцА57-3-1 Марганцовоалюминиевая, обладает средней прочностью и высокой вязкостью, коррозионностойкая
ЛО90-1 Томпак оловянный, применяется для производства лент, полос и проволоки
ЛО70-1 Оловянная, обладает очень хорошей коррозионной и эрозионной стойкостью
Л062-1 Имеет среднюю прочность и хорошую коррозионную стойкость
ЛО60-1 Предназначена для изготовления проволоки
ЛС63-3, ЛС74- 3, ЛС64-2, ЛС60-1, ЛС59- 1, ЛС59-1В Свинцовые, используются для производства лент, полос, прутков, проволоки и листов
ЛЖС58-1-1 Железосвинцовая, предназначена для изготовления прутков
ЛК80-3 Кремнистая, пригодна для производства поковок и штамповок
ЛМш68-0,05 Мышьяковая, ЛАМш77-2-0,05 — алюминиевомышьяковая, ЛОМш70-1-0,05 — оловянномышьяковая, предназначены для изготовления труб
ЛАНКМц75-2- 2,5-0,5-0,5 Алюминиевоникелькремнистомарганцовая, используется для производства полос и труб
ЛС63-2, ЛС60- 2, ЛС59-3 Свинцовые, применяются для изготовления лент, полос, прутков, труб, проволоки, поковок и листов

Литейные латуни поставляются в виде чушек ( ГОСТ 1020-97) и служат сырьем для получения латуней определенных марок для фасонных отливок (ГОСТ 17711-93) — это различная арматура, работающая при температурах до 250°С и подвергающаяся гидровоздушным испытаниям; детали, работающие в морской воде (при условии их протекторной защиты); подшипники и втулки неответственного назначения, гайки нажимных винтов, детали без притираемых поверхностей, сепараторы подшипников, шестерни, детали, подвергающиеся лужению или заливке баббитом; детали судо- и автомобилестроения и др. (табл. 28).

Таблица 28. Марки литейных латуней

Марка Наименование
ЛЦ40С, ЛЩОСд Свинцовая
ЛЦ40Мц1,5 Марганцовая
ЛЦ40МцЗЖ Марганцовожелезная
ЛЦ40МцЗА Марганцовоалюминиевая
ЛЦ38Мц2С2 Марганцовосвинцовая
ЛЦЗОАЗ Елюминиевая
ЛЦ25С2 Оловянносвинцовая
ЛЦ23А6ЖЗМц2 Алюминиевожелезомарганцовая
ЛЦ16К4 Кремнистая

ГОСТ 17711-80 кроме химического состава нормирует механические свойства медноцинковых сплавов: предел прочности σв — от 146 до 705 МПа (от 15 до 72 кгс/мм2), относительное удлинение δ — от 6 до 20%, твердость — от 587 до 1600 МПа (от 60 до 165 кгс/мм2).

Свойства и назначение латуни приведены в табл. 29, 30, 31.

Таблица 29 Свойства и назначение латуни

Марка Свойства Назначение
σв* МПа **

НВ

ан

кДж/м2

λ

Вт/(м-°С)

Латуни двойные деформируемые (ГОСТ 15527-70)
Л96 235 59,0 22 243 Радиаторные и капиллярные трубки
Л90 275 59,0 18 180 Детали машин, приборов теплотехнической
Л85 295 60,8 151 и химической аппаратуры, змеевики,
Л80 343 64,0 16 144 сильфоны и др.
Л70 343 64,0 16 124 Гильзы химической аппаратуры
Л68 343 64,0 17 116 Штампованные изделия
Л63 441 67,0 108 Крепеж, детали авто, конденсаторные трубы
Л60 412 68,6 104 Толстостенные патрубки, гайки, детали машин
Латуни многокомпонентные деформируемые (ГОСТ 15527 — 70)
ЛА77-2 441 54,0 20 116 Конденсаторные трубы морских судов
ЛАЖ60- 1- 1 441 54,0 75 Детали морских судов
ЛАН59- 3- 2 540 117,8 4,1 84 Детали химической аппаратуры, электромашин, морских судов
ЛЖМц59- 1- 1 470 93,5 12,0 101 Вкладыши подшипников, детали самолетов, морских судов
ЛН65- 5 441 64,0 59 Манометрические и конденсаторные трубки
ЛМц58- 2 441 88,4 12,0 71 Гайки, болты, арматура, детали машин
ЛМцА57- 3- 1 490 93,5 13,5 67 Детали морских и речных судов
ЛО90- 1 302 60,0 7,5 126 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛО70- 1 373 63,8 12 117 То же
ЛО62- 1 420 83,5 8 108 То же
ЛО60- 1 441 80,4 7,5 108 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛС63- 3 392 54,0 118 Детали часов, втулки
ЛС74- 3 392 58,8 122 То же
ЛС64- 2 373 58,8 118 Полиграфические матрицы
ЛС60- 1 392 68,6 105 Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛС59- 1 392 78,4 5,0 105 То же
ЛС59- IB 392 78,4 105 То же
ЛЖС58- 1- 1 441 83,5 108 Детали, изготовляемые резанием
ЛК80- 3 393 103,0 12- 16 88 Коррозионно-стойкие детали машин
ЛМш68- 0,05 363 58,8 114 Конденсаторные трубы
ЛАМш77- 2- 0,05 344 68,6 135 То же
ЛОМ 70-1-0,05 373 66,8 118 То же
ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 582 126 Пружины, манометрические трубы
Латуни литейные (ГОСТ 17711-80)
ЛЦ16К4 294 98,0 12,0 84 Детали арматуры
ЛЦ23А6ЖЗМц2 686 156,5 1 ,38-2,76 51 Массивные червячные винты, гайки нажимных винтов
ЛЦЗОАЗ 294 785 8-10 114 Коррозионно стойкие детали
ЛЦ40С 215 68,8 2,6 103 Литые детали арматуры, втулки, сепараторы, подшипники
ЛЦ40МцЗЖ 441 89,1 3,5 101 Детали ответственного назначения, работающие при температуре до 300 °C
ЛЦ25С2 146 58,8 114 Штуцера гидросистемы автомобилей
* Деформируемые латуни в мягком состоянии.

** После деформации обжатием 50% и старения при 350 °C.

Таблица 30. Технологические свойства латуни деформируемой (ГОСТ 15527—70)

Марка Температура, °C Обрабатываемость

резанием *1  ,%

Марка Температура, °C Обрабатываемость

резанием *1  ,%

горячей обработки отжига горячей обработки отжига
Л96 700-850 450-600 20 ЛО60- 1 700-760 550-650 40
Л90 700-850 450-600 20 ЛС63- 1 700-780 600-650 100
Л85 700-850 500-650 30 ЛС74- 3 700-780 600-650 80
Л80 700-850 500-650 30 ЛС64- 2 700-780 620-670 90
Л70 700-850 500-650 30 ЛС60- 1 700-780 600-650 75
Л68 700-850 500-650 30 ЛС59- 1 780-820 600-650 80
Л63 750-880 500-650 35 ЛС59- 1В 640-780 600-650 80
Л60 750-880 500-650 35 ЛЖС58- 1- 1 600-650 70
ЛА77-2 720-770 600-650 30 ЛМ80-3 30 750-850 500-600
ЛАЖ60- 1- 1 600-800 600-650 25 ЛМш68- 0,05 30 700-850 500-650
ЛАН59- 3-3 700-750 600-650 15 ЛАМш77- 2- 0,05 30 600-700
ЛЖМд59- 1- 1 650-750 600-650 25 ЛМц58-2 650-750 600-650 22
ЛН65- 5 750-870 600-650 30 ЛО90- 1 700-800 550-650 30
ЛО70- 1 650-750 550-650 40 ЛОМш70 -1-0,05 30 700-850 550-650
ЛО62- 1 700-780 550-650 40 ЛАНКМц75-2-2,5-0.5-0.5 20 800-850 *2 550-650

*1 По сравнению е обрабатываемостью латуни ЛС63- 3.

