Сплавы цветных металлов их состав и применение

redactor

3 года назад

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Основные цветные металлы и сплавы

Металлы – это группа веществ, которые в природе встречаются в виде руд и соединений. В свободном виде добывают очень немногие разновидности: в частности, драгоценные металлы. В состав черных металлов входит железо, в составе цветных этот элемент отсутствует. Как правило, это сплавы, более устойчивые к внешним воздействиям и активно используются в разных отраслях промышленности.

Зачастую они продаются в виде проката и, несмотря на название, могут не отличаться ярким цветом или блеском. В зависимости от степени сложности добычи и обработки формируется и итоговая стоимость металлопроката.

Цветные металлы всегда имели высокую ценность в промышленности, потому подлежат обязательной переработке. Приемом металла занимаются специализированные пункты. Последнее время, цены на цветмет непреклонно растут. По ссылке Вы можете изучить актуальные цены, по которым можно сдать цветной металл: https://citylom.ru/priem-czvetnogo-metalla

Плюсы металлов и сплавов

Легко плавятся;
Устойчивы к внешним воздействия;
Отличная теплопроводность;
Малая плотность.

Разновидности цветных металлов

Медь

Относится к группе тяжелых металлов. В исходном состоянии она пластичная, розовато-золотистого цвета. Отличается высокой электропроводностью, поэтому используется в электрике и электронике. Проста в обработке. Сплав меди с цинком – это латунь, с прочими металлами – бронза.

Цинк

Тяжелый сине-белый металл. Если чистый цинк взаимодействует с кислородом, на его поверхности появляется оксидная пленка. Очень востребован в разных областях промышленности.

Свинец

Тяжелый серый металл с высокой токсичностью. Легко плавится. После прокатки получаются тонкие листы. Активно используется при производстве автомобилей, оружия, в медицинской сфере. Применяется и при изготовлении топлива.

Олово

Тяжелый металл серого или белого цвета. В виде порошка быстро темнеет. Даже в холодном виде олово очень гибкое и пластичное, легко плавится. Для изготовления крепежей и фурнитуры используются сплавы олова с кадмием и висмутом.

Магний

Относится к группе легких металлов. Серебристо-белый, высокая устойчивость к внешним факторам. Разрушается при нагреве до 600 градусов по Цельсию. Используется при строительстве транспортных средств, в военной промышленности.

Алюминий

Один из самых популярных легких металлов. Следует знать, что он плохо поддается сварке. Высокая электропроводимость, простой процесс обработки, низкая себестоимость. Используется в разных сферах промышленности.

Сурьма

Это представитель подгруппы малых цветных металлов. Сизо-белая, с синеватым оттенком. Легко крошится, используется в тандеме с другими металлами. Применяют сурьму и в медицинских целях.

Ртуть

Агрегатное состояние малого цветного металла – жидкое. Используется в медицинской отрасли и в промышленных целях.

Кадмий

Малый цветной металл белого цвета. Имеет характерный металлический отблеск. Можно легко разрезать ножом. В чистом виде очень токсичен.

Молибден

Легирующий мягкий серебристый металл. В чистом виде в природе не встречается. Легко обрабатывается, менее прочный, чем вольфрам. Применяют в ракетостроительной промышленности и авиации.

Вольфрам

Легирующий бело-серебристый металл, очень похож на платину. Плотный, туго плавится, используется в ювелирной отрасли, промышленности, медицине.

Ванадий

Легирующий пластичный металл бело-серебристого цвета. Пластичный, используется чаще в составе сплавов. Устойчив к коррозии, повышает прочность других металлов.

Кобальт

Легирующий металл серебристого цвета, может иметь синеватый или желтоватый оттенок. Используется при изготовлении медицинского оборудования, инструментов.

Серебро

Благородный металл, который отличается высокой пластичностью. Не окисляется, имеет высокую электро- и теплопроводимость.

Золото

Благородный цветной металл, который не окисляется даже в расплавленном состоянии. Растворяется только в смеси азотной и соляной кислоты. Хорошо поддается обработке.

