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 латуниСвойства и применение
Л96, Л90Томпак, очень хорошо деформируются в холодном состоянии, пригодны для ковки, чеканки, эмалирования, не склонны к коррозионному растрескиванию
Л85, Л80Полутомпак, очень хорошо деформируются в холодном состоянии, пригодны для ковки, чеканки, эмалирования, не склонны к коррозионному растрескиванию
Л70Очень хорошо деформируется в холодном состоянии, пригодна для пайки и нанесения на сталь (плакирования)
Л68Очень хорошо деформируется в холодном состоянии холодной высадкой
Л63Деформируется в холодном состоянии глубокой вытяжкой, волочением, прокаткой, чеканкой, изгибом, пригодна для пайки и сварки, хорошо полируется
Л60Хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии, пригодна для ковки и глубокой вытяжки
ЛА77-2Алюминиевая, обладает средней прочностью и хорошей коррозионной стойкостью
ЛАЖ60-1-1Алюминиевожелезная, горячедеформируемая, обладает высокой прочностью, износостойкостью, стойкостью к агрессивным средам, нечувствительна к масляной коррозии
ЛАН59-3-2Алюминиевоникелевая, предназначена для изготовления труб и прутков
ЛЖМц59-1-1Железомарганцовая, используется для производства полос, труб, прутков и проволоки
ЛН65-5Никелевая, применяется для изготовления листов, лент, труб и проволоки
ЛМц58-2Марганцовая, высокой прочности, пригодна для пайки, коррозионностойкая
ЛМцА57-3-1Марганцовоалюминиевая, обладает средней прочностью и высокой вязкостью, коррозионностойкая
ЛО90-1Томпак оловянный, применяется для производства лент, полос и проволоки
ЛО70-1Оловянная, обладает очень хорошей коррозионной и эрозионной стойкостью
Л062-1Имеет среднюю прочность и хорошую коррозионную стойкость
ЛО60-1Предназначена для изготовления проволоки
ЛС63-3, ЛС74- 3, ЛС64-2, ЛС60-1, ЛС59- 1, ЛС59-1ВСвинцовые, используются для производства лент, полос, прутков, проволоки и листов
ЛЖС58-1-1Железосвинцовая, предназначена для изготовления прутков
ЛК80-3Кремнистая, пригодна для производства поковок и штамповок
ЛМш68-0,05Мышьяковая, ЛАМш77-2-0,05 — алюминиевомышьяковая, ЛОМш70-1-0,05 — оловянномышьяковая, предназначены для изготовления труб
ЛАНКМц75-2- 2,5-0,5-0,5Алюминиевоникелькремнистомарганцовая, используется для производства полос и труб
ЛС63-2, ЛС60- 2, ЛС59-3Свинцовые, 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

МаркаНаименование
ЛЦ40С, ЛЩОСдСвинцовая
ЛЦ40Мц1,5Марганцовая
ЛЦ40МцЗЖМарганцовожелезная
ЛЦ40МцЗАМарганцовоалюминиевая
ЛЦ38Мц2С2Марганцовосвинцовая
ЛЦЗОАЗЕлюминиевая
ЛЦ25С2Оловянносвинцовая
ЛЦ23А6ЖЗМц2Алюминиевожелезомарганцовая
ЛЦ16К4Кремнистая

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

МаркаСвойстваНазначение
σв* МПа**

НВ

ан

кДж/м2

λ

Вт/(м-°С)