*2 Термическая обработка: температура закалки 780 °C; старение при 500 °C; закалка, деформация 10% н старение при 450 °C.

Таблица 31. Технологические свойства латуни литейной (ГОСТ 17711—80)

Марка Литейная усадка, % Обрабатываемость резанием *, % Коэффициент трения в паре со сталью **
ЛЦ16К4 1.7 30 0,19
ДЦ23А6ЖЗМц2 1,8 25
ЛЦЗОАЗ 1.25 30
ЛЦ40С 2/2 80 0,17
ЛЦ38Мц2С2 2,0 60
ЛЦ40МцЗЖ 1,6 25
ЛЦ25С2 1,8 60
* Данные в % по сравнению с обрабатываемостью латуни ЛС63— 3.

** Без смазки.

3. Бронза

Бронза — сплав на основе меди, в качестве добавок используются олово, алюминий, бериллий, кремний, свинец, хром и другие элементы, кроме цинка. По сравнению с латунью бронзы обладают более высокой прочностью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Они весьма стойки на воздухе, морской воде, в растворах большинства органических кислот, углекислых растворах. Большинство (за исключением алюминиевых) хорошо поддаются сварке и пайке твердыми и мягкими припоями.

Как и латуни, бронзы подразделяются на литейные и деформируемые. В обозначении марок бронз принята та же система, что и у латуней, только в начале проставляются буквы Бр, означающие — «бронза».

Бронза безоловянная литейная в чушках применяются в качестве исходного материала для получения бронз по ГОСТ 493-79, которым предусмотрены марки безоловянных бронз, а также изделия, изготовляемые из этих бронз. Следует учитывать, что эти бронзы неудовлетворительно обрабатываются резанием. Стандарт устанавливает химический состав и механические свойства безоловянных бронз: предел прочности σв— от 58,7 до 607МПа (от 6 до 62 кгс/мм2), относительное удлинение δ — от 2 до 20%, твердость — от 15 до 1666 МПа (от 25 до 170 кгс/мм2). Химический состав безоловянных бронз, обрабатываемых давлением, нормируется ГОСТ 18175-78.

Бронза оловянная литейная регламентированы ГОСТ 613-79. ГОСТ 5017-2006 определяет химический состав оловянных бронз, обрабатываемых давлением, их свойства, предусматривает марки этих бронз и изготовляемые из них изделия.

Основные марки безоловянных бронз и оловянных литейных бронз и области их применения приведены в табл. 26.

Свойства и назначение медно-никелевых сплавов приведены в табл. 33 и 34.

Таблица 32. Основные марки бронз и области их применения

Марка Область применения
Бронзы лишенные безоловянные
БрА9Мц2Л.

БрА10Мц2Л

Антифрикционные детали и арматура, работающая в пресной воде, в жидком топливе и паре при температурах до 250°С;
БрА9ЖЗЛ,

БрА10ЖЗМц2

Антифрикционные детали и арматура
БрА10Ж4Н4Л Детали для машин, используемых в химической и пищевой промышленности, а также детали, работающие при повышенных температурах;
БрА11ЖбНб Арматура и антифрикционные детали
БрА9Ж4Н4Мц1 Арматура, работающая в морской воде;
БрСЗО,
БрСуЗНЗЦЗС20Ф,

А7Мц15ЖЗН2Ц2

Антифрикционные детали
Бронзы литейные оловянные (ГОСТ 613-79)
БрОЗЦ12С5 Арматура общего назначения
БрОЗЦ7С5Н1 Детали, работающие в масле, паре и в пресной воде
БрО4Ц7С5 Арматура и антифрикционные детали
БрО4Ц4С17  

Антифрикционные детали

БрО5Ц5С5 Арматура, антифрикционные детали, вкладыши подшипников
БрО5С25  

Биметаллические подшипники скольжения

БрОбЦбСЗ Арматура, антифрикционные детали, вкладыши подшипников
БрО8Ц4 Арматура, фасонные части трубопроводов, насосы, работающие в морской воде
БрО10Ф1 Узлы трения, высоконагруженные детали шнековых приводов, нажимные и шпиндельные гайки, венцы червячных шестерен
БрО10Ц2

БрО10С10

Арматура, антифрикционные детали, вкладыши подшипников, детали трения, облицовка гребных валов подшипники скольжения, работающие в условиях высоких удельных давлений

 

Бронзы оловянные, обрабатываемые давлением (ГОСТ 5017—2006)

 

БрОФ8-0,3 Проволока для сеток, используемых в целлюлозно-бумажной промышленности
БрОФ7-0,2  

Прутки для различных отраслей промышленности

БрОФ6,5-0,4 Проволока для сеток, применяемых в целлюлозно-бумажной промышленности, пружины, ленты, полосы и детали для машиностроения
БрОФ6,5-0,15 Ленты, полосы, прутки, подшипники скольжения, трубы для биметаллических сталебронзовых втулок
БрОФ4-0,25  

Трубки для аппаратов и приборов

БрОФ2-0,25 Винты, ленты для гибких шлангов, токопроводящие детали; кроме того, эта бронза используется в качестве присадочного материала для сварки
БрОЦ4-3 Ленты, полосы, прутки и проволока для пружин
БрОЦС4-2,5,

БрОЦС4-4-4

 

Ленты и полосы для прокладок во втулках и подшипниках скольжения

БрОФ8-0,3,

БрОФ7-0,2

Бр6,5-0,4

БрОФб,5-0,15

Бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью, кроме того, имеют хорошую износостойкость, их пружинящие свойства делают их пригодными для пайки и сварки
БрОФ4-0,25

БрОФ2- 0,25

Хорошо обрабатываются резанием, поддаются пайке и сварке
БрОЦ4-3

БрОЦС4-4-2,5

Бронзы обладают антифрикционными свойствами, обрабатываются резанием, пригодны для пайки

 

Бронзы алюминиевые

 

БрА5 Деформируется в холодном и горячем состояниях, коррозионностойкая, жаропрочная, стойкая к истиранию предназначена для изготовления монет, деталей машин, работающих в морской воде и в химических средах
БрА7 Деформируется в холодном состоянии, жаропрочная, стойкая к истиранию, коррозионностойкая к серной и уксусной кислотам; применяется для изготовления деталей химического машиностроения и скользящих контактов
БрАЖМц10-3-1,5, БрАЖН10-4-4, БрЛЖНМц9-4-4-1 Деформируются в горячем состоянии, обладают высокой прочностью при повышенных температурах, хорошей эрозионной, кавитационной и коррозионной стойкостью; из этих бронз производят трубные доски конденсаторов и детали химической аппаратуры
БрАМц9-2  