Платина

Благородный металл, используется в чистом виде и высоко ценится. Устойчива к внешним воздействиям и деформациям.

Тантал

Редкий цветной серебристый металл. Очень плотный и твердый, но обработке поддается хорошо. Основные сферы использования: ядерная, химическая промышленность, металлургия.

Ниобий

Редкий цветной металл с характерным стальным отблеском. Тугоплавкий, с высокими парамагнитными свойствами. Используют в радиоэлектронике и авиационной промышленности.

Никель

Тяжелый металл, серебристо-белый, очень пластичный. Входит в ряд сплавов, ферромагнетик. Прост в обработке, из никеля изготавливают спирали, трубы, листы и прочие элементы.

Титан

Несмотря на то, что титан – представитель группы легких металлов, он отличается высокой прочностью. Используется в чистом виде и в сплавах. Из титана изготавливают качественные механизмы и крепежи.

Одним из ведущих производителей никелевого и титанового проката является компания Уральский никелевый прокат.

Особенности цветных металлов и сплавов

Цветные металлы и сплавы известны людям давно. Кузнецы постоянно старались получить новые материалы, соединяя уже известные. Так появлялись новые соединения, которые обладали разными характеристиками. Они используются в разных направлениях промышленности.

Цветные металлы и сплавы

История открытия

Цветные металлы и их сплавы появлялись постепенно. После каменного века настала пора меди. Этот материал использовали для разных целей: изготавливали посуду, делали наконечники к орудиям труда, оружию. Век меди сменился эпохой бронзы. Это был первый сплав — соединение меди и свинца. Постепенно бронзу заменило железо.

С развитием металлургии, осваиванием новых земель, развитием торговли начали появляться драгоценные металлы. Изначально более популярным было серебро, а не золото. Из-за того что, средние века были эпохой войн, сражений, рыцарства, кузнецы искали новые материалы для изготовления доспехов, оружия. Так появлялись новые смеси.

Характеристики и маркировка

К цветным относятся все металлы, кроме тех, которые изготавливаются на основе железа. Они применяются в различных сферах промышленности. Чтобы различать материалы между собой, была создана специальная маркировка. По ней можно определить механические свойства сплавов, температуру расплавления, прочность и другие параметры.

Маркировка разных видов цветных металлов:

Медь и соединения на её основе. Главный материал обозначается буквой «М». После буквы пишут цифры, которые обозначают чистоту металла. На конце маркировки могут указываться дополнительные буквы. К — обозначает катодный, Б — бескислородный, Р — раскисленный. Если речь идёт о соединении, легирующие добавки обозначаются заглавными буквами дополнительных компонентов.
Латунь — чистый сплав, обозначающийся буквой «Л», после которой указывается две цифры. Это обозначение содержания меди. Многокомпонентная латунь в своей маркировке имеет дополнительные буквы, указывающие на наличие легирующих компонентов. Далее пишутся цифры, между которыми ставятся прочерки. Первая из них указывает на содержание меди, остальные на количество легирующих добавок по процентам.
Бронза маркируется буквами «Бр». Если на поверхности изделий из этого материала присутствует буква «Л», это означает что он является литейным.
Алюминий — материал, который обозначается буквой «А». После неё указываются цифры, которые говорят о количестве содержащихся примесей. Буква «Л» стоящая после указания на алюминий обозначает его литейные качества. Буква «В» говорит о высокой прочности материала.

Остальные цветные металлы и соединения на их основе имеют похожую маркировку. Легирующие добавки обозначаются начальными буквами.

Способы получения

Однородные материалы, смеси на их основе получаются по специальным технологиям. К ним относятся:

Пирометаллургия — ряд технологический процессов, при которых происходит очистка, получение металлов их соединение под воздействием высокой температуры. По этой технологии изготавливается около 60% цинка, 100% свинца, 95% меди.
Гидрометаллургия — технология получения металлов из руд с помощью химических растворов. Последующие этапы обработки подразумевают отделение основных компонентов от жидкости.
Электрометаллургия — совокупность технологических операций, при которых материалы и соединения на их основе получаются под воздействием электрического тока. С помощью этой технологии чаще всего получают алюминий.

