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

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

ГОСТ 17711-80 кроме химического состава нормирует механические свойства медноцинковых сплавов: предел прочности σ_в — 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

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

*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)

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 σ_в— 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

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

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

4. Магнитные материалы

Подразделяют на магнитамягкие (коэрцитивная сила Н_о < 800 А/м) и магнитотвердые (Н_о > 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

Таблица 36. Магнитные свойства магнитотвердых материалов

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)

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

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

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 (с_в = 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)

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 (σ_в=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)

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

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

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 (t_пл ≤ 400 °C) и твердые (t_пл > 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)

Таблица 45 Области применения оловянно-свинцовых припоев

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