Характеризуется высоким сопротивлением при знакопеременной нагрузке; рекомендуется для изготовления износостойких деталей, винтов, валов, деталей гидравлических установок и трубных досок конденсаторов

БрАМц10-2 Имеет высокое сопротивление при знакопеременной нагрузке; пригодна для выполнения заготовок и фасонного литья в судостроении
БрАЖ9-4 Обладает высокими механическими и антифрикционными свойствами, коррозионностойкая; рекомендуется для производства шестерен, втулок и седел клапанов для авиапромышленности, отливки массивных деталей для машиностроения

Бронзы бериллиевые

БрБ2, БрБНТ1,7, БрБНТ1,9, БрБНТ1,9Мг Обладают высокой прочностью и износостойкостью, хорошими пружинящими и антифрикционными свойствами, средней электропроводностью и теплопроводностью, деформируются в закаленном состоянии. Из этих бронз изготовляют пружины и пружинящие детали ответственного назначения, износостойкие детали всех видов, неискрящий инструмент
 

Бронзы кремниевые

БрКМц3-1 Коррозионностойкая, жаропрочная, имеет высокое сопротивление сжатию, пригодна для сварки; применяется для изготовления деталей для химических аппаратов, пружин и пружинящих деталей, сварных конструкций и деталей для судостроения
БрКШ-3 Обладает высокими механическими, технологическими и антифрикционными свойствами, коррозионно- стойкая; предназначена для производства ответственных деталей в моторостроении, а также направляющих втулок
 

Бронза марганцовая

БрМцб Имеет высокие механические свойства, хорошо деформируется в горячем и холодном состояниях, коррозионностойкая, жаропрочная. Из этой бронзы изготовляют детали, работающие при повышенных температурах
Бронзы кадмиевая и магниевая
БрКд1 и БрМг0,3 Отличаются высокой электропроводностью и жаропрочностью. Их используют при производстве коллекторов электродвигателей и деталей машин контактной сварки
Бронза серебряная
БрСр0,1 Предназначена для изготовления коммутаторов, коллекторных колец и обмотки роторов турбогенераторов
Бронза хромовая
CuCrl Предназначена для производства сварочных электродов, электродеталей и оборудования сварочных машин
Бронза теллуровая
CuFeP Выполняют детали, обрабатываемые на автоматах, элементы телетехнических, радиотехнических, электротехнических и электронных устройств

Таблица 33 Свойства и назначение конструкционных медно-никелевых сплавов (ГОСТ 492—2006)

Сплав Марка Е*1 σв*1 δ *1 , % Назначение
Мпа
Мельхиор МНЖМц 30-1-1 14200 292-588 3-5 Для конденсаторных труб и труб термостатов
То же МН 19 13750 490-586 2,5-5 Детали машин, медицинский инструмент, сетки, детали точной механики, химической аппаратуры
Нейзильбер МНЦ 15-20 13750 588-707 2-3 Детали приборов, электромашин, радиоаппаратуры, медицинский инструмент, арматура, посуда
Куниаль А МНА 13-3 884-935 2-4 Детали машин повышенной прочности
Куниаль Б МНА 6-1,5 638-735 4-6 Пружины и другие изделия электротехнической промышленности
*1 Образцы в твердом состоянии.

Таблица 34 Свойства и назначение электротехнических медно-никелевых сплавов (ГОСТ 492—73)

Сплав Марка ρ,

Ом/мм2

α·106, 1/°С ТКС *1 Назначение
ТБ МН16 0,223 15,3 0,0027 Компенсационные провода термопар платина — золото
Копель МНМц 43-05 0.49 14,0 0,00014 Термопары, компенсационные провода, точные резисторы
Константан МНМц 40-45 0.48 14,4 0,00002 Реостаты, термопары, нагревательные приборы с температурой до 500 °C, тензорезисторы
Манганин МНМц 3-12 0.435 16,0 0,00003 Электротехнические измерительные приборы, резисторы
То же МНМцАЖ 3-12-0,3-0,3 Катушки точных резисторов, компенсационные провода
ТКС *1 температурный коэффициент сопротивления.

4. Магнитные материалы

Подразделяют на магнитамягкие (коэрцитивная сила Но < 800 А/м) и магнитотвердые (Но > 4 кА/м). Магнитомягкие материалы применяют для производства магнитопроводов (сердечников дросселей, трансформаторов, электромагнитов, магнитных систем приборов и др.), а магнитотвердые материалы — для изготовления постоянных магнитов. Свойства магнитомягких материалов приведены в табл. 35.

Магнитотвердые материалы выпускают на основе сплавов Fe-Ni-AI (сплавы ЮНД) и Fe-Ni-Co-Al (сплавы ЮНДК) с легирующими элементами Си, Ti, Nb; на основе ферритов бария и кобальта и на основе редкоземельных элементов (табл. 36).

Таблица 35. Свойства некоторых магнитомягких материалов

Материал, марка Магнитная проницаемость Коэрцитивная

сила Нс, А/м

Индукция насыщения Вт, Тл Удельное электрическое сопротивление Р*1
начальная максимальная
Металлы и сплавы
Технически чистое железо 250-400 3 500 4 500 50-100 2.18 0.1
Электролитическое железо 600 15000 30 2.18 0,1
Карбонильное железо 2000-3000 20 000-21 500 6,4 2.18 0,1
Электротехническая сталь 200-6001 3000-8000 10-65 1.95-2,02 0,25-0,6
Низконикелевый пермаллой 500 4000 15000-60000 5-32 1.0-1.6 0,45-0,9
Высоконикелевые пермаллои 7000-100000 50 000-300 000 0,65-5 0,65-1.05 0,16-0,85
Суперпермаллой (79 % Ni; 5%Мо; 15%Fe; 0,5 % Мп) 100 000 До 1 500 000 0,3 0.8 0,6
Ферриты
20 000 НМ 15000 25000 0.24 0.11 0.001
6000 НМ 4 800-8 000 10000 8 0.11 0.1
1 000 НМ 800-1 200 18000 28 0.11 0,5
1 000 НН 800-1 200 3000 24 0.10 10
600 НН 500-800 1500 40 0.12 100
2 000 НМ1 1 700-2 500 3500 25 0.12 5
700 НМ1 550-850 1 800 25 0,05 4
100 В4 80-120 280 300 0,15 105
20 В42 10-24 45 1000 0.10 106
300 НН 280-350 600 80 0.13 106
9 В4 9-13 30 1500 0,06 10′
200 В4 180-220 360 70 0.11 103
50В43 45-65 200 100 0,14 104
Для металлов и сплавов в мкОм-м, для ферритов — в Ом·м.

Таблица 36. Магнитные свойства магнитотвердых материалов

Марка, состав Объемная плотность магнитной энергии Этак, кДж/м3 Коэрцитивная сила Нс, кА/м Индукция насыщения Вт, Тл
Ферриты
1БИ 3.2 128 0,19
1БИС 3.6 128 0.21
2.4БА 9.6 224 0,33
3,1 БА 12.4 168 0,38
ЗБА2 10.4 240 0,35
1.5КА 5.6 128 0,24
2КА 7.2 128 0,28
Сплавы редкоземельных металлов
SmCo5 75 560 0,92
РгСо5 56 415 0,94
Sm0,5Pr0,5 Со5 80 700 0,93

5. Алюминий и его сплавы

Алюминий по распространенности в природе занимает третье место после кислорода и кремния и первое место среди металлов. По использованию в технике он занимает второе место после железа.