Добыча металла

Сферы применения

Цветные металлы и сплавы на их основе используются в различных направлениях промышленности. Из них изготавливают:

Детали для электрооборудования, электроинструментов.
Теплообменники, трубопроводы.
Ювелирные изделия.
Изготовление высоконагруженных деталей из титана.
Провода, связывающие элементы для прохождения электрического тока.
Проволоку, листы, прутья, арматура, крепёж.

Разновидности

Существуют основные сплавы цветных металлов, о которых следует поговорить более подробно. Они применяются чаще всего.

Алюминий и его сплавы

Алюминий — серебристый материал, который хорошо проводит электрический ток, имеет малую удельную массу, низкую температуру плавления. От коррозии он защищен оксидной плёнкой, которая образуется на его поверхности после взаимодействия с кислородом. Соединения на основе этого материала бывают двух типов.

Сплав алюминия

Деформируемые сплавы алюминия

Бывают упрочняемые и неупрочняемые:

К первой группе относятся дюралюминий, смеси с высоким показателем прочности.
Ко второй группе относятся соединения на основе алюминия, к которому добавляется магний или марганец.

Химический состав деформируемых алюминиевых сплавов зависит от группы. Упрочняемые соединения могут дополняться легирующими добавками.

Литейные сплавы на основе алюминия

Алюминиевые литейные сплавы называют силуминами. Это соединение основного металла и кремния. Обладают подобные соединение малой удельной массой, высокими литейными свойствами.

Сплавы на основе меди

Медь — материал красного оттенка. Имеет высокий параметр электропроводности, пластичности. Хорошо обрабатывается, однако имеет низкие литейные характеристики. Основным соединения на основе меди — бронза, латунь.

Бронза

Представляет собой смесь на основе меди, легирующими компонентами которой могут быть любые металлы кроме цинка.

Латунь

Соединение меди, цинка и других легирующих добавок. Дополнительных компонентов в составе — не более 8%.

Магний и его сплавы

Магний — металл серебристого оттенка. Плавится при низкой температуре, устойчив к развитию коррозии. Его не используют для конструкционных целей, так как материал обладает низкими механическими параметрами.

Магний

Деформируемые сплавы магния

К деформируемым соединениям на основе магния относятся:

Смеси с марганцем — не более 2,5%.
Смесь цинка, магния, алюминия, марганца.
Соединения магния, цинка, циркония, кадмия.

Литейные сплавы магния

Смесь цинка, магния, алюминия применяется при изготовлении деталей для автомобилей, самолётов, кораблей, ракет. Такие материалы отличаются высокими механическими параметрами.

Цинк и его сплавы

Цинк — металл серых оттенков, с высокими параметрами пластичности, вязкости. Устойчив к воздействию влаги. Существует две группы соединений на основе цинка.

Деформируемые цинковые сплавы

Соединения цинка с алюминием, магнием, медью. Изготавливаются в процессе прокатки, опрессовывания, вытяжки. Во время проведения технологических операций отдельные компоненты нагреваются до 300 градусов. Готовые смеси имеют высокие показатели пластичности, прочности.

Литейные цинковые сплавы

Соединения цинка, меди, магния, алюминия. Обладают высоким показателем текучести. Из готовых соединений изготавливаются корпуса для различных приборов, измерительной аппаратуры.

Изделия

Цветных металлов и смесей на их основе огромное множество. Благодаря этому из них изготавливаются различные изделия:

крепёж, строительные материалы;
детали для электрооборудования;
соединительные элементы, провода, проволока, арматура, прутья, листы;
ювелирные украшения;
декоративные элементы для интерьера;
монеты, слитки;
статуэтки, элементы часов.

Цветные металлы и сплавы на их основе популярны в разных направлениях промышленности. Чтобы эффективнее работать с этими материалами, нужно знать их параметры. Это поможет избежать брака, сделать качественное изделие. Цветные металлы дороже черных, что делает их более ценными для производства.