Латуни двойные деформируемые (ГОСТ 15527-70)
Л9623559,022243Радиаторные и капиллярные трубки
Л9027559,018180Детали машин, приборов теплотехнической
Л8529560,8151и химической аппаратуры, змеевики,
Л8034364,016144сильфоны и др.
Л7034364,016124Гильзы химической аппаратуры
Л6834364,017116Штампованные изделия
Л6344167,0108Крепеж, детали авто, конденсаторные трубы
Л6041268,6104Толстостенные патрубки, гайки, детали машин
Латуни многокомпонентные деформируемые (ГОСТ 15527 — 70)
ЛА77-244154,020116Конденсаторные трубы морских судов
ЛАЖ60- 1- 144154,075Детали морских судов
ЛАН59- 3- 2540117,84,184Детали химической аппаратуры, электромашин, морских судов
ЛЖМц59- 1- 147093,512,0101Вкладыши подшипников, детали самолетов, морских судов
ЛН65- 544164,059Манометрические и конденсаторные трубки
ЛМц58- 244188,412,071Гайки, болты, арматура, детали машин
ЛМцА57- 3- 149093,513,567Детали морских и речных судов
ЛО90- 130260,07,5126Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛО70- 137363,812117То же
ЛО62- 142083,58108То же
ЛО60- 144180,47,5108Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛС63- 339254,0118Детали часов, втулки
ЛС74- 339258,8122То же
ЛС64- 237358,8118Полиграфические матрицы
ЛС60- 139268,6105Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛС59- 139278,45,0105То же
ЛС59- IB39278,4105То же
ЛЖС58- 1- 144183,5108Детали, изготовляемые резанием
ЛК80- 3393103,012- 1688Коррозионно-стойкие детали машин
ЛМш68- 0,0536358,8114Конденсаторные трубы
ЛАМш77- 2- 0,0534468,6135То же
ЛОМ 70-1-0,0537366,8118То же
ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5582126Пружины, манометрические трубы
Латуни литейные (ГОСТ 17711-80)
ЛЦ16К429498,012,084Детали арматуры
ЛЦ23А6ЖЗМц2686156,51 ,38-2,7651Массивные червячные винты, гайки нажимных винтов
ЛЦЗОАЗ2947858-10114Коррозионно стойкие детали
ЛЦ40С21568,82,6103Литые детали арматуры, втулки, сепараторы, подшипники
ЛЦ40МцЗЖ44189,13,5101Детали ответственного назначения, работающие при температуре до 300 °C
ЛЦ25С214658,8114Штуцера 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)

МаркаТемпература, °CОбрабатываемость

резанием *1  ,%

МаркаТемпература, °CОбрабатываемость

резанием *1  ,%

горячей обработкиотжигагорячей обработкиотжига
Л96700-850450-60020ЛО60- 1700-760550-65040
Л90700-850450-60020ЛС63- 1700-780600-650100
Л85700-850500-65030ЛС74- 3700-780600-65080
Л80700-850500-65030ЛС64- 2700-780620-67090
Л70700-850500-65030ЛС60- 1700-780600-65075
Л68700-850500-65030ЛС59- 1780-820600-65080
Л63750-880500-65035ЛС59- 1В640-780600-65080
Л60750-880500-65035ЛЖС58- 1- 1600-65070
ЛА77-2720-770600-65030ЛМ80-330750-850500-600
ЛАЖ60- 1- 1600-800600-65025ЛМш68- 0,0530700-850500-650
ЛАН59- 3-3700-750600-65015ЛАМш77- 2- 0,0530600-700
ЛЖМд59- 1- 1650-750600-65025ЛМц58-2650-750600-65022
ЛН65- 5750-870600-65030ЛО90- 1700-800550-65030
ЛО70- 1650-750550-65040ЛОМш70 -1-0,0530700-850550-650
ЛО62- 1700-780550-65040ЛАНКМц75-2-2,5-0.5-0.520800-850 *2550-650

*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)

МаркаЛитейная усадка, %Обрабатываемость резанием *, %Коэффициент трения в паре со сталью **
ЛЦ16К41.7300,19
ДЦ23А6ЖЗМц21,825
ЛЦЗОАЗ1.2530
ЛЦ40С2/2800,17
ЛЦ38Мц2С22,060
ЛЦ40МцЗЖ1,625
ЛЦ25С21,860
* 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

МаркаОбласть 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
БрА10Ж4Н4ЛДетали для машин, используемых в химической и пищевой промышленности, а также детали, работающие при повышенных температурах;
БрА11ЖбНбАрматура и антифрикционные детали
БрА9Ж4Н4Мц1Арматура, работающая в морской воде;
БрСЗО,
БрСуЗНЗЦЗС20Ф,