Алюминий представляет собой серебристо-белый пластичный металл. В воздушной среде он быстро покрывается окисной пленкой, которая надежно защищает его от коррозии. Алюминий химически стоек против азотной и органических кислот, но разрушается щелочами, а также соляной и серной кислотами. Важнейшее свойство алюминия — небольшая плотность — 2,7 г/см3, т. е. он в три раза легче железа. Температура плавления его 660°С, теплоемкость — 0,222 кал/г, теплопроводность при 20°С — 0,52 кал/(см·с·°С), удельное электрическое сопротивление при 0°С — 0,286 Ом/(мм2·м). Механические свойства алюминия невысоки: сопротивление на разрыв — 50-90 МПа (5-9 кгс/мм2), относительное удлинение -25- 45%, твердость — 13 — 28 НВ. Высокая пластичность (максимальная пластичность достигается отжигом при температурах 350- 410°С) этого металла позволяет прокатывать его в очень тонкие листы (фольга имеет толщину до 0,005 мм). Алюминий хорошо сваривается, однако трудно обрабатывается резанием, имеет большую линейную усадку — 1,8%. Для повышения прочности в алюминий вводят кремний, марганец, медь и другие компоненты. Кристаллическая решетка алюминия — куб с центрированными гранями, а=0,404 Н·м (4,04 А).

Алюминий и его сплавы необходимы для самолето- и машиностроения, строительства зданий, линий электропередач, подвижного состава железных дорог. В металлургии алюминий служит для получения чистых и редких металлов, а также для раскисления стали. Из него изготовляют различные емкости и арматуру для химической промышленности. В пищевой промышленности применяется упаковочная фольга из алюминия и его сплавов (для обертки кондитерских и молочных изделий). Широкое признание получила алюминиевая посуда. Алюминий хорошо подвергается различным тонким покрытиям и окраске, поэтому его используют как декоративный материал.

Исходным материалом для получения алюминиевых сплавов является первичный алюминий (иногда с добавками вторичного — металлолома). Первичный алюминий нормируется ГОСТ 11069-2001. Этот стандарт распространяется на алюминий, изготовляемый в форме чушек, слитков, катанки и ленты. В зависимости от химического состава первичный алюминий подразделяется на алюминий особой, высокой и технической чистоты.

Марки первичного алюминия: особой чистоты — А999, высокой чистоты — А995, А99, А97, А95, технической чистоты — А85, А8, А7, А7Е, А6, А5 А5Е, АО.

Алюминиевые сплавы подразделяются на литейные и деформируемые. Литейные алюминиевые сплавы в чушках (рафинированные и нерафинированные), предназначенные для изготовления фасонного литья и подшихтовки при получении сплавов, нормируются ГОСТ 1583-93. Стандарт предусматривает химический состав сплавов, технические требования к ним, правила приемки, методы испытаний, маркировки, упаковки, транспортирования и хранения и определения газовой пористости. Марки этих сплавов: АК7, АК7п, АК9, АК9с, АК12, АК4М4, АК5М2, АК5М2п, АК5М7, АК6М7, АК7М, АК7М2, АК7М2п, АК8МЗ, АК9М2, АК4М2Ц6, АК12ММгН, АК12М2МгН, АК21М2, 5Н2.5.

Сплавы, в обозначении марок которых имеется буква t «п», предназначены для изготовления пищевой посуды.

Механические свойства сплавов зависят от их химического состава и способов получения. Химический состав основных компонентов, входящих в сплав, можно определить по марке. Например: сплав АК7М2п — 7% кремния, 2% меди, остальное — алюминий, АК21М2,5Н2,5 -21% кремния, 2,5% меди, 2,5% никеля, остальное — алюминий.

ГОСТ 2685- 75 предусматривает пять групп алюминиевых литейных сплавов, применяемых для изготовления фасонных отливок:

  • на основе алюминий — кремний — АЛ2, АЛ4, АЛ4-1, АЛ9, АЛ9-1, АЛ34, АК9, АК7;
  • на основе алюминий — кремний — медь — АЛЗ, АЛ5, АЛ5-1, АЛ6, АЛ32, АК5М2, АК5М7, АК7М2, АК4М4;
  • на основе алюминий — медь — АЛ7, АЛ19,АЛЗЗ;
  • на основе алюминий — магний — АЛ8, АЛ 13, АЛ22, АЛ23, АЛ23-1, АЛ27, АЛ27-1, АЛ28;
  • на основе алюминий — прочие компоненты — АЛ1, АЛ11, АЛ21, АЛ24, АЛ25, АЛЗО, АК21М2,5Н2,5, АК4М2Ц6.

Сплав алюминия с кремнием — силумин (в чушках), используемый для производства литейных и обрабатываемых давлением алюминиевых сплавов, кроме алюминия (основа) и кремния (10 — 13%) в этот сплав входят: железо — 0,2 — 0,7%, марганец — 0,05 — 0,5%, кальций — 0,07 — 0,2%, титан — 0,05 — 0,2%, медь — 0,03% и цинк — 0,08%.

Силумин изготовляется четырех марок — СИЛ-00, СИЛ-0, СИЛ-1 и СИЛ-2. Увеличение номера в обозначении марки сплава указывает на рост примесей в нем.

На поверхность чушек силумина несмываемой и невыцветаемой цветной краской наносится буква С, цвет которой соответствует определенной марке: синий — СИЛ-00, белый — СИЛ-0, красный-СИЛ-1, черный -СИЛ-2.

Алюминиевые деформируемые сплавы в чушках, предназначенные для обработки давлением и для подшихтовки при получении других алюминиевых сплавов, нормируются ГОСТ 1131-76.

Сплавы для обработки давлением состоят из алюминия (основа), легирующих элементов (медь — 5%, магний — 0,1- 2,8%, марганец — 0,1- 0,7%, кремний 0,8-2,2%, цинк — 2 — 6,5%) и небольшого количества примесей. Марки этих сплавов: ВД1,АВД1,АВД1-1,АКМ,В95-1,В95-2, АКМЦ.

В состав сплавов для подшихтовки входят: алюминий (основа), легирующие элементы (медь — 3-7%, магний — 1- 2,6%; для некоторых сплавов марганец — 1 — 1,2%, никель-1,5%, железо — 1,3%, кремний — 1,2, хром — 0,35, цирконий — 0,2%) и небольшое количество примесей. Марки этих сплавов: ВДч, АК4ч, АКбч. На чушки наносят полосы различного цвета, соответствующего определенной марке сплава по стандарту.

Алюминий и алюминиевые деформируемые сплавы, предназначенные для изготовления полуфабрикатов (листов, лент, полос, плит, профилей, панелей, прутков, труб, проволоки, штамповок и поковок) методом горячей и холодной деформации, а также слитков и слябов, нормируются ГОСТ 4784-97. В зависимости от химического состава стандартом предусмотрены следующие марки этих металлов:

  • АДоч, АДч — алюминий высокой чистоты;
  • АД000, АД00, АД00Е, АД0, АД0Е, АД1, АДС, АД — алюминий технической чистоты;
  • ММ, АМц, АМцС, Д12, AMrl, АМг2, АМгЗС, АМгЗ, АМг4,5, АМг5, АМгб, АД31, АДЗЗ, АД35, АВ, Д1, В65, А16, Д18, АК4, АК4-1, АК6, АК8, В95, 1915, 1925СД925.