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/см 3 , при 20°С удельная теплоемкость равна 0,092 кал/(ч·°С), теплопроводность — 0,94 кал/(с см°С), удельное электрическое сопротивление — 0,0178 Ом/(мм 2 ·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 латуни	Свойства и применение
Л96, Л90	Томпак, очень хорошо деформируются в холодном состоянии, пригодны для ковки, чеканки, эмалирования, не склонны к коррозионному растрескиванию
Л85, Л80	Полутомпак, очень хорошо деформируются в холодном состоянии, пригодны для ковки, чеканки, эмалирования, не склонны к коррозионному растрескиванию
Л70	Очень хорошо деформируется в холодном состоянии, пригодна для пайки и нанесения на сталь (плакирования)
Л68	Очень хорошо деформируется в холодном состоянии холодной высадкой
Л63	Деформируется в холодном состоянии глубокой вытяжкой, волочением, прокаткой, чеканкой, изгибом, пригодна для пайки и сварки, хорошо полируется
Л60	Хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии, пригодна для ковки и глубокой вытяжки
ЛА77-2	Алюминиевая, обладает средней прочностью и хорошей коррозионной стойкостью
ЛАЖ60-1-1	Алюминиевожелезная, горячедеформируемая, обладает высокой прочностью, износостойкостью, стойкостью к агрессивным средам, нечувствительна к масляной коррозии
ЛАН59-3-2	Алюминиевоникелевая, предназначена для изготовления труб и прутков
ЛЖМц59-1-1	Железомарганцовая, используется для производства полос, труб, прутков и проволоки
ЛН65-5	Никелевая, применяется для изготовления листов, лент, труб и проволоки
ЛМц58-2	Марганцовая, высокой прочности, пригодна для пайки, коррозионностойкая
ЛМцА57-3-1	Марганцовоалюминиевая, обладает средней прочностью и высокой вязкостью, коррозионностойкая
ЛО90-1	Томпак оловянный, применяется для производства лент, полос и проволоки
ЛО70-1	Оловянная, обладает очень хорошей коррозионной и эрозионной стойкостью
Л062-1	Имеет среднюю прочность и хорошую коррозионную стойкость
ЛО60-1	Предназначена для изготовления проволоки
ЛС63-3, ЛС74- 3, ЛС64-2, ЛС60-1, ЛС59- 1, ЛС59-1В	Свинцовые, используются для производства лент, полос, прутков, проволоки и листов
ЛЖС58-1-1	Железосвинцовая, предназначена для изготовления прутков
ЛК80-3	Кремнистая, пригодна для производства поковок и штамповок
ЛМш68-0,05	Мышьяковая, ЛАМш77-2-0,05 — алюминиевомышьяковая, ЛОМш70-1-0,05 — оловянномышьяковая, предназначены для изготовления труб
ЛАНКМц75-2- 2,5-0,5-0,5	Алюминиевоникелькремнистомарганцовая, используется для производства полос и труб
ЛС63-2, ЛС60- 2, ЛС59-3	Свинцовые, 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

Марка	Наименование
ЛЦ40С, ЛЩОСд	Свинцовая
ЛЦ40Мц1,5	Марганцовая
ЛЦ40МцЗЖ	Марганцовожелезная
ЛЦ40МцЗА	Марганцовоалюминиевая
ЛЦ38Мц2С2	Марганцовосвинцовая
ЛЦЗОАЗ	Елюминиевая
ЛЦ25С2	Оловянносвинцовая
ЛЦ23А6ЖЗМц2	Алюминиевожелезомарганцовая
ЛЦ16К4	Кремнистая

ГОСТ 17711-80 кроме химического состава нормирует механические свойства медноцинковых сплавов: предел прочности σ_в — от 146 до 705 МПа (от 15 до 72 кгс/мм 2 ), относительное удлинение δ — от 6 до 20%, твердость — от 587 до 1600 МПа (от 60 до 165 кгс/мм 2 ).

Свойства и назначение латуни приведены в табл. 29, 30, 31.

