Оглавление:
Медные сплавы
- Медный сплав Свойства меди. Медь-красноватый металл. Кристаллическая G1 (периодическая D = 0,3608 Нм K решетка, отсутствует полиморфная transformation. It является менее термостойким, чем железо, но имеет более высокую плотность (см. таблицу 1.5). С медью! Хорошее техно! Такое случается уже не в первый раз. Тонкий лист будет лентой. Тонкая проволока получается из меди, а медь легко полируется, хорошо паяется и сваривается.
Характеристики меди высокая теплопроводность и электропроводность, пластичность и коррозионная стойкость. Примеси снижают все эти свойства. Согласно ГОСТ 859-78, по содержанию примесей различают медь следующих марок: М00 (99,99% Cu), МО (99,97% Cu), мл(99,9% Cu), м2 (99,7% Cu), м3(99,5% Cu).Наиболее распространенные примеси,
содержащиеся в меди подразделяются на визуальные группы. Людмила Фирмаль
1.Растворимые элементы Al, Fe, Ni, Sn, Zn и Ag в меди повышают прочность и твердость меди (рис.9.6) и используются при легировании сплавов на основе меди. 2.Нерастворимые элементы Pb и Bi ухудшают механические свойства меди и ее однофазных сплавов на ее основе. Образование термоядерной эвтектики (при температуре 326 и 270°С соответственно), расположенной вдоль границ зерен основной фазы, вызывает красный цвет destruction.
In кроме того, растворимость висмута ограничена 0,001%, поэтому, если висмут содержит 1000 процентов 1 минуты, обнаруживаются вредные эффекты висмута. Вредное воздействие свинца проявляется даже при его низком содержании (<0,04%).Висмут-хрупкий металл и его сплав с хрупкой медью. Свинец, прочность которого невелика, снижает прочность медного сплава, но из-за его хорошей пластичности ns вызывает embrittlement. In кроме того, свинец улучшает антифрикционные свойства и обрабатываемость медных сплавов.、 Рис. 9.6.
- Влияние легирующих элементов на твердость меди Таблица 9.2.Механические свойства технической меди мл Условие<7н А0. 2 6 HB KCU, MJ / Медь МПа <м- Литье 160 35 25 400 Деформация* 450400 3 35 1250 Сгорело 220 75 50 75 550 от L-1.8 Характеристики 1 провода, 90%.Сформировано заранее Используется для легирования двухфазного медного сплава. 3.Нерастворимые примеси O, S, Se, T1 присутствуют в меди и ее сплавах в виде мезофаз(например, Cu2O, Cu2S).она образует эвтектику с высокой температурой плавления меди и не вызывает Красной хрупкости. Кислород при отжиге меди в водороде вызывает «водородную болезнь«.
Это может разрушить металл во время обработки давлением или во время работы готовой детали. Механические свойства меди в значительной степени зависят от ее состояния (табл.9.2) и не столько от содержания примесей. Высокая пластичность чистой отожженной меди объясняется большим количеством скользящих поверхностей. Скольжение происходит преимущественно по октаэдрической плоскости{111}в направлении<110>. Холодная пластическая деформация (достигающая более 90%) увеличивает прочность, твердость
и предел упругости меди, но также снижает пластичность и проводимость. Людмила Фирмаль
При пластической деформации возникает текстура, которая вызывает анизотропию механических свойств меди. Поскольку медь легко окисляется при нагревании, отжиг для удаления затвердевания происходит в восстановительной атмосфере 550-600°С. медь занимает 2-е место по электрической и тепловой проводимости, уступая только серебру. Проводник тока (стр. 17.1) и используется в различных теплообменниках, водо-охлаждаемых тепловых трассерах, поддонах и пресс-формах. Недостатки меди: высокая плотность, плохая обрабатываемость, низкая ликвидность. Общая характеристика
и классификация меди alloys. To сохраняют положительные качества меди (высокую теплопроводность и электропроводность, коррозионную стойкость и др.), медные сплавы обладают отличными механическими, технологическими и антифрикционными свойствами (см. Главу 10). Для легирования медных сплавов в основном используются растворимые элементы меди, Zn, Sn, Al, Be, Si, Mn и Ni. Повышение прочности медных сплавов фактически не приводит к уменьшению легирующих элементов, а некоторые
из них (Zn, Sn, Al) повышают их пластичность. Высокая пластичность характерна для медных сплавов. Относительное удлинение некоторых однофазных сплавов достигает 65%.In по прочности медные сплавы уступают стали. Временное сопротивление большинства медных сплавов находится в диапазоне 300-500 МПа, что соответствует характеристикам низкоуглеродистых нелегированных сталей в нормированном состоянии. И только временное сопротивление бериллиевой бронзы, которая является наиболее