Алюминиевые антифрикционные сплавы, применяемые для изготовлен™ монометаллических и биметаллических подшипников методом литья, а также монометаллических и биметаллических лент и полос путем прокатки с последующей штамповкой из них вкладышей, нормируются ГОСТ 14113-78. В зависимости от химического состава стандартом предусмотрены следующие марки этих сплавов с указанием назначения каждого сплава:

  • АОЗ-7, АО9-2 — отливки монометаллических вкладышей и втулок;
  • АО6-1, АО9-1, АО20-1 — биметаллические ленты и вкладыши; толщина антифрикционного слоя — 1 мм;
  • АН2.5 — отливки вкладышей, монометаллические и биметаллические ленты; толщина антифрикционного слоя — менее 0,5 мм;
  • ACM, АМСТ — биметаллические ленты и вкладыши; толщина антифрикционного слоя — менее 0,5 мм.

Стандартом определены условия работы изделий, изготовленных из сплавов этих марок: нагрузка — от 19,5 до 39,2 МН/м2 (200—400 кгс/см2), скорость скольжения — от 10 до 20 м/с, температура — от 100 до 120°С, твердость — от 200 до 320 НВ.

Физические, механические и технологические свойства алюминиевых сплавов, приведены в табл. 37, 38, 39.

Таблица 37. Физические, механические и технологические свойства алюминиевых деформируемых сплавов (ГОСТ 4784-74)

Марка Механические свойства Физические свойства Технологические свойства примечание
σв,

МПа

δ, % Ψ, % НВ γ, г/см3 λ, Вт(м·°С) α·106, 1/°С обрабатываемость резанием свариваемость пластичность при обработке давлением
АМц 128 23 70 29.5 2.73 188 24,0 Н В ВВ
АМг2 186 23 44.1 2.67 143 23,8 Н В ВВ
АМгЗ 186 15 49,0 2.67 147 23,8 У В ВВ
АМг5 265 22 63,3 2.65 117 24,3 Н У У
АМгб 295 18 78.6 2.63 293 24,0 Н У Н
АД31 235 10 50 78.6 2.71 188 23,4 У У У *3
АДЗЗ 315 10 25 2.71 143 23,2 У У У
Д1 372 15 30 98,0 2.8 117 22,0 У У У *1
Д16*1 441 17 30 103.0 2.78 117 22,7 У У У *1
АК4*2 421 10 20-25 117.8 2.8 180 22,0 В У Н *2
АК6*2 411 13 40 98.0 2.75 176 21,4 В У У *2
АК8*2 470 10 25 132.2 2.8 160 25,5 В У Н *2
В95*2 451 8 12 147.0 2.8 117 3,6 В Н У *2
*1 Для закаленного и естественно состаренного сплава.

*2 Для закаленного и искусственно состаренного сплава.

*3 Свойства после упрочняющей термической обработки.

Таблица 38. Физические, механические и технологические свойства литейных алюминиевых сплавов (ГОСТ 2685- 75)

Марка  

σв,

МПа

 

δ, % HB γ, г/см3 λ, Вт(м·°С) α·106, 1/°С Рекомендуемые способы литья Свариваемость, способы сварки
температура, °C обозначение
АЛ1 206 1.0 93.2 2.78 168 22.3 690-770 3 Х, Г, А-Д
АЛ2 147 2.0 49.0 2.64 176 21.1 690-760 З,К,Д X, Г, А-Д, А-В
АЛЗ 167 0,5 63.8 2.70 151 22.1 720-750 З,К,Д У, Г, А-Д
АЛ4 196 1.5 68,6 2.65 159 21.7 700-760 К,Д,З У, Г, А-Д
АЛ5 157 0.5 63.8 2.68 151 23.1 700-750 З,К,Д У, А-Д
АЛ6 147 1.0 44.1 2.70 146 22.9 720-750 З,К,Д
АЛ7 206 6.0 58.8 2.80 138 23.0 700-750 3 У, Г. А-Д
АЛ8 285 9.0 58.8 2.60 84 24.5 680-720 З,К,Д У, Г
АЛ9 206 2.0 58.8 2.66 151 23.0 690-740 Любые X, Г, А-Д
АЛ 11 245 1.5 88.4 2.94 24.0 680-750 3, К X,
АЛ 13 157 1.0 54.0 2.63 105 22.0 680-730 З,К,Д У,
АЛ 34 295 3,0 88.4 3, К
АЛ23 216 6,0 58.8 З,Д,К А-Д
АЛ 27 343 15,0 13.5 З,Д,К А-Д
АЛ 19 333 40 88.4 3 П, А-Д
Свариваемость: X — хорошая; У- удовлетворительная; П — плохая.

Способы литья: 3 — в песчаную форму; К — в кокиль; Д- под давлением.

Способы сварки: Г — газовая; А-Д- аргонодуговая; А-В — атомно-водородная.

Таблица 39. Примерное назначение алюминиевых антифрикционных сплавов (ГОСТ 14113—78) и условия работы подшипников

Марка Назначение Условия работы подшипников
нагрузка на подшипник, МПа скорость вращения вала, м/с Температура масла, °C
АОЗ-7, К09-2, А09- 1, А60- 1, А020-1 Для отливки монометаллических вкладышей и втулок

Для получения биметаллической ленты со сталью и дуралюмином методом прокатки с последующей штамповкой вкладышей с толщиной антифрикционного слоя менее 0,5 мм

2000

2500

3000

3200

15

15

20

20

100

100

120

120

АН- 5 Для отливки вкладышей и получения прокатной моно и биметаллической ленты для штамповки вкладышей с толщиной антифрикционного слоя менее 0,5 мм 2000 15 100
ACM, АМСТ Для получения биметаллической ленты со сталью методом прокатки с последующей штамповкой вкладышей с толщиной антифрикционного слоя менее 0,5 мм 2000

4000

10

15

100

120

6. Цинк и его сплавы

Сплав цинка с медью — латунь. Цинк — металл светло-серо-голубоватого цвета, хрупкий при комнатной температуре и при 200°С, при нагревании до 100-150°С становится пластичным. В соответствии с ГОСТ 3640-94 цинк изготовляется и поставляется в виде чушек и блоков массой до 25 кг. Стандарт устанавливает марки цинка и области их применения:

  • ЦВ00 (содержание цинка -99,997%) — для научных целей, получения химических реактивов, изготовления изделий для электротехнической промышленности;
  • ЦВ0 — для полиграфической и автомобильной промышленности;
  • ЦВ1, ЦВ — для производства отливок под давлением, предназначенных для изготовления деталей особо ответственного назначения, авиационных и автомобильных приборов, для получения окиси цинка, цинкового порошка и чистых реактивов;
  • ЦОА, ЦО — для изготовления цинковых листов, цинковых сплавов, обрабатываемых давлением, ответственных отливок, получаемых под давлением, порошков, белил, лигатуры, для горячего и гальванического цинкования;
  • Ц1C, Ц1, Ц2С, Ц2, ЦЗС, ЦЗ — для различных целей.