А7Мц15ЖЗН2Ц2

Антифрикционные детали
Бронзы литейные оловянные (ГОСТ 613-79)
БрОЗЦ12С5Арматура общего назначения
БрОЗЦ7С5Н1Детали, работающие в масле, паре и в пресной воде
БрО4Ц7С5Арматура и антифрикционные детали
БрО4Ц4С17 

Антифрикционные детали

БрО5Ц5С5Арматура, антифрикционные детали, вкладыши подшипников
БрО5С25 

Биметаллические подшипники скольжения

БрОбЦбСЗАрматура, антифрикционные детали, вкладыши подшипников
БрО8Ц4Арматура, фасонные части трубопроводов, насосы, работающие в морской воде
БрО10Ф1Узлы 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)

 

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

Прутки для различных отраслей промышленности

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

Трубки для аппаратов и приборов

БрОФ2-0,25Винты, ленты для гибких шлангов, токопроводящие детали; кроме того, эта бронза используется в качестве присадочного материала для сварки
БрОЦ4-3Ленты, 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

 

БрА5Деформируется в холодном и горячем состояниях, коррозионностойкая, жаропрочная, стойкая к истиранию предназначена для изготовления монет, деталей машин, работающих в морской воде и в химических средах
БрА7Деформируется 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, БрЛЖНМц9-4-4-1Деформируются 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

БрАМц10-2Имеет высокое сопротивление при знакопеременной нагрузке; пригодна для выполнения заготовок и фасонного литья в судостроении
БрАЖ9-4Обладает 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, БрБНТ1,9МгОбладают 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

БрКМц3-1Коррозионностойкая, 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-3Обладает высокими механическими, технологическими и антифрикционными свойствами, коррозионно- стойкая; предназначена для производства ответственных деталей в моторостроении, а также направляющих втулок
 

Бронза марганцовая

БрМцбИмеет 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 БрМг0,3Отличаются высокой электропроводностью и жаропрочностью. Их используют при производстве коллекторов электродвигателей и деталей машин контактной сварки
Бронза серебряная
БрСр0,1Предназначена для изготовления коммутаторов, коллекторных колец и обмотки роторов турбогенераторов
Бронза хромовая
CuCrlПредназначена для производства сварочных электродов, электродеталей и оборудования сварочных машин
Бронза теллуровая
CuFePВыполняют детали, обрабатываемые на автоматах, элементы телетехнических, радиотехнических, электротехнических и электронных устройств

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

СплавМаркаЕ*1σв*1δ *1 , %Назначение
Мпа
МельхиорМНЖМц 30-1-114200292-5883-5Для конденсаторных труб и труб термостатов
То жеМН 1913750490-5862,5-5Детали машин, медицинский инструмент, сетки, детали точной механики, химической аппаратуры
НейзильберМНЦ 15-2013750588-7072-3Детали приборов, электромашин, радиоаппаратуры, медицинский инструмент, арматура, посуда
Куниаль АМНА 13-3884-9352-4Детали машин повышенной прочности
Куниаль БМНА 6-1,5638-7354-6Пружины и другие изделия электротехнической промышленности
*1 Образцы в твердом состоянии.

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

СплавМаркаρ,

Ом/мм2

α·106, 1/°СТКС *1Назначение
ТБМН160,22315,30,0027Компенсационные провода термопар платина — золото
КопельМНМц 43-050.4914,00,00014Термопары, компенсационные провода, точные резисторы
КонстантанМНМц 40-450.4814,40,00002Реостаты, термопары, нагревательные приборы с температурой до 500 °C, тензорезисторы
МанганинМНМц 3-120.43516,00,00003Электротехнические измерительные приборы, резисторы
То жеМНМцАЖ 3-12-0,3-0,3Катушки 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, маркаМагнитная проницаемостьКоэрцитивная

