Цветные сплавы

Рис. 2. Диаграмма состояния "алюминий - марганец" 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Микроструктура сплава АМц 
 
 
Рис. 4. Микроструктура дюралюмина после 
 

а) закалки в воде с температуры Т2; б) закалки и искусственного старения при Т3 
(справа - схематическое изображение)

Структура алюминиевого сплава Амц состоит из твердого раствора марганца в алюминии и вторичных выделений фазы MnAl6 (рис.3). В присутствии железа вместо MnAl6 образуется сложная фаза (MnFe)Al6, практически нерастворимая в алюминии, поэтому сплав Амц не упрочняется термической обработкой. Алюминиевые сплавы АМг (магналий) относятся к системе А1 - Mg (рис. 4). Магний образует с алюминием a -твердый раствор и в области концентраций от 1,4 до 17,4 %Mg происходит выделение вторичной b -фазы (MgAl), но сплавы содержащие до 7 %Mg, дают очень незначительное упрочнение при термической обработке, поэтому их упрочняют пластической деформацией - нагартовкой.

Рис. 4. Диаграмма состояния "алюминий - магний"  
 
 

 

 

 

 

 

Маркировка алюминиевых сплавов

Для отечественных алюминиевых сплавов используются буквенно-цифровая и цифровая системы обозначений. В буквенно-цифровой маркировке (хотя этим сплавам позднее была присвоена цифровая маркировка, но она не "прижилась") не заложено какой-либо системы. Буквы могут символизировать алюминий и основной легирующий компонент - АМц (Al-Mn), АМг1 (Al-Mg), назначение сплава (АК6, АК4-1 - алюминий ковочный), название сплава (АВ - авиаль, Д16 - дуралюмин), могут быть связаны с названием института, разработавшего сплав (ВАД1, ВАД23 - ВИАМ, алюминиевый, деформируемый) и т.д.

В конце шестидесятых годов была введена четырехзначная цифровая маркировка. Первая цифра обозначает основу алюминиевого сплава. Алюминий и сплавы на его основе маркируют цифрой "1". Вторая цифра обозначает основной легирующий компонент или основные легирующие компоненты. Второй цифрой "0" обозначаются различные марки алюминия, спеченные алюминиевые сплавы (САС), различные сорта пеноалюминия. Цифрой "1" обозначают сплавы на основе системы Al-Сu-Мg; цифрой "2" - сплавы на основе системы Al-Сu; цифрой "3" - сплавы на основе системы Al-Mg-Si; цифрой "4" - сплавы на основе системы Аl-Li, а также сплавы, легированные малорастворимыми компонентами, например переходными металлами (марганец, хром, цирконий); сплавы, замаркированные цифрой "5", базируются на системе Al-Mg и называются магналиями; сплавы на основе систем Аl-Zn-Мg или Аl-Zn-Мg-Сu обозначаются цифрой "9". Цифры 6, 7 и 8 - резервные. 
 
             Последние две цифры в цифровом обозначении алюминиевого сплава - это его порядковый номер. Последняя цифра несет дополнительную информацию: сплавы, оканчивающиеся на нечетную цифру, - деформируемые, на четную - литейные. 
             Если сплав опытный и не используется в серийном производстве, то перед маркой ставят цифру "0" (01570, 01970) и маркировка становится пятизначной. 
 
            При производстве деформируемых полуфабрикатов из А85, А8, А7, А6, А5 и А0 алюминий выплавляется в чушках с соотношением Al:Si не менее 1:1. В этом случае к маркировке добавляется буква П (полуфабрикат), например, А6П. Если в алюминии, предназначенном для производства деформируемых Al-Mg сплавов, содержание Na < 0.0015 %, то к маркировке добавляется буква Р (рафинированный). 
 
           Для указания состояния деформированных полуфабрикатов, изготавливаемых из алюминиевых сплавов, используется буквенно-цифровая система обозначений после марки сплава. Без обозначения значит без термической обработки.

М - мягкий отожженный;

Н - нагартованный;

Н3 - нагартованный на три четверти;

Н2 - нагартованный на одну вторую;

Н1 - нагартованный на одну четверть;

Т - закаленный и естественно состаренный;

Т1 - закаленный и искусственно состаренный на максимальную прочность; 
Т2, Т3 - режимы искусственного старения, обеспечивающие перестаривание материала (режимы смягчающего искусственного старения); 
Т5 - закалка полуфабрикатов с температуры окончания горячей обработки давлением и последующее искусственное старение на максимальную прочность; 
T7 - закалка, усиленная правка растяжением (1,5-3 %) и искусственное старение на максимальную прочность

Цифровая маркировка деформируемых алюминиевых сплавов
Марка	Группа сплавов, основная система легирования
1000-1018	Технический алюминий
1019, 1029 и т.д		Порошковые сплавы
1020-1025		Пеноалюминий
1100-1190		Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Fe-Ni
1200-1290		Al-Cu-Mn, Al-Cu-Li-Mn-Cd
1300-1390		Al-Mg-Si, Al-Mg-Si-Cu
1319, 1329 и т. д		Al-Si, порошковые сплавы  САС
1400-1419		Al-Mn, Al-Be-Mg
1420-1490		Al-Li
1500-1590		Al-Mg
1900-1990		Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Cu

 

Сплавы алюминиевые литейные

Промышленные литейные сплавы делятся на термически упрочняемые и неупрочняемые. В ГОСТ 1583 термически неупрочняемые отливки обозначаются буквой Л после марки сплава.

По стандартам США состояние без термообработки обозначается буквой F, в стандарте Франции - Y-30.

Обозначение состояний (термообработки) литейных алюминиевых сплавов по ГОСТ 1583:

Т1 - искусственное старение (без предварительной закалки);

Т2 - отжиг;

Т4 - закалка;

Т5 - закалка и кратковременное (неполное) искусственное старение;

Т6 - закалка и полное искусственное старение;   

Т7 - закалка и стабилизирующий отпуск;   

Т8 - закалка и отпуск.   

 В стандарте Франции  приняты следующие обозначения  видов термообработки:

Y-33 - закалка и искусственное  старение (соответствует Т6);  
Y-35 - стабилизирующий отпуск (соответствует Т7).

В ГОСТ 1583 после обозначения марок некоторых сплавов вводится указание на степень их чистоты: ч - чистый, пч - повышенной чистоты, оч - особой чистоты, р - рафинированный.    

 Особенности маркировки  алюминиевых литейных сплавов в стандартах США, Японии, Германии и Франции приведены ниже.

США (ASTM В85, В26, В108)

В общегосударственных и оборонных спецификациях для алюминиевых литейных сплавов наиболее широко используется система обозначений Алюминиевой Ассоциации (АА). В этой системе сплавы имеют трехзначное обозначение. Сплавы сгруппированы в серии, которые относятся к определенным системам легирования. Первая цифра каждой серии указывает основную систему сплава.

Серия	Основная система сплавов
2ХХ   3ХХ   4ХХ   5ХХ   7ХХ   8ХХ	Al-Cu   Al-Si-Mg, Al-Si-Cu   Al-Si   Al-Mg   Al-Zn   Al-Sn

Промышленных литейных сплавов серий 6ХХ и 9ХХ не существует. В маркировке, принятой АА, обозначение ХХХ.О используется для отливок, т.е. для всех литейных сплавов.

В некоторых обозначениях сплавов, принятых АА, цифрам предшествует буква. Буквы используют для того, чтобы различить сплавы с одинаковым химическим составом по основным легирующим элементам, но отличающимся друг от друга только содержанием примесей или малых добавок, например сплав 356.0 и А 356.0.

SAE - система Общества  инженеров автомобильной промышленности

Марки сплавов имеют цифровое трехзначное обозначение.

Например, сплав марки АК7ч (АЛ9) (ГОСТ 1583) имеет аналог по стандартам США: 356.0 (по АА), SG70А (по ASTM В26) и 323 (по SAE).

Япония (JIS Н5202)

В обозначении марок всех литейных алюминиевых сплавов сначала стоит буквенное выражение АС. Оно обозначает алюминиевый литейный сплав. Последующее цифровое обозначение 1, 2... означает группу сплавов, относящихся к определенной системе легирования. Буквы А, В, С, D, стоящие после цифр, означают символ определенного сплава в данной группе.

Группа	Сплавы систем
1   2   3   4A   4B   4C   4CH   4O   5A   7B   8B	Al-Cu   Al-Cu-Si   Al-Si   Al-Si-Mg   Al-Si-Cu   Al-Si-Mg   Al-Si-Mg   Al-Si-Cu   Al-Cu-Ni-Mg   Al-Mg   Al-Si-Cu-Mg

Германия (DIN 1725Т.2)    

 Перед обозначением  марок литейных алюминиевых сплавов  есть указание на метод литья:

G - литье, а когда вторая  буква отсутствует, то отливка  в землю или песчаные формы;

GК - литье в кокиль;

GD - литье под давлением.   

 Далее идут символы  элементов и цифры, указывающие  их среднее содержание.   

 В конце обозначения  марки сплава указывается его  термическая обработка:

g - закалка, соответствует  состоянию Т4; 

wa - обработка на твердый  раствор, закалка и искусственное старение - соответствует состоянию Т6.   

 Один и тот же  сплав может маркироваться с  указанием метода литья и термообработки  и без этих указаний. В этом  случае обозначение марки сплава  с указанием метода литья и  термообработки ставится в скобках.    

 Для литейных сплавов  с повышенным допустимым содержанием  меди, которая не является легирующим  элементом, краткое обозначение  дополняется стоящим в скобках  символом Cu, например GD-AlSi12(Cu).

Франция (А57-702)   

 Первой в обозначении  всех литейных алюминиевых сплавов стоит буква А, что означает алюминиевый сплав. Далее через тире идут символы легирующих элементов с цифрами, указывающими их среднее содержание. Последним стоит символ основного легирующего элемента.   

 Например, А-S5U3G:

S5 - кремния 5 %;

U3 - меди 3 %;

G - магний - основной легирующий  элемент.

 

МЕДЬ И ЕЕ СПЛАВЫ

ОБЩИЕ ОБЩЕНИЯ

Медь чаще, чем другие металлы, встречается в природе в виде самородков, иногда достигающих весьма больших размеров. Естественно, что это один из первых металлов, с которыми познакомился человек.

Значение меди и ее сплавов в деятельности человека было столь велико, что это нашло отражение в названии целых эпох развития человечества (медный век, бронзовый век). Медь и ее сплавы, обладающие ценными техническими свойствами, широко применяют и в наше время. По электропроводности медь занимает второе место после серебра и поэтому является одним из важнейших материалов для проводников. По теплопроводности медь тоже уступает только серебру и ее широко используют в различного рода теплообменниках. Сплавы меди отличаются достаточной коррозионной стойкостью, высокими технологическими свойствами, они имеют приятный цвет, прекрасно полируются до сильного блеска. Хотя в земной коре меди сравнительно немного (0,01%), известны ее богатые месторождения. Мировое производство меди (без СССР) в 1953г. составляло 2,7 млн.т, в 1950 г. 3,8 млн.т, в 1966 г. 6 млн.т., в 1979 г. около 7 млн.т.

Медь и ее сплавы хорошо обрабатываются давлением не только при высоких температурах, но и вхолодную. При обработке давлением суммарные обжатия могут достигать 90% и выше, после чего для дальнейшего деформирования требуется промежуточный отжиг. Из меди и ее сплавов производят все виды полуфабрикатов, получаемых обработкой давлением: плиты, листы, ленты, фольгу, поковки, штамповки, трубы, профили, проволоку. Медь и ее сплавы хорошо свариваются всеми видами сварки и легко поддаются пайке. При обработке медных сплавов резанием особых затруднений не возникает.

К недостаткам меди следует отнести ее сравнительно высокую плотность, а также склонность к окислению при повышенных температурах и водородной болезни.

СВОЙСТВА МЕДИ

Медь расположена в подгруппе 1В системы Д.И.Менделеева, Ее порядковый номер 29, атомная масса 63,57. Медь плавится при 1083°С и кипит при 2360°С. В меди не обнаружено полиморфных превращений, во всем интервале температур ниже точки плавления она имеет г.ц.к решетку, период которой при 20°С равен 0,31607 нм. Медь относится к тяжелым металлам, ее плотность при 20°С составляет 8,94 г/см3.

Физические свойства меди приведены в табл.1. Модули упругости меди больше, чем у алюминия и магния. Медь - диамагнитный металл с очень небольшой удельной магнитной восприимчивостью, равной 0,086 см3/г при 18°С. Удельное электросопротивление отожженной медной проволоки при 20иС равно 1,72X10-6 Ом.см. Примеси, содержащиеся в меди, снижают ее электропроводность. Наиболее сильно повышают электрическое сопротивление меди фосфор, мышьяк, кремний, железо, сурьма и кобальт. Кислород в небольших количествах повышает электропроводность меди ввиду того, что он способствует удалению при плавке окисляющихся примесей из расплава.

Чистейшая медь обладает небольшой прочностью и высокой пластичностью. При пластической деформации меди, как и других металлов с г.ц.к структурой, происходит скольжение преимущественно по плоскостям 111 в направлениях110. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕДИ С ЛЕГИРУЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Медь образует непрерывные твердые растворы с соседними по таблице Д.И.Менделеева элементами: золотом» никелем» палладием» платиной, а также с марганцем. Ближайший к меди металл - серебро не обладает неограниченной растворимостью в твердой меди. Из металлов с неограниченной растворимостью в меди для легирования используют лишь никель и марганец, остальные элементы слишком дефицитны и дороги.

Элементы, сильно отличающиеся по строению и свойствам от меди, полностью не смешиваются с ней в жидком состоянии. К ним относятся кислород, селен, теллур, таллий, хром, молибден, вольфрам, тантал, рений, уран.