В промышленности широко применяются цинковые сплавы: латуни, цинковые бронзы, сплавы для покрытия стальных изделий, изготовления гальванических элементов, типографские и др.

Цинковые сплавы в чушках для литья под давлением нормируются ГОСТ 19424-97. Эти сплавы используются в автомобиле- и приборостроении и других отраслях промышленности. Стандартом установлены марки сплавов, их химический состав, определены изготовляемые из них изделия:

  • ЦАМ4-10 — особо ответственные детали;
  • ЦАМ4-1 — ответственные детали;
  • ЦАМ4-1в — неответственные детали;
  • ЦА4о — ответственные детали с устойчивыми размерами;
  • ЦА4 — неответственные детали с устойчивыми размерами.

Цинковые антифрикционные сплавы, предназначенные для производства монометаллических и биметаллических изделий, а также полуфабрикатов методами литья и обработки давлением, нормируются ГОСТ 21437-75. Механические свойства сплавов зависят от их химического состава: предел прочности (св = 250-350 МПа (25-35 кгс/мм2), относительное удлинение 8=0,4-10%, твердость -85-100 НВ. Стандарт устанавливает марки этих сплавов, области их применения и условия работы (табл. 40).

ЦАМ9-1,5Л — отливка монометаллических вкладышей, втулок и ползунов; допустимые нагрузка — 10 МПа (100 кгс/см2), скорость скольжения — 8 м/с, температура 80°С; если биметаллические детали получают методом литья при наличии металлического каркаса, то нагрузка, скорость скольжения и температура могут быть увеличены до 20 МПа (200 кгс/см2), 10 м/с и 100°С соответственно;

ЦАМ9-1,5 — получение биметаллической ленты /сплав цинка со сталью и дюралюминием) методом прокатки, лента предназначена для изготовления вклалшей путем штамповки; допустимые нагрузка — до МПа (250 кгс/см2), скорость скольжения — до 15 м/с, температура 100°С;

ЦАМ10-5Л — отливка подтттиттников и втулок; допустимая нагрузка-10 МПа (100 кгс/см2), скорость скольжения — 8 м/с, температура 80°С;

ЦАМ10-5 — прокатка полос для направляющих скольжения металлорежущих станков и других изделий; рабочие нагрузка — до 20 МПа (200 кгс/см2), скорость скольжения — до 8 м/с, температура 80°С.

Таблица 40. Механические и технологические свойства цинковых сплавов (ГОСТ 21437—75)

Марка Механические свойства Технологические свойства
коэффициент трения коррозионная стойкость
σв,

МПа

δ, % НВ со смазкой без смазки
ЦАМ — 10- 5 322 1,0 102,0 0,009 0,35 Нестойкий в смазочных маслах
ЦАМ-9-1,5 292 5,2 83,0 0,012 0,18 Нестойкий в парах воды, кислот, щелочей. Стойкий в смазках

7. Магний и его сплавы

Магний — пластичный металл серебристо-белого цвета. Это один из наиболее легких цветных металлов, его плотность составляет 1,74 г/см3. Температура плавления магния 651 °C. Он имеет компактную гексагональную кристаллическую решетку. Магний неустойчив против коррозии, особенно во влажной среде (поверхностная окисная пленка не защищает его), растворим во многих минеральных и органических кислотах, горюч (сгорая, дает ослепительное пламя), самовоспламеняем (однако магний в виде слитков неогнеопасен), устойчив против щелочей, фтористых солей, плавиковой кислоты. Механические свойства его зависят от чистоты и способа изготовления образцов для испытания (литые, деформированные). Предел прочности магния (σв=110-196 МПа (11,5-20 кгс/мм2), относительное удлинение δ = 8-11,5%, твердость — 35-130 НВ.

Чистый магний как конструкционный материал не применяется. В промышленности используются магниевые сплавы. В металлургии с помощью магния осуществляют раскисление и обессеривание некоторых 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. Соединения магния применяют в производстве строительных материалов (цемента, ксилолита, фибролита и др.).

Первичный магний в чушках предназначен для переплавки в слитки, производства сплавов и других целей (ГОСТ 804- 93). Стандарт предусматривает три марки первичного магния: Мг96, Мг95, Мг90. Массовая доля примесей в каждом из этих металлов соответственно составляет 0,04, 0,05 и 0,1%.

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, повышает механические свойства и сопротивление коррозии, торий улучшает жаропрочность, бериллий уменьшает окисляемость при плавке, литье и термической обработке (табл. 41, 42).

ГОСТ 2581-78 нормирует магниевые сплавы, применяемые для производства фасонного литья и слитков, обрабатываемых давлением. В зависимости от химического состава стандарт предусматривает следующие марки этих сплавов: ММ2, ММ2ч, МАЗЦ, МА5Ц1, МА5Ц1ч, МА6ЦЗ, МАбЦЗч, МА8Ц, МА8Цч, МА8Цон, МА10Ц1, МЦр1НЗ, М85. Их основные компоненты: алюминий — 3-10%, цинк — 0,2-3%, марганец — 0,2- 1,5%, а в сплаве марки МЦр1НЗ — цирконий — 0,4- 1,1 % и неодим — 2,6-3,2 %.

ГОСТ 2856-79 установлены марки магниевых литейных сплавов, предназначенных для изготовления фасонных отливок: МЛЗ, МЛ4, МЛ4пч, МЛ5, МЛ5пч, МЛ5он, МЛ6, МЛ8, МЛ9, МЛ10, МЛ11, МЛ12, МЛ15, МЛ19. Буквы «пч» означают повышенную чистоту, «он» — общее назначение. Основные компоненты: алюминий — 2,5-10,2%, марганец -0,1-0,5%, цинк — 0,1-6,6%, цирконий — 0,4-1,1%, кадмий — 0,2-0,8%, индий -0,2-0,8%, лантан -0,6-1,2%, неодим-1,6-2,8%, итгрий-1,4-2,2%.

ГОСТ 14957-76 (в зависимости от химического состава) установлены марки магниевых деформируемых сплавов, предназначенных для изготовления полуфабрикатов (листов, плит, прутков, профилей, полос, труб, проволоки, штамповок и поковок) методом горячей деформации, а также слитков и слябов: MAI, МА2, МА2-1,МА2-1пч, МА5, МА8, МА8пч, MAI 1, МА14, МАИ, МА17, МА19, МА20. Основные компоненты: алюминий — 3-9,2%, марганец — 0,2-2,5%, цинк — 0,2-7%, цирконий — 0,05-0,9%, неодим — 1,4-3,5%, никель — 0,1-0,22%, кадмий — 0,2-2%, лантан — 0,8-1,1%, церий — 0,12 — 1,5%.

Таблица 41 Свойства и назначение магниевых деформируемых сплавов (ГОСТ 14957-76)

Марка λ, Вт(м·°С) σв σт δ, % НВ Характеристика сплава
МПа
МА1 126 206 116 8 44,0 Коррозионноустойчив, удовлетворительно пластичен в горячем состоянии, хорошая свариваемость и обрабатываемость резанием
МА2 97 254 157 8 54,0 Высокая пластичность в горячем и удовлетворительная в холодном состоянии.

Отличная обрабатываемость резанием

МА5 76-97 294 216 8 73,5 Повышенная прочность и пониженная пластичность.