сила Нс, А/м

Индукция насыщения Вт, ТлУдельное электрическое сопротивление Р*1
начальнаямаксимальная
Металлы и сплавы
Технически чистое железо250-4003 500 4 50050-1002.180.1
Электролитическое железо60015000302.180,1
Карбонильное железо2000-300020 000-21 5006,42.180,1
Электротехническая сталь200-60013000-800010-651.95-2,020,25-0,6
Низконикелевый пермаллой500 400015000-600005-321.0-1.60,45-0,9
Высоконикелевые пермаллои7000-10000050 000-300 0000,65-50,65-1.050,16-0,85
Суперпермаллой (79 % Ni; 5%Мо; 15%Fe; 0,5 % Мп)100 000До 1 500 0000,30.80,6
Ферриты
20 000 НМ15000250000.240.110.001
6000 НМ4 800-8 0001000080.110.1
1 000 НМ800-1 20018000280.110,5
1 000 НН800-1 2003000240.1010
600 НН500-8001500400.12100
2 000 НМ11 700-2 5003500250.125
700 НМ1550-8501 800250,054
100 В480-1202803000,15105
20 В4210-244510000.10106
300 НН280-350600800.13106
9 В49-133015000,0610′
200 В4180-220360700.11103
50В4345-652001000,14104
Для металлов и сплавов в мкОм-м, для ферритов — в Ом·м.

Таблица 36. Магнитные свойства магнитотвердых материалов

Марка, составОбъемная плотность магнитной энергии Этак, кДж/м3Коэрцитивная сила Нс, кА/мИндукция насыщения Вт, Тл
Ферриты
1БИ3.21280,19
1БИС3.61280.21
2.4БА9.62240,33
3,1 БА12.41680,38
ЗБА210.42400,35
1.5КА5.61280,24
2КА7.21280,28
Сплавы редкоземельных металлов
SmCo5755600,92
РгСо5564150,94
Sm0,5Pr0,5 Со5807000,93

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)

МаркаМеханические свойстваФизические свойстваТехнологические свойствапримечание
σв,

МПа

δ, %Ψ, %НВγ, г/см3λ, Вт(м·°С)α·106, 1/°Собрабатываемость резаниемсвариваемостьпластичность при обработке давлением
АМц128237029.52.7318824,0НВВВ
АМг21862344.12.6714323,8НВВВ
АМгЗ1861549,02.6714723,8УВВВ
АМг52652263,32.6511724,3НУУ
АМгб2951878.62.6329324,0НУН
АД31235105078.62.7118823,4УУУ*3
АДЗЗ31510252.7114323,2УУУ
Д1372153098,02.811722,0УУУ*1
Д16*14411730103.02.7811722,7УУУ*1
АК4*24211020-25117.82.818022,0ВУН*2
АК6*2411134098.02.7517621,4ВУУ*2
АК8*24701025132.22.816025,5ВУН*2
В95*2451812147.02.81173,6ВНУ*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, %HBγ, г/см3λ, Вт(м·°С)α·106, 1/°СРекомендуемые способы литьяСвариваемость, способы сварки
температура, °Cобозначение
АЛ12061.093.22.7816822.3690-7703Х, Г, А-Д
АЛ21472.049.02.6417621.1690-760З,К,ДX, Г, А-Д, А-В
АЛЗ1670,563.82.7015122.1720-750З,К,ДУ, Г, А-Д
АЛ41961.568,62.6515921.7700-760К,Д,ЗУ, Г, А-Д
АЛ51570.563.82.6815123.1700-750З,К,ДУ, А-Д
АЛ61471.044.12.7014622.9720-750З,К,Д
АЛ72066.058.82.8013823.0700-7503У, Г. А-Д
АЛ82859.058.82.608424.5680-720З,К,ДУ, Г
АЛ92062.058.82.6615123.0690-740ЛюбыеX, Г, А-Д
АЛ 112451.588.42.9424.0680-7503, КX,
АЛ 131571.054.02.6310522.0680-730З,К,ДУ,
АЛ 342953,088.43, К
АЛ232166,058.8З,Д,КА-Д
АЛ 2734315,013.5З,Д,КА-Д
АЛ 193334088.43П, 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

МаркаНазначениеУсловия работы подшипников
нагрузка на подшипник, МПаскорость вращения вала, м/сТемпература масла, °C
АОЗ-7, К09-2, А09- 1, А60- 1, А020-1Для 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- 5Для отливки вкладышей и получения прокатной моно и биметаллической ленты для штамповки вкладышей с толщиной антифрикционного слоя менее 0,5 мм200015100
ACM, АМСТДля получения биметаллической ленты со сталью методом прокатки с последующей штамповкой вкладышей с толщиной антифрикционного слоя менее 0,5 мм2000