Таблица 29 Свойства и назначение латуни

Таблица 30. Технологические свойства латуни деформируемой (ГОСТ 15527—70)

* 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)

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 σ_в— от 58,7 до 607МПа (от 6 до 62 кгс/мм 2 ), относительное удлинение δ — от 2 до 20%, твердость — от 15 до 1666 МПа (от 25 до 170 кгс/мм 2 ). 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

Бронзы оловянные, обрабатываемые давлением (ГОСТ 5017—2006)

Цветные металлы и сплавы

Цветные металлы. К цветным металлам, наиболее широко применяемым в технике, относятся медь, алюминий, олово, свинец, цинк, магний, титан и их сплавы. В чистом виде цветные металлы используют редко, в основном их применяют в виде сплавов.

Цветные металлы — это наиболее дорогой и ценный технический материал.

Легирующие элементы, входящие в состав цветных металлов и сплавов, обозначают заглавными буквами русского алфавита, например алюминий — А, бериллий — Б, железо — Ж, кремний — К, медь — М и т. д.

Медь. Она имеет характерный красноватый цвет, в природе встречается в виде сернистых соединений, в окислах и очень редко в чистом виде. Медь маркируют буквой М. В зависимости от чистоты меди (ГОСТ 859-2001). Самая чистая медь — содержит 99,99% меди и 0,01% примесей. Благодаря высокой пластичности медь хорошо обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии. Она обладает хорошей электропроводностью. Из нее изготовляют проводники электрического тока — провода и кабели.

Олово. Олово очень мягкий металл серебристо-белого цвета с желтоватым оттенком. Оно разделяется на шесть марок (ГОСТ 860-41): ОВЧ-000, О1ПЧ, 01, 02, 03, 04. Самое чистое олово — марки ОВЧ-000, содержащее 99,999% олова и 0,001% примесей.

Олово в чистом виде применяют для лужения жести.

Цинк. Цинк — это хрупкий металл белого цвета с голубоватым оттенком. В зависимости от химического состава установлены шесть марок цинка (ГОСТ 3640-47): ЦВ (99,99% цинка), Ц0, Ц1, Ц2, ЦЗ, Ц4 (99,50% цинка). Цинк используют для покрытия изделий (цинкование), чтобы предохранить их от атмосферной коррозии.

Свинец. Это мягкий металл синевато-серого цвета, быстро тускнеющий на воздухе. ГОСТ 3778-56 устанавливает шесть марок свинца: СО (99,992% свинца), С1, С2, СЗ, СЗСу, С4 (99,60% свинца). Свинец хорошо отливается и прокатывается. Из для перекачки кислот, для производства аккумуляторов и т. д. Свинец — очень хорошая защита от рентгеновских лучей.

Алюминий. Алюминий — мягкий металл белого цвета. Он добывается путем электролиза из алюминиевой руды — бокситов и хорошо поддается прокатке и ковке. Особенностями алюминия являются легкость, хорошая электропроводность (60% электропроводности меди) и высокая коррозийная стойкость.

По ГОСТ 3549-55 алюминий выпускается нескольких марок. Самой высокой по чистоте является марка АВ0000, содержащая 99,996% алюминия. Из алюминия изготовляют провода, кабели, змеевики (испарители) в холодильниках и т. д. Окислы алюминия безвредны.

Магний. Магний — самый леший металл из всех применяемых в технике (удельный вес его 1,74). Он легко воспламеняется и при его горении возникает высокая температура. Наиболее •опасны в этом отношении порошок, тонкая лента, мелкая стружка и т. п. Механические свойства магния низкие, поэтому он находит ограниченное применение в технике. В литейном деле из магния выплавляют высокопрочный магниевый чугун. Чаще всего магний используют в виде сплавов с алюминием, цинком. ГОСТ 804-62 устанавливает две марки магния: Mgl (99,92% магния) и Mg2 (99,85% магния).

Титан. Это металл серебристо-белого цвета, тугоплавкий (плавится при 1725° С) и легкий, стойкий на воздухе и даже в атмосфере морского климата.

По распространенности титан занимает четвертое место среди конструкционных металлов, уступая лишь алюминию, железу и магнию. Прочность его вдвое больше, чем у железа, и почти в шесть раз больше, чем у алюминия. Ценными свойствами титана являются его высокие химическая и коррозийная стойкость.