Отличная обрабатываемость резанием

МА8 134 264 156-195 11 49,0 Хорошая свариваемость

Таблица 42 Свойства и назначение магниевых литейных сплавов (ГОСТ 2856-79)

Марка λ, Вт(м·°С) σв, МПа δ, % НВ Назначение
МЛЗ 105 157 6 39.1 Арматура, детали, требующие повышенной герметичности
МЛ4 80 216 2 58.6 Корпуса приборов, детали самолетов, подвергаемые статическим нагрузкам
МЛ5 78 147-216 1-2 49.0-58,6 Высоконагруженные детали самолетов, двигателей, агрегатов и приборов, корпуса пневмоинструментов радиоаппаратура
МЛ6 78 147-205 1-3 49.0-63,6 Средненагруженные детали, корпуса, радиоаппаратура

8. Титан и его сплавы

Титан — металл серебристо-белого цвета. Один из наиболее распространенных в природе элементов. Среди других элементов по распространенности в земной коре (0,61%) он занимает десятое место. Титан легок (плотность его 4,5 г/см3), тугоплавок (температура плавления 1665°С), весьма прочен и пластичен. На поверхности его образуется стойкая окисная пленка, за счет которой он хорошо сопротивляется коррозии в пресной и морской воде, а также в некоторых кислотах. Титан устойчив против кавитационной коррозии и под напряжением. При температурах до 882°С он имеет гексагональную плотно упакованную решетку, при более высоких температурах — объемно-центрированный куб. Механические свойства листового титана зависят от химического состава и способа термической обработки. Предел прочности его — 300-1200 МПа (30- 120 кгс/мм2), относительное удлинение — 4-30%. Предел прочности титановых сплавов — 350-1000 МПа (35-100 кгс/мм2), относительное удлинение — 4-10%. (табл. 43).

Вредными примесями титана являются азот, углерод, кислород и водород. Они снижают его пластичность и свариваемость, повышают твердость и прочность, ухудшают сопротивление коррозии. При температурах свыше 500°С титан и его сплавы легко окисляются, поглощая водород, который вызывает охрупчивание (водородная хрупкость). При нагревании до температуры выше 800°С титан энергично поглощает кислород, азот и водород — эта способность его используется в металлургии для раскисления стали. Титан хорошо обрабатывается давлением и сваривается, но плохо поддается резанию. Он служит легирующим элементом для других цветных металлов и для стали.

Благодаря своим замечательным свойствам титан и его сплавы нашли широкое применение в самолете-, ракете- и судостроении. Из титана и его снтавов изготовляют полуфабрикаты: листы, трубы, прутки и проволоку. Двуокись титана применяется при производстве белит и эмалей.

Основными промышленными минералами для получения титана являются: ильменит, рутил, неровскит и сфен (титанит). Сначала вырабатывают титановую губку, затем путем переплавки в вакуумных печах из нее производят ковкий титан.

Губчатый титан, получаемый магниетермическим способом (ГОСТ 17746-96), служит исходным материалом для производства титановых сплавов и других целей. В зависимости от химического состава и механических свойств стандартом установлены следующие марки губчатого титана: ТГ-90, ТГ-100, ТГ-110, ТГ-120, ТГ-130, ТГ-150, ТГ-Тв. В обозначении марок буквы ТГ означают — титан губчатый, Тв — твердый; цифры означают твердость по Бринеллю, буква А в конце — качественный. В губчатый титан входят примеси: железо — до 0,2 %, кремний — до 0,04%, никель — до 0,05%, углерод — до 0,05%, хлор -до 0,12%, азот-до 0,04%, кислород — до 0,1% (титан ТГ-Тв имеет более широкий допуск по массовой доле примесей).

Для изготовления полуфабрикатов предназначены титан и титановые сплавы, обрабатываемые давлением (ГОСТ 19807-91). В зависимости от химического состава стандарт предусматривает следующие их марки: ВТ1-00, ВТ1-0, ОТ4-0, ОТ4-1, ОТ4, ВТ5, ВТ5-1, ВТ6, ВТЗ-1, ВТ9, ВТ14, ВТ16, ВТ20, ВТ22, ПТ-7М, ПТ-ЭВ, ПТ-1М. Основные компоненты: алюмишш — 0,2-0,7%, марганец — 0,2-2%, молибден — 0,5-5,5%, ванадий — 0,8-5,5%, цирконий — 0,8-3%, хром — 0,5-2,3%, олово — 2-3%, кремний — 0,15-0,40%, железо — 0,2-1,5%. Примесями являются: углерод — до 0,1%, железо — до 0,30%, кремний -до 0,15%, цирконий — до 0,30%, кислород — до 0,20%, азот — до 0,05%, водород — до 0,015%. Железо, кремний и цирконий в зависимости от марки сплава могут быть основными компонентами или примесями.

Таблица 43. Механические свойства титановых сплавов

Марка σв, МПа δ, % ан кДж/м2 Марка σв, МПа δ, % ан кДж/м2
Литейные Деформируемые (ГОСТ 19807-91)
ВТ1Л 343 10 4 ВТ 1-0 373 20-25
ВТ5Л 684 6 3 ВТЗ-1 ИЗО 10-16 3-6
ВТЗ- 1Л 935 4 2,5 ВТ4 686 10-20
ВТ6Л 836 5 2,5 ВТ5 935 12-25 3-6
ВТ9Л 935 4 2 ВТ6С 980 8-13
ВТ14Л 884 5 2,5 ВТ 14 1100 4-8
ВТ21Л 980 4 2

9. Кадмий (ГОСТ 1467-93)

В зависимости от химического состава выпускают кадмий марок КдОАС, КдОС, Кд1С, Кд2С, КдОА, КдО, Кд1, Кд2. Количество примесей наименьшее в кадмии марки КдОАС (0,02%) и наибольшее — в Кд2 (0,17%).

10. Магний (ГОСТ 804-72)

В зависимости от химического состава выпускают магний марок Мг96, Мг95, Мг90 (соответственно 0,4%, 0,5% и 0,6% примесей). Поставляют в виде чушек массой (8,0±1,0) кг. Магниевые сплавы подразделяют на литейные и деформируемые (табл. 41, 42). Магний и его сплавы быстро корродируют в контакте с другими металлами.

11. Никель (ГОСТ 849-97)

В зависимости от химического состава выпускают никель марок Н-0, Н-1у, Н-1, Н-2, Н-3, Н-4. Никель марки Н-0 содержит не более 0,01% примесей, марки Н-4 — 2,4% примесей. Никель марок Н-0, Н-1у, Н-1 поставляют в виде катодных листов или пластинок; никель марок Н-2 и Н-3 — в виде катодных листов или пластинок, слитков, гранул; никель марки Н-4 в виде слитков и гранул. Марки никеля и его сплавов для электронной техники приведены в ГОСТ 19241-80. Марки никеля, никелевых и медно-никелевых сплавов, обрабатываемых давлением, приведены в ГОСТ 492-73.