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)

МаркаМеханические свойстваТехнологические свойства
коэффициент трениякоррозионная стойкость
σв,

МПа

δ, %НВсо смазкойбез смазки
ЦАМ — 10- 53221,0102,00,0090,35Нестойкий в смазочных маслах
ЦАМ-9-1,52925,283,00,0120,18Нестойкий 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)

Маркаλ, Вт(м·°С)σвσтδ, %НВХарактеристика сплава
МПа
МА1126206116844,0Коррозионноустойчив, удовлетворительно пластичен в горячем состоянии, хорошая свариваемость и обрабатываемость резанием
МА297254157854,0Высокая пластичность в горячем и удовлетворительная в холодном состоянии.

Отличная обрабатываемость резанием

МА576-97294216873,5Повышенная прочность и пониженная пластичность.

Отличная обрабатываемость резанием

МА8134264156-1951149,0Хорошая свариваемость

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

Маркаλ, Вт(м·°С)σв, МПаδ, %НВНазначение
МЛЗ105157639.1Арматура, детали, требующие повышенной герметичности
МЛ480216258.6Корпуса приборов, детали самолетов, подвергаемые статическим нагрузкам
МЛ578147-2161-249.0-58,6Высоконагруженные детали самолетов, двигателей, агрегатов и приборов, корпуса пневмоинструментов радиоаппаратура
МЛ678147-2051-349.0-63,6Средненагруженные 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

Маркаσв, МПаδ, %ан кДж/м2Маркаσв, МПаδ, %ан кДж/м2
ЛитейныеДеформируемые (ГОСТ 19807-91)
ВТ1Л343104ВТ 1-037320-25
ВТ5Л68463ВТЗ-1ИЗО10-163-6
ВТЗ- 1Л93542,5ВТ468610-20
ВТ6Л83652,5ВТ593512-253-6
ВТ9Л93542ВТ6С9808-13
ВТ14Л88452,5ВТ 1411004-8
ВТ21Л98042

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)

МаркаТемпература плавления, °CУдельное электрическое

сопротивление, ρ·106, Ом·м

Теплопроводность,

Вт/(м·°С)

δ, %
Бессурмянистые
ПОС 902200,1205540
ПОС 611900,1395046
ПОС 402380,1594252
ПОС 102990,2003544
ПОС 61М1920,1434940
ПОСК 50-181450,1335540
Малосурьмянистые
ПОССу 61-0.51890,1405042
ПОССу 50-0.52160,1494855
ПОССу 40-0.52350,1694250
ПОССу 35-0.52450,1724247
ПОССу 30-0.52550,1793845
ПОССу 25-0.52660,1823845
ПОССу 18-0.52770,1983545
Сурьмяиистиые
ПОССу 95-52400,1454646
ПОССу 40-22290,1724248
ПОССу 35-22430,1793840
ПОССу 30-22500,1823440
ПОССу 25-22600,1853835
ПОССу 18-22700,2063435
ПОССу 15-22750,2083435
ПОССу 10-22850,2083430
ПОССу 8-32900,2073443
ПОССу 5-13080,2003540
ПОССу 4-62700,2083415

Таблица 45 Области применения оловянно-свинцовых припоев

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

МаркаТемпература плавления, °CУдельное электрическое

сопротивление, мкОм·см

Плотность, г/см3МаркаТемпература плавления, СУдельное электрическое

сопротивление, мкОм·см

Плотность. г/см3
ПСр 727792,110ПСр 1564020.78,5
ПСр 507792,59,3ПСр 405907.09,25
ПСр 707154,19.8ПСр 37.572537,28,9
ПСр 656958,69,45ПСр 6265025.59,6
ПСр 45665109,1ПСр 2330420.411,4
ПСр 257407,78.7ПСр 529521.411
ПСр 12М7937,48,3ПСр 223516.79.5
ПСр 108227,38.4ПСр 527319.110,4
ПСр 716454,39,8

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *