ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ
В современном машиностроении, энергетике, радиоэлектронике и других отраслях промышленности наряду с черными металлами и сплавами широко применяются цветные металлы и сплавы на их основе.
Цветные металлы и их сплавы обладают различными физико-химическими, механическими и технологическими свойствами, благодаря которым они нашли широкое применение: высокая устойчивость против коррозии; электропроводность; теплопроводность; способность к различным видам обработки, в том числе пластически деформироваться (прокатка, волочение, ковка, штамповка);
По содержанию руды, цветные металлы более бедные, чем руды черных металлов. Чтобы получить 1т. чугуна, требуется переработать 2,0…2,5т. железной руды, а чтобы получить 1т. меди, необходимо переработать до 200т. медной руды.
Кроме того, в рудах цветных металлов кроме основного металла содержится ещё несколько цветных металлов в виде окислов или в чистом виде, которые затрудняют производство основного металла. В связи с этим при переработке руд цветных металлов применяют комплексную технологию производства, которая значительно удорожает выплавку меди.
Цветные металлы по ряду признаков разделяют на следующие группы: - тяжёлые металлы — медь, никель, цинк, свинец, олово; - лёгкие металлы — алюминий, магний, титан, бериллий, кальций, стронций, барий, литий, натрий, калий, рубидий, цезий; - благородные металлы — золото, серебро, платина, осмий, рутений, родий, палладий; - малые металлы — кобальт, кадмий, сурьма, висмут, ртуть, мышьяк;
- тугоплавкие металлы — вольфрам, молибден, ванадий, тантал, ниобий, хром, марганец, цирконий; - редкоземельные металлы — лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, иттербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, лютеций, прометий, скандий, иттрий; - рассеянные металлы — индий, германий, таллий, таллий, рений, гафний, селен, теллур; - радиоактивные металлы — уран, торий, протактиний, радий, актиний, нептуний, плутоний, америций, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий.
МЕДЬ и сплавы на её основе Медь – мягкий, пластичный материал розовато-красного цвета, обладает низким электрическим сопротивлением и высокой электропроводностью. Температура плавления меди – 1083 º С, плотность – 8,96 г/см³. Медь обладает высокой химической стойкостью, устойчивостью против коррозии.
Благодаря высокой электропроводности медь широко используется в виде проволоки, шин, лент в электропромышленности, в энергетике, как незаменимый проводник тока.
Как конструкционный материал чистая техническая медь практически не используется, но она нашла применение в производстве конструкционных сплавов с никелем, свинцом, цинком и другими химическими элементами. сплав меди с цинком сплав меди со свинцом сплав меди с никелем
По ГОСТ 859 – 2001 первичная техническая медь выпускается в виде катодов, слитков, полуфабрикатов, прутков, которые перерабатываются в круглые, квадратные, шестигранные, горячекатаные и тянутые ленты радиаторные и общего назначения, ленты для кабелей, труб, проволоки электротехнической, фольги медной рулонной и электролитической и медных порошков.
Медь в этой продукции в зависимости от массовой доли примесей выпускается следующих марок: М00А, М00БК, М0А, М0, МБ, М1, М2, М2Р, М3, М3Р, М4, АМФ. В маркировке приняты следующие обозначения: М – медь; цифры от 00 до 4 – массовая доля естественных примесей от 0,01 до 1, 00%; Б – бескислородная ; Р – раскисленная ; А – анодная; К – катодная;
Существуют следующие сплавы цветных металлов на основе меди: Латунь Бронза Манганин Мельхиор
Нейзильбер Константан Монетные сплавы
АЛЮМИНИЙ и сплавы на его основе Алюминий – металл серебристо-белого цвета, легкий, мягкий, пластичный. Плотность алюминия составляет 2,7 г/см³, твердость – 20 НВ. Обладает высокой электропроводностью, что дает возможность использовать в электроэнергетике, имеет низкий удельный вес.
Высокая деформируемость позволяет обрабатывать алюминий штамповкой, ковкой, прокаткой, прессованием и волочением. Штамповка алюминия Волочение алюминия Прокатка алюминия
Исходный технический алюминий выпускается под названием алюминий первичный. Из него выплавляются алюминиевые литейные и деформируемые сплавы. Применяя различные легирующие элементы (кремний, магний, марганец, титан, цинк и др.) получают алюминиевые сплавы с высокими физико-механическими свойствами.
По ГОСТ 11069 – 01 в зависимости от химической чистоты выпускается первичный алюминий трех групп: особой чистоты – А999 ; высокой чистоты – А995, А99, А97, А95 ; технической чистоты – А85, А8, А7, А7Е, А6, А5, А5Е, АО; В маркировке первичного алюминия цифры соответствуют массовой доле чистого алюминия. А999 – массовая доля чистого алюминия составляет 99,999%, примесей – не более 0,001%
Первичный алюминий выпускается в виде чушек, слитков, фольги, порошков и пудры. Слитки и чушки гладкие и с пережимами для изготовления полуфабрикатов: листов, лент, полос, труб, проволоки и различных профилей, а также штамповок и поковок.
КЛАССИФИКАЦИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ По химическому составу в зависимости от легирующих элементов выпускают три группы алюминиевых сплавов: дюралюминий – сплав алюминия с медью, марганцем и магнием силумин – сплав алюминия с кремнием сплав алюминия с магнием
В зависимости от технологических свойств алюминиевые сплавы подразделяются на литейные и деформируемые. Деформируемые сплавы составляют до 80% общего объема производства алюминиевых сплавов.
СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ
МАГНИЙ и сплавы на его основе Магний – блестящий металл серебристо-белого цвета. При длительном нахождении на воздухе магний покрывается тонкой оксидной пленкой, при повышенных температурах – интенсивно окисляется и даже самовоспламеняется. Магний обладает низкой плотностью, ударной вязкостью, высокими литейными свойствами и хорошей обрабатываемостью резанием.
Магний неустойчив против коррозии, химически не стойкий, разрушается в морской воде, кислотах, щелочах. Железо, никель и кремний понижают коррозионную стойкость магния. Магний может быть литым и пластически деформированным (листы и другие изделия).
В зависимости от массовой доли примесей по ГОСТ 804 – 95 выпускается первичный магний марок: М r 96 (99,96 % магния) М r 95 (99,95 % магния) М r 90 (99,90 % магния). В основном магний используется для получения сверхлегких магниевых сплавов. Они разделяются на: деформируемые; литейные. Деформируемые магниевые сплавы маркируются буквами – МА, а литейные – МЛ. Цифры за буквами показывают порядковый номер сплава.
ТИТАН и сплавы на его основе Титан – серебристо-белый металл низкой плотности с высокими механической прочностью, коррозионной и химической стойкостью. Температура плавления титана 1660 º С, с углеродом он образует очень твердые карбиды. Титан удовлетворительно куется, прокатывается и прессуется. Титан обладает исключительно высокой коррозионной стойкостью. Он широко используется в авиа- и ракетостроении, реактивной технике, судостроении, химической промышленности и других областях промышленности
Сплавы титана широко используются в машиностроении. в турбореактивных двигателях самолетов из сплавов титана изготавливают диски и лопатки компрессоров, лопасти кожухов, распорные кольца и др. детали. в судостроении сплавы титана применяют при изготовлении насосов, трубопроводов, гребных винтов. в химической промышленности – резервуары и трубопроводы для агрессивных жидкостей; в медицинской промышленности – хирургический инструмент; в атомной промышленности – некоторые детали ядерных реакторов и т.д.
ПОДШИПНИКОВЫЕ СПЛАВЫ Подшипниковыми (антифрикционными) называются сплавы, применяемые для изготовления вкладышей подшипников скольжения и других трущихся деталей.
Подшипниковые сплавы должны удовлетворять целому ряду требований: иметь высокую износоустойчивость и малый коэффициент трения между валом и подшипником; иметь достаточную пластичность для лучшей прирабатываемости к поверхности вала; иметь твердость, достаточную для вкладыша как для опоры вала, но не вызывающую сильного износа самого вала; обладать микрокапиллярностью, т.е. способностью удерживать смазку;
БАББИТЫ – белые легкоплавкие антифрикционные сплавы на основе олова, свинца и других металлов. Применяются баббиты для заливки вкладышей подшипников. Марка баббита начинается буквой Б (баббит), за которой следует либо буква, указывающая среднее содержание олова в процентах, либо буква, обозначающая легирующий элемент. Буквы Т, Н, К, С обозначают наличие в баббите соответственно теллура, никеля, кальция и свинца.
К числу материалов, обладающих антифрикционными свойствами, относятся: антифрикционные чугуны – легированы хромом, никелем, титаном и другими металлами; подшипниковые сплавы на медной основе – бронзы; металлокерамические сплавы – спекание под давлением порошков бронзы и графита или железа и графита; неметаллические антифрикционные материалы – пластмассы, резина, пластифицированная древесина и др.;