12. Платина и ее сплавы (ГОСТ 13498-79)

Марки и назначение сплавов

  • Пл; ПлИ-5; ПлИ-10; ПлИ-15; ПлИ-17,5; ПлИ-20; ПлИ-25; ПдИ-30 — Контакты (скользящие, разрывные), медицинские принадлежности.
  • ПлПд-10; ПлПд-15; ПлПд-20 — Контакты, высокотемпературные припои, потенциометры.
  • ПлПдРд-3,5 — Катализаторные сетки.
  • ПлРд-7; ПлРд-7,5; ПлРд-10; ПлРд-20; ПлРд-30; ПлРд-40 — Термопары, лабораторная посуда, техническая аппаратура, стеклоплавильные сосуды, катализаторные сетки.
  • ПлМ-2,5; ПлМ-8,5 — Потенциометры.
  • ПлН-4,5; ПлРу-84 ПлРу-10 — Контакты (разрывные, скользящие).

13. Серебро и его сплавы (ГОСТ 6836-2002)

Марки и назначение сплавов

  • Ср 999,9; Ср 999; СрМ 970; СрМ 960; СрМ 950; СрМ 940; СрМ 900 — Контакты разрывные и скользящие, электротехнические проводники.
  • СрМ 925; СрМ 916; СрМ 875 — Контакты, электротехнические проводники, ювелирные изделия.
  • СрМ 800; СрМ 770; СрМ 750; СрМ 500 — Контакты скользящие, электротехнические проводники.
  • СрПл 4; СрПл 12; СрПл 20; СрПд 40; СрПдМ 30-20 — Контакты разрывные и скользящие.

14. Припои

Припои — металл или сплав, предназначенный для соединения деталей пайкой. Температура плавления припоев должна быть ниже температуры плавления материалов паяемых деталей.

Припои разделяют на мягкие (tпл ≤ 400 °C) и твердые (tпл > 400 °C). Основные материалы мягких припоев — сплавы олова и свинца. Их обозначение (например, ПОС 61) расшифровывается так: П — припой, ОС — оловянно-свинцовый, 61 — содержание олова в процентах. Основные характеристики мягких припоев и область их применения приведены в табл. 44,  45, 46.

Твердые припои выполняют на серебряной основе (например, ПСр 72, где 72 — содержание серебра, %) или на медно- латунной и медно-никелевой основах. Серебряные припои применяют для пайки черных и цветных металлов, кроме сплавов алюминия и магния, а припои на медной основе — для пайки углеродистых и легированных сталей, никеля и его сплавов.

Свойства и назначение олова

Марка — Характеристика, назначение.

ОВ4-000 — Особочистое, для полупроводниковой техники.

О1 п. ч — В пищевой промышленности, для лужения жести.

О1 -Для лужения жести, изготовления припоев.

О2 -Для изготовления баббитов, припоев, труб, фольги, лужения кухонной утвари.

Таблица 44. Припои оловянно-свинцовые (ГОСТ 21930-76)

Марка Температура плавления, °C Удельное электрическое

сопротивление, ρ·106, Ом·м

Теплопроводность,

Вт/(м·°С)

δ, %
Бессурмянистые
ПОС 90 220 0,120 55 40
ПОС 61 190 0,139 50 46
ПОС 40 238 0,159 42 52
ПОС 10 299 0,200 35 44
ПОС 61М 192 0,143 49 40
ПОСК 50-18 145 0,133 55 40
Малосурьмянистые
ПОССу 61-0.5 189 0,140 50 42
ПОССу 50-0.5 216 0,149 48 55
ПОССу 40-0.5 235 0,169 42 50
ПОССу 35-0.5 245 0,172 42 47
ПОССу 30-0.5 255 0,179 38 45
ПОССу 25-0.5 266 0,182 38 45
ПОССу 18-0.5 277 0,198 35 45
Сурьмяиистиые
ПОССу 95-5 240 0,145 46 46
ПОССу 40-2 229 0,172 42 48
ПОССу 35-2 243 0,179 38 40
ПОССу 30-2 250 0,182 34 40
ПОССу 25-2 260 0,185 38 35
ПОССу 18-2 270 0,206 34 35
ПОССу 15-2 275 0,208 34 35
ПОССу 10-2 285 0,208 34 30
ПОССу 8-3 290 0,207 34 43
ПОССу 5-1 308 0,200 35 40
ПОССу 4-6 270 0,208 34 15

Таблица 45 Области применения оловянно-свинцовых припоев

Марка Применение
ПОС 90 Лужение и пайка швов пищевой посуды и медицинской аппаратуры
ПОС 61 Лужение и пайка электроаппаратуры, точных приборов с высокогерметичными швами, где не допускается перегрев
ПОС 40 Лужение и пайка электрорадиоаппаратуры, деталей из оцинкованного железа с герметичными швами
ПОС 10 Лужение и пайка контактных поверхностей электрических аппаратов, приборов, реле
ПОС 61М Лужение и пайка медной проволоки, печатных проводников в кабельной промышленности, электро- и радиоэлектронной промышленности
ПОСК 50-18 Пайка деталей, чувствительных к перегреву
ПОССу 61-0,5 Лужение и пайка электроаппаратуры, обмоток электрических машин, оцинкованных радиодеталей при жестких требованиях к перегреву
ПОССу 50-0,5 Лужение и пайка авиационных радиаторов, пайка пищевой посуды с последующим лужением оловом
ПОССу 40-0,5 Лужение и пайка жести, обмоток электрических машин, пайка радиаторных трубок, холодильных агрегатов, оцинкованных деталей
ПОССу 35-0,5 Лужение и пайка свинцовых кабельных оболочек, электротехнических изделий неответственного назначения
ПОССу 30-0,5 Лужение и пайка листового цинка, радиаторов
ПОССу 25-0,5 Лужение и пайка трубок теплообменников, электрических ламп
ПОССу 18-0,5 Пайка трубопроводов, работающих при повышенных температурах
ПОССу 95-5 Лужение и пайка холодильных установок, тонколистовой упаковки. Припой широкого назначения
ПОССу 40-2 Лужение и пайка в холодильном и электроламповом производстве, абразивная пайка
ПОССу 30-2, ПОССу 18-2, ПОССу 15-2, ПОССу 10-2 Пайка в автомобилестроении
ПОССу 8-3 Лужение и пайка в электроламповом производстве
ПОССу 5-1 Лужение и пайка деталей, работающих при повышенной температуре
ПОССу 4-6 Пайка белой жести, лужение и пайка деталей с закатанными и клепаными швами из латуни и меди, шпатлевка кузовов автомобилей

Таблица 46. Свойства серебряных припоев (ГОСТ 19738-74)

Марка Температура плавления, °C Удельное электрическое

сопротивление, мкОм·см

Плотность, г/см3 Марка Температура плавления, С Удельное электрическое

сопротивление, мкОм·см

Плотность. г/см3
ПСр 72 779 2,1 10 ПСр 15 640 20.7 8,5
ПСр 50 779 2,5 9,3 ПСр 40 590 7.0 9,25
ПСр 70 715 4,1 9.8 ПСр 37.5 725 37,2 8,9
ПСр 65 695 8,6 9,45 ПСр 62 650 25.5 9,6
ПСр 45 665 10 9,1 ПСр 23 304 20.4 11,4
ПСр 25 740 7,7 8.7 ПСр 5 295 21.4 11
ПСр 12М 793 7,4 8,3 ПСр 2 235 16.7 9.5
ПСр 10 822 7,3 8.4 ПСр 5 273 19.1 10,4
ПСр 71 645 4,3 9,8

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *