РК 4 Ховова (Часть 4)

Посмотреть архив целиком

§2. Медь и ее сплавы


    1. Физико-химические свойства меди


tпл. Cu = 1083°С, ГЦК-решетка, Е ~ 125000 МПа, плотность d ~ 8,9 г/см3;

tпл. Fe = 1539°С, Е ~ 210000 МПа, плотность d ~ 1.8 г/см3.


Медь немагнитный Ме, электропроводность σ отличная (2-е место после Ag).

ρCu = 1/σCu = 0.017 мкОм●м;

ρAg = 1/σAg = 0.015 мкОм●м.


Теплопроводность λ отличная:

λCu = 400 Вт/м●град;

λАg = 420 Вт/м●град.

Теплопроводность резко ухудшается при введении любых легирующих элементов.

Маркировка:

- дорогая медь:

М 000 – 99.999%;

М 00 – 99.99%;

- техническая медь:

М 1 – 99.9%;

М 2 – 99.7%

М 3 – 99.5%.

Медь имеет очень высокую коррозионную стойкость. Стоит и в атмосфере и в морской воде. Это полублагородный Ме.

Не схватывается со сталью и чугуном.


    1. Механические свойства меди


После отжига:


σUB), МПа

σ0,2, МПа

ψ, %

δ, %

НВ

220

75

75

50

550

По сравнению с Fe медь мене прочна, более пластична: σ0,2/ σU = 1/3 – высочайшая технологическая пластичность.


    1. Технологические свойства


● технологическая пластичность отличная, легко деформируется в холодном состоянии вплоть до фольги;

● обрабатываемость резанием удовлетворительная (улучшается путем добавления Pb);

● свариваемость плохая (Si), но паяется хорошо;

● литейные качества (Sn).



Применение:

- электротехнические цели;

- теплообменники и радиаторы.


    1. Сплавы меди


  1. латуниCu+Zn (двойные), Cu+Zn+лег.эл. (легированные латуни);

  2. бронзыCu+Sn (оловянные), Cu+Al (алюминиевые), Cu+Si (кремниевые), Cu+Be (бериливые), Cu+Pb, Cu+Cr. Также все это может быть с лег.эл. (Fe, Ni, Zn, P);

  3. декоративные и специальныеCu+Ni+ лег.эл. – мельхиор, монеты, детали для реостатов.


Обозначения:

Sn (О), Zn (Ц), Pb (С), Si (К), P (Ф), Al (А), Fe (Ж), Ni (Н), Mn (Мц), Be (Б).

    1. Латуни

Латуни Cu+Znдвойные (δ до 41%)

Маркировка:

- однофазные Cu+Zn (%Zn ≤ 30-32), Л96, Л90, Л85, Л68, это очень пластичный материал, идет на изготовление деталей методом пластической деформации (обработка давлением);

- двухфазные Cu+Zn (%Zn ~ 33-41), Л62, Л60, Л59, это самые дешевые латуни, прочность высокая, а пластичность низкая (обработка резанием)


Легированные латуни

Маркировка:

- деформируемые ЛАЖ(все лег.эл.) 60(%Cu)-1(%Al)-1(%Fe)

ЛС59-1, ЛК80-1;

- литейные ЛЦ30А3.


Латуни – хороший конструкторский материал, но у них низкая прочность.


    1. Бронзы

  1. деформируемые

Маркировка:

БРОЦС-4(Sn)-4(Zn)-2,5(Pb)

Подряд все литейные элементы;

  1. оловянные (Sn ≤ 12%)

- пружинные: Бр09-6,5-0,15 – деформация (50-70%) + рекристаллизационный отжиг 250-280°С,

- отливки: Бр06Ц6С1, усадка 0,8%, художественные литье

- А-Ф материалы: Бр05Ц5С5 (мягкая матрица + твердые включения);

3) алюминиевые (Al до 9%)

БрА7 – для холодной штамповки, БрА9Ж3 – технологическое литье (гребные винты), БрАЖ9-4 – деформируемые (для вакуумной техники), σU ~ 700 МПа;

  1. бериллиевые

БрБ2 – закалка + старение (σU ~ 1200МПа), закалка + деформация + старение (σU ~ 1400 МПа)

Самые прочные медные сплавы, самые лучшие материалы для пружин (измерительных), для искробезопасного элемента (токсичен);

  1. свинцовые

БрС30, Pb ~ 30%, наилучший А-Ф материал (твердая матрица + МКМ включения).


Итог:

Медные сплавы имеют ценное сочетание свойств, однако, это дорогой и тяжелый конструкционный материал, применяется там, где незаменим:

  1. теплообменники (теплопроводность);

  2. пружины (немагнитность + коррозионная стойкость);

  3. детали судостроения (немагнитность + коррозионная стойкость + литейные качества);

  4. художественные цели (коррозионная стойкость + литейные качества);

  5. зубчатые, червячные передачи;

  6. А-Ф материалы (не схватывается со сталями и чугунами).


Глава 6. Конструкционные материалы малой плотности


§1. Алюминий и его сплавы


  1. Физико-химические свойства


tпл. = 660°С, ГЦК-решетка, Е ~ 71000 МПа, плотность d ~ 2,7 г/см3;

● не магнитный;

● электрическая проводимость хорошая σAl ~ 0,7 σCu;

● теплопроводность хорошая λAl ~ 0,55 λCu;

● коррозионная стойкость, стоек с пищевыми продуктами, не стоит в морской воде, стойкость зависит от чистоты (чем больше чистота, тем выше стойкость), Mn – единственный элемент, который повышает его коррозионную стойкость;

● очень склонен к схватыванию (в зонах трения не идет).


Маркировка:

- особой чистоты:

А999 – 99,999%;

А95 – 99,95%;

- технический:

А8 – 99,8%;

А1 – 99,7%;

А0 – 99,0%.

  1. Механические свойства



σUB), МПа

σ0,2, МПа

δ, %

НВ

особой чистоты

50

15

50

150

технической чистоты

80

30

35

200

декоративные

140-150





● пластичность – легко деформируется;

● резание удовлетворительное;

● сваривание хорошее;

● литье удовлетворительное.


  1. Применение


  1. электротехнические цели;

  2. пищевая промышленность.


  1. Сплавы Al


I – деформируемые не упрочняемые ТО

Al+Mg (до 8%) – АМг-2 (2-3%), АМг-6 (6-7%) – сварные конструкции, кузовы:



σUB), МПа

δ, %

АМг-2

~190

23

АМг-6

~340

20

АМц

~130

20


II – деформируемые, упрочняемые ТО

Дуралюмины (Д): Al + (4-4,5)% Cu + 1,5% Mg + 0,6% Mn

ТО: закалка 500°С, вода, 2-3 часа + старение (есть на 6 суток, есть на 6 часов, 180°С)


σUB), МПа

δ, %

d, г/см3

400-500

10-14

2,8

Недостаток – ниже коррозионная стойкость.


Высокопрочные (В): Al + (8-9)% Zn + (2-2,5)% Cu + 3% Mg

ТО: закалка 470°С + старение 140°С


σUB), МПа

δ, %

d, г/см3

~680

7

2,9


Al+Li+Mg: закалка 520°С + старение 170°С


δ, %

d, г/см3

5

2,5


Это основной конструкционный материал авиации (обшивка, лопасти винтов).


III – литейные

[Al+Si] – силумины, АК12 (12% Si)

σUB), МПа

δ, %

~180

6

АК8М (8 Si + 1,5%Cu + 0,2%Ti + 0,4%Mg)

Сложные корпусные детали, литье под давлением.


§2. Магний и его сплавы (Al, Fe)


    1. Физико-химические свойства


tпл. = 649°С, ГПУ-решетка, Е ~ 45000 МПа, плотность d ~ 1,74 г/см3;

● не магнитный;

● электрическая проводимость σMg ~ 0,3 σCu;

● теплопроводность λMg ~ 0,4 λCu;

● очень высокое сродство к кислороду;

● воспламеняется при 500°С;

● высочайшая деформирующая способность (гасит вибрации).



    1. Механические свойства


σUB), МПа

δ, %

~200

12


● пластичность – низкая, не деформируется – ТО горячая обработка давлением 400-450°С;

● резание отличное;

● свариваемость с защитой от окисления;

● литье удовлетворительное.


Применение – пиротехника.


    1. Сплавы Mg


+ Al, + Zn

  1. из-за ГПУ-решетки во всех оплавах очень медленная диффузия – нет высокой прочности, упрочняющая ТО: закалка 420°С, 15-30 часов + старение 200°С, 16-24 часа;

  2. очень сложный состав, т.к. добавляют элементы для ускорения диффузии (Cd), против воспламенения (Be), для сохранения мелкого зерна.


Сплавы:

  1. деформируемые

Маркировка:

МА5 (8-9%Al + 0,5%Zn + 0.3%Mn)

σUB), МПа

δ, %

~320

12-14


  1. литейные

Маркировка:

МА10 (8-9%Al + 7-8%Cd + 2-2/5%Ag)

σUB), МПа

d, г/см3

~430

1,9


Применение деформируемых сплавов – сварные конструкции (платформы, петли, на которые крепится вибрирующая техника), литейных – корпусные детали (корпуса вибрирующих деталей).


§3. Пластмассы


Строятся на базе полимеров (CH3-, C6H5-).


    1. Линейное строение


Гибкие молекулы, сильные связи внутри молекулы, между молекулами связи нет.

При нагреве размягчаются, при охлаждении затвердевают (превращения обратимы и повторяются не один раз).


Термопластичные пластмассы


Полистирол, полиамид, ПВХ.

Преимущества:

  1. удобные технологии изготовления;

  2. усадка мала ≤ 3%;

  3. относительно низкая хрупкость.




Недостатки:

низкая теплостойкость;


прочность уменьшается от времени (старение = деградация).


Пример:

Фторопласт-4

Tэкс. = 250-269°С, σ ~ 10-30 МПа, плотность d ~ 2 г/см3, fтр = 0,04;

Стоит в растворах воды, щелочей, кислот.


Случайные файлы

Файл
179540.rtf
37822.doc
131751.rtf
182585.rtf
157193.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.