прочной после закалки и старения, находится на уровне среднеуглеродистой легированной стали с термическим улучшением (s = 16004-1200 МПа). По техническим характеристикам медные сплавы подразделяются на ковочные(обработка давлением) и casting. By способность затвердевать при термообработке-затвердевать и не затвердевать при термообработке. По химическому составу медные сплавы делятся на 2 основные группы: латунные и бронзовые. Латунь относится к сплавам меди и цинка. Они
являются Это двойной (простой) и многокомпонентный (сплав).Двойн-деформируемая латунь имеет диаграмму которая показывает среднюю пропорцию букв L (латуни) и меди. Латунь с содержанием Si более 90%、 tompac(L96), 80-85% Cu-Compac (L 80).в сплаве марки латуни, помимо рисунка, указывающего содержание меди, отображаются буквы и цифры, указывающие название и количество в пропорции легирующего элемента. Алюминий в медь
сплав обозначена буквами A, никель-Н, олово-о, свинец-С, фосфор-Ф, железо-ж, кремний-К, марганец-МЦ, бериллий-Б, цинк-C. Например, ЛАН59-3-2 содержит 59%меди, 3% А1, 2% никеля. Марка латуни для литья указывает содержание цинка, а количество каждого легирующего элемента располагается сразу за буквами, обозначающими его название. Например, LC40MtsZA содержит 40%Zn, 3% Mn и 1% AI. Бронза — это медный сплав, который содержит все элементы, кроме цинка. Название бронзе дают основные элементы. Поэтому их делят на олово, Алюминий, Бериллий, кремний и др., а в бронзе цинк может присутствовать в качестве легирующей
добавки. Деформируемая бронза обозначается буквой Br (бронза), за которой следуют буквы, цифры, указывающие названия и пропорции легирующих элементов. Например, BrOCC4-4 2.5 содержит 4%олова, 4%цинка и 2,5% свинца. Медные и никелевые сплавы называются мельхиор, кунит и никель silver. In Марка отливки бронзы, содержание каждого литератора-I на элементе помещается сразу после буквы, обозначающей его название. Например, Brobczz содержит 6%Sn, 6% Zn и 3% Pb. Латунь. Медь и цинк образуют твердый раствор, максимальная концентрация
цинка составляет 39% (рис. 9.7, а).При более высоком содержании цинка в кристаллической решетке Куба ядра тела образуется электронное соединение CuZn (Р-фаза). При температуре 454-468°с (пунктир на рисунке) происходит упорядочение Р-фазы (P ’фазы), что значительно повышает ее твердость. И еще vulnerabilities. In в отличие от равновесного состояния, P’фаза появляется в структуре латуни, с содержанием цинка около 30%.As изменяется структура, изменяются механические свойства латуни(рис. 9.7.6).Если латунь имеет структуру твердого раствора, то с увеличением содержания цинка прочность и пластичность возрастут. появление
фазы p ’ сопровождается резким падением пластичности, а прочность продолжает увеличиваться по мере увеличения цинка до 45%, в то время как латунь переходит в 2-фазное состояние. переход латуни со структурой Р ’-фазы в однофазное состояние приводит к резкому снижению прочности. Латунь с содержанием Zn до 45% имеет практическое значение. Высокий сплав цинка очень хрупок. Химический состав некоторых промышленных латуней (ГОСТ 15527-
70, ГОСТ 17711-80) и их механические свойства представлены в таблице. 9.3. Рис. 9.7. Диаграмма состояния Cu-Zn (а) и влияние цинка на механические свойства меди (б） один） Двойная латунная структура разделена в 2 группы. 1) одиночная фаза со структурой твердого раствора (рис. 9.8, е). один） б） Рис. 9.8.Микроструктура латуни： а-одиночная фаза; Б-две фазы(темная-0 фаза, светлая-а фаза） 2) (а + 0) 2-фаза со структурой фазы(рис. 9.8.6). Однофазная латунь подходит для холодной пластической деформации из-за своей высокой пластичности, что значительно повышает прочность и твердость. Рекристаллизационный отжиг проводят при 600-700°С. Должный к увеличению в цинке, латунные цены уменьшены,
и machinability увеличен сопротивлением к вырезыванию, ссадине и wear. At в то же время, тепловая и электрическая проводимость уменьшается, что составляет 20-50% свойств меди. Примеси повышают твердость латуни и снижают ее пластичность. Свинец и висмут, которые вызывают красную хрупкость в однофазной латуни, не особенно пострадали. Так, однофазная латунь выпускается преимущественно в виде холоднокатаных полуфабрикатов: полосы, ленты, проволоки, листа, детали из которых изготавливаются методом глубокой вытяжки (радиаторная трубка, гильза корпуса,