Титан обладает высокой пластичностью. Он хорошо куется, легко прокатывается в листы, ленты и даже в фольгу.

Наибольшее применение титан находит в виде сплавов для изготовления лопастей газовых турбин и производства жаропрочных сталей.

Медные сплавы. Важнейшими сплавами на основе меди являются латунь и бронза.

Латунь — это сплав меди с цинком. Кроме цинка, латунь содержит и другие элементы, но в меньшем, чем цинк, количестве. Латунь маркируют буквой Л, за которой стоят цифры, указывающие на содержание меди, например латунь марки Л80 состоит из 80% меди и 20% цинка. Если в латунь вводится 1% свинца, то она будет обозначаться ЛС59-1 и содержать 59% меди, 40% цинка и 1% свинца.

Латуни обладают высокой коррозийной стойкостью, пластичностью, легко поддаются прокатке, ковке и вытяжке.

В технике находят применение латуни, содержащие от 10 до 42% цинка.

В зависимости от назначения латуни могут быть обрабатываемыми давлением, литейными и специальными. Химический состав некоторых марок латуней приведен в таблице:

Химический состав латуней, % (ГОСТ 1019-47)

Цветные металлы: сплавы, свойства, применение

Цветные металлы и их сплавы применяют в качестве конструкционных материалов, от которых требуются ценные эксплуатационные свойства – коррозионная стойкость, низкий коэффициент трения, жаропрочность и жаростойкость.

К этой группе не принадлежат железо и сплавы на его основе – стали и чугуны, которые называют черными металлами. К цветным металлам, широко востребованным в промышленности, относятся медь, алюминий и титан. В чистом виде они используются редко, в основном их применяют в виде сплавов.

Медь – обозначение, виды по чистоте, характеристики

Медь – цветной металл, имеет поверхность красноватого оттенка, излом – розового. Символ – Cu. В природе встречается в составе сернистых соединений, оксидов, реже – в чистом виде. Физические характеристики чистого Cu:

высокие – пластичность, электропроводность, теплопроводность;
хорошая устойчивость к коррозионному разрушению;
удельный вес – 8940 кг/м3;
температура плавления – +1083 °C.

Присутствие примесей может значительно снижать показатели электро- и теплопроводности.

Кратко перечислим важные технологические характеристики:

хорошая обрабатываемость давлением, что позволяет получать различные типы медного проката;
затрудненная обрабатываемость резанием из-за повышенной пластичности;
низкие литейные качества из-за протекания значительных усадочных процессов;
возможность соединять отдельные медные элементы сваркой или пайкой.

В маркировке медь обозначается буквой М, после которой стоят цифры, характеризующие чистоту металла. Самая чистая медь содержит 99,99 % Cu. После цифр могут стоять буквы: к – катодная, р – раскисленная, б – бескислородная. Марки и состав меди регламентирует ГОСТ 859-2014.

Основная область применения меди различных степеней чистоты – электротехника, изготовление электрических проводов и кабелей.

Сплавы на основе меди – виды, краткие сведения

Основные сплавы на основе меди, широко используемые в различных отраслях промышленности, – латуни и бронзы.

Латуни – виды, характеристики

К латуням относятся медные сплавы с цинком, процентное содержание которого составляет 5-45 %. При содержании Zn 5-10 % сплавы сохраняют красноватый цвет. Их часто используют в ювелирном деле для имитации золота. Эти разновидности латуни иначе называются: томпак, симилор, хризохалк, хризорин, ореид. При содержании цинка более 20 % латуни имеют желтый цвет.