сильфон, трубопровод), а также детали, требующие низкой (шайбовой) твердости. мы фабрика начала Китая высокоскоростных автозапчастей. Благодаря двухфазной латуни Р превращение легкоплавкой эвтектической фазы происходит не внутри оболочки, а внутри частиц твердого раствора, и не влияет на способность высокотемпературной пластической деформации. Свинец может быть добавлен для улучшения обрабатываемости и повышения антифрикционности. Благодаря своей низкой пластичности при низких температурах эти латуни выпускаются в виде горячекатаных полуфабрикатов, листов, прутков, труб и штамповки. Из них втулки, двутавровые гайки, тройники, фитинги, токопроводящие части электрооборудования и др. делаются. Должный к узкому ряду температуры кристаллизации, двойная латунь имеет низкую
тенденцию дендритной сегрегации, высокой текучести, низкой усушки диффузии, хорошей герметичности. Но, тем не менее, они фактически не используются для фа Каротидное литье, поскольку наблюдается довольно большая концентрированная усадка оболочки. Этот недостаток не присущ легированной латуни. Легированная латунь применяется как для деформируемых полуфабрикатов, так и для формованных изделий. Ли. Латунь, как правило, содержит больше цинка и легирующих элементов. В дополнение к свинцу, AJ, Fe, Ni, Sn, Si используются для легирования латуни. Эти элементы
улучшают коррозионную устойчивость brass. So, сплавленная латунь широко используется в речном и морском судостроении (конденсаторная и калибровочная трубка и другие детали).Оловянная латунь (L070-1) называется Морской. Алюминий повышает прочность, твердость латуни. Высокая медная латунь (LA77-2) с добавлением до 4% алюминия имеет практическое применение, благодаря своей однофазной структуре, она хорошо обрабатывается давлением. Алюминиевая латунь может быть упрочнена закалкой и старением, поскольку растворимость твердого раствора дополнительно легируется различными никелем, железом, марганцем и кремнием. Временное сопротивление после этой обработки достигает 700 МПа. Хорошая пластичность в закаленных условиях позволяет
дополнительно упрочнять сплав за счет пластической деформации (перед старением). Низкий.) Обработка по схеме «упрочнение+ пластическая деформация+старение» увеличивает временное сопротивление до 1000 МПа. Кремний улучшает текучесть латуни, свариваемость, способность к горячей и холодной пластической деформации. Кремниевая латунь характеризуется высокой прочностью, пластичностью и ударной вязкостью не только при 20-25°С, но и при низких температурах (до −183°С).в случае легирования латуни для получения однофазной структуры используется
небольшое количество добавок (LK8O-3) кремния. Эти латуни используются в судостроении и общем машиностроении для изготовления арматуры, деталей приборов. Никель повышает растворимость цинка в меди и улучшает механические свойства латуни. Никелевая латунь (например, LN65-5) хорошо обрабатывается давлением в условиях низких и высоких температур. Бронза Оловянная бронза. Из диаграммы состояния Cu-Sn видно, что
предельная растворимость олова меди соответствует 15,8% (рис. 9.9, а).Сплавы этой системы характеризуют тенденцию неравновесной кристаллизации Рис. 9.9. Диаграмма состояния Cu-Sn (а) и влияние олова на механические свойства меди (0 а) 6） В результате в реальных условиях охлаждения площадь α-твердого раствора значительно сужается, и даже при снижении температуры его концентрация практически не изменяется, а эвтектоидное превращение 6 фаз отсутствует(см. пунктирные линии на рисунке). (а 4-8), фаза 8-Cu31Sng электронное соединение со сложной
кубической решеткой (рис. 9.10.6). обладает высокой твердостью и хрупкостью. При появлении в структуре бронзы 8 фаз ее вязкость и пластичность резко снижаются (рис. 9.9.6). поэтому, несмотря на увеличение прочности за счет увеличения количества олова до 25% в дальнейшем, бронза, содержащая только до 10% Sn, имеет практическое значение. Поскольку двойная Оловянная бронза стоит дорого, она редко используется. Из-за широкого температурного диапазона кристаллизации более вероятно возникновение дендритной сегрегации, пониженной текучести и диффузионно-усадочной диффузии, а следовательно, и более низкой герметичности
отливок. Оловянные бронзы легируют цинком, свинца, никеля и П., Чтобы сэкономить на более дорогих олова, 2-15% цинка добавляют в бронзу. Столько цинка пол Растворимость в твердом растворе α для улучшения механических свойств. Сократите интервал кристаллизации бронзы олова, цинка улучшите текучесть, плотность отливки, заварки и паяя способности. Свинец, разрезая оловянную бронзу, улучшает антифрикционные свойства и улучшает обрабатываемость. Фосфор, являющийся оловянным раскислителем бронзы, повышает текучесть и повышает износостойкость за счет
появления твердых включений меди cu3p, phosphide. In кроме того, он увеличивает временное сопротивление, упругие пределы и долговечность бронзы. Никель способствует утончению структуры и улучшает ее механические свойства. Бронза хорошо обрабатывается, паяется и, что еще хуже, сваривается. Среди медных сплавов Оловянная бронза имеет самую низкую линейную скорость усадки (0,8% при отливке в грунт,1,4% при отливке в форму), поэтому ее используют для получения отливок сложной формы. Двойная низколегированная Литейная бронза содержит 10%Sn. In для того
чтобы уменьшить цену бронзы олова, содержание олова некоторой стандартной бронзы бросания было уменьшено до 3-6%.Большое количество Zn и Pb увеличится Рисунок 9. 10.Бронзы микроструктура： а-деформированная одиночная фаза при 5%Sn после перекристаллизации. 10% SN b-слепки Текучесть YH улучшает плотность, трение и обрабатываемость отливок. Структура бронзы олова (BrOZTs12S5, BrO4Ts4S17, BrOYuTs2, etc） ностую отвечает требованиям структуры антифрикционных сплавов（ См. раздел 10.4.Атмосферные условия, высокая коррозионная стойкость в пресной и морской воде способствуют широкому применению
литой бронзы для паровых и гидравлических клапанов. Поврежденная пористость не препятствует этому、 Это связано с тем, что на поверхности отливок имеются зоны плотных и мелкозернистых структур. С улучшением технологии Получается отливка, выдерживающая давление до 30 МПа. Этаж Деформируемые бронзы содержат до M%Sn (табл.9.4). в равновесном состоянии они имеют однофазную структуру твердого раствора (см. рис. 9.10, в). в неравновесном состоянии они имеют однофазную структуру твердого раствора. В дополнение к твердому раствору при
затвердевании образуется небольшое количество электронной фазы. Снятие и улучшая разделение дендритов и выравнивание химического Кочча воздуха Мачинабилиты давлением, отжигом диффузии used. It бежит на 700-750°C. Во время холодной пластической деформации, бронза обожжена на 55 (X7°C). Помимо хорошей электропроводности, коррозионной стойкости и антифрикционных свойств, кованая бронза обладает высокой эластичностью и износостойкостью. Они используются при изготовлении круглых и пластинчатых пружин в точном
машиностроении, электротехнике, химическом машиностроении и других отраслях промышленности. Алюминиевая бронза. Они отличаются высокими механическими свойствами, антикоррозионными и антифрикционными свойствами. Преимущества перед оловянной бронзой включают низкую стоимость, механические свойства и некоторые технические характеристики. Например, короткий интервал кристаллизации обеспечивает высокую текучесть, концентрированную усадку и хорошую алюминиевую бронзу Таблица 9.4.Химический состав и механические свойства оловянной бронзы Содержание бронзы елеше (С для остальных).Механический Повышенная герметичность, низкая тенденция дендритной сегрегации. Однако из-за большой
усадки может быть затруднено получение отливок сложной формы. Медь и алюминий образуют α-твердый раствор (рис.9.11), содержание которого повышается с 1035 до 565°С, когда температура падает с 7,4 до 9,4% AI. При 565°с (1 фаза подвергается эвтектоидному превращению: 0 — » АЧ-У2, где У2-промежуточная фаза переменного состава со сложной кубической решеткой. При фактическом охлаждении (в отличие от равновесного состояния) в структуре сплава появляется эвтектоид с содержанием 6-8% AI. Наличие эвтектоида приводит к резкому падению пластичности алюминиевой бронзы. При увеличении пластичности она резко падает, а при содержании алюминия до 10-11% прочность продолжает
увеличиваться (рис. 9.11.6), однофазные бронзы (BrA5, BrA7) с хорошей пластичностью будут деформироваться. Долговечность (st * = = 400 -?450 МПа) и пластичности (6 = = 60%) 2-фазная бронза выпускается в виде деформируемых полуфабрикатов, которые также используются в производстве. Рис. 9.11. Диаграмма состояния системы Cu-AI ( » ) и алюминиевый эффект! Механические характеристики \ Медь(6） Я / З? Форма castings. In при наличии большого количества кодеосаждения бронза подвергается высокотемпературной обработке давлением, а не низкотемпературной. Двухфазная бронза характеризуется высокой прочностью (st, −600 МПа) и твердостью (HB> 1000).Они могут подвергаться упрочняющей термообработке.
Быстрое охлаждение (быстрое охлаждение) вызывает ФЛ этап пройти соосаждение и мартенситного превращения. К недостаткам двойной алюминиевой бронзы относятся, помимо большой усадки, склонность к газонасыщению и окислению при плавке, образование крупных кристаллических столбчатых структур, а также трудность пайки. Эти недостатки практически устраняются легированием алюминиевой бронзы железом, никелем и марганцем. В фазе а алюминиевой бронзы растворяется до 4% железа, в результате чего образуются включения Al3Fe с более высоким содержанием. Дополнительное легирование никелем и 3-месячным муравьем способствует
появлению этих включений с низким содержанием железа. Железо оказывает изменяющее влияние на структуру алюминиевой бронзы, повышая прочность, твердость и антифрикционные свойства, а также уменьшая тенденцию к 0-фазному эвтектоидному распаду и хрупкости 2-фазной бронзы за счет измельчения γ2-фазы, образующейся в результате этого распада. Лучшие пластичные алюминий-железо-бронза (например, Браж9-4), после термообработки, частично или полностью подавляют эвтектоидное превращение Р-фазы (нормализация при 600 700°С или упрочнение от 950°С). Отпуск бронзы при 250-300°С приводит к распаду Р-фазы с образованием мелкодисперсной эвтектики (a + y2) и увеличению
твердости (HB 1750-1800). Никель улучшает технологичность и механические свойства алюминиево-железной бронзы при комнатной и высокой температуре. temperatures. In кроме того, при понижении температуры площадь твердого раствора резко сужается. Это позволяет легировать бронзу железом и никелем(Бражн10-4 4), что позволяет дополнительно упрочнять ее после закалки старением. Например, в отожженном (мягком) состоянии механические свойства Бражн 10-4-4 составляют: Ач= 650 МПа; 5 = 35%; НВ 1400-1600. При закалке от 98°C и выдержке при 400 ° C в течение 2 часов твердость увеличивается до HB 4000.Алюминиево-железоникелевая бронза применяется при изготовлении деталей, работающих в тяжелых
условиях износа при высоких температурах (400-500°с).Алюминиевая железная бронза, легированная дешевым марганцем вместо никеля, обладает высокими механическими, антикоррозионными и техническими характеристиками (Бражмц1о-3-1,5). Кремнистая бронза. Они характеризуются хорошими механическими, упругими и антифрикционными свойствами. Кремниевая бронза содержит до 3% Si. Согласно диаграмме состояния CU’si (рис.9.12), двойная Кремниевая бронза имеет однофазную структуру-твердый раствор медного кремния. При увеличении содержания кремния более чем на 3% в структуре сплава появляется твердая и хрупкая γ-фаза. Один. Фазовая структура твердого раствора обеспечивает Кремниевую
бронзу с высокой пластичностью и хорошей обрабатываемостью за счет давления. Они хорошо свариваются и паяются, хорошо обрабатываются резанием. Литейные свойства кремниевой бронзы ниже, чем олова, алюминиевой бронзы и латуни. Цинковое легирование способствует улучшению литейных свойств этих бронз из-за более коротких интервалов между кристаллизациями. Добавки марганца и никеля увеличивают прочность и твердость кремниевой бронзы. Марганец увеличивает предел упругости. Никель может вылечить бронзы кремния никеля путем твердеть и стареть потому что растворимость участка а переменна. После закалки от 800°C и выдержки при 500°C эти бронзы имеют * > 700 МПа, 8l 8%.Свинец улучшает антифрикционные свойства и обрабатываемость.
Кремниевая бронза изготавливается в виде лент, полос, стержней и проводов. Он редко используется в молдингах. Он используется вместо дорогой оловянной бронзы при изготовлении антифрикционных деталей (Бркн1-3), (Бркмцз-1), а также используется для замены бериллиевой бронзы при изготовлении пружин, мембран и других компонентов устройств, работающих в пресной и морской воде.
Смотрите также:
Материаловедение — решение задач с примерами