По количеству компонентов латунные сплавы разделяют на:

Двухкомпонентные – содержат медь, цинк и примеси в незначительных количествах. Обозначаются буквой Л и цифровой группой, характеризующей содержание Cu в процентах. Такие сплавы, благодаря хорошей обрабатываемости давлением, используют при производстве прокаткой или прессованием различных полуфабрикатов: листового латунного металлопроката, труб, прутков, профилей, проволоки. Химический состав деформируемых латуней (предназначенных для обработки давлением) приведен в таблицах ГОСТа 15527-2004.
Многокомпонентые – в качестве дополнительных элементов используются алюминий,марганец, никель, свинец, олово. В маркировке после буквы Л указывается наименование дополнительного компонента и цифровые группы, характеризующие количество в процентах меди и легирующих компонентов. Многокомпонентные латуни часто относятся к категории литейных, используемых при производстве отливок. Их марки определяет ГОСТ 17711-93.

Бронзы – определение, разновидности, характеристики

Бронзами называют сплавы на основе меди, в которых цинк не относится к основным компонентам. К этой категории также не принадлежат медно-никелевые сплавы (мельхиоры). В маркировке ставят буквы Бр, после которых указывают элементы, присутствующие в составе, и их содержание в процентах. Легирующие компоненты в бронзах: олово, бериллий, свинец, кремний, алюминий.

Большинство бронз отличается хорошими литейными качествами, что позволяет применять их при производстве фасонных отливок. Часто эти сплавы востребованы при производстве деталей, к которым предъявляются высокие требования по коррозионной стойкости и антифрикционным характеристикам. Это зубчатые и червячные колеса, седла клапанов, втулки.

Алюминий – обозначение, виды по чистоте, характеристики

Алюминий – пластичный металл серебристо-белого цвета. В чистом виде в природе не встречается. Его получают по технологии электролиза из алюминиевой руды – бокситов. Он легкий, инертный по отношению к окружающей среде, обладает хорошей электропроводностью, которая составляет 60 % от аналогичного показателя меди. На поверхности этого металла появляется оксидная пленка, которая предотвращает коррозионное разрушение полуфабрикатов и изделий. Оксид алюминия безвреден. Этот металл легко подвергается деформации, хорошо сваривается, но из-за высокой пластичности плохо подвергается обработке режущим инструментом. Имеет высокий коэффициент линейной усадки. Температура плавления: +660 °C.

Первичный алюминий обозначается буквой А и числом, которое характеризует степень чистоты: особую, высокую и техническую. В химическом составе металла самой высокой чистоты содержится 99,9996 % Al. Требования к этому металлу, выпускаемому в виде чушек, слитков, ленты, катанки, определяет ГОСТ 11069-2019. Требования к материалам, предназначенным для изготовления полуфабрикатов способами горячей и холодной деформации – листов, плит, полос, профилей, регламентирует ГОСТ 4784-2019.

Алюминий чаще всего используют при производстве электрических проводов, кабелей, испарителей.

Сплавы на основе алюминия – виды, их характеристики

На базе этого металла производят две основные группы сплавов – деформируемые и упрочняемые.

Деформируемые

Деформируемыми называют сплавы, используемые при производстве алюминиевого металлопроката и прессованных металлоизделий. Деформируемые материалы делят на упрочняемые и неупрочняемые. Упрочняемые разновидности разделяют на:

Дюралюмины, содержащие помимо Al, медь и магний. Обозначаются буквой Д и числом, характеризующим состав.
Высокопрочные – в их составе имеются медь, магний и цинк. Обозначаются буквой В и числом.

Характерная черта этих материалов – сочетание хороших механических характеристик и небольшой массы. Она делает их незаменимыми при производстве деталей в авиа- и машиностроении. Из высокопрочных разновидностей изготавливают изделия сложной формы, вертолетные лопасти, детали, запланированные для восприятия существенных нагрузок.

Неупрочняемые разновидности содержат в составе, помимо AL, марганец или магний. Выпускаются чаще всего в виде листового проката. Его выбирают для деталей сложной формы, которые в процессе изготовления подвергаются прокатке, вытяжке, штамповке при комнатных и повышенных температурах.

Литейные

Свойства литейных марок регламентирует ГОСТ 1583-93. Широкой популярностью пользуются литейные материалы на основе алюминия и кремния, называемые силуминами. Они маркируются буквами АК, после которых указывается номер марки. Силумины, сочетающие небольшую плотность с хорошими литейными и механическими характеристиками, часто востребованы при изготовлении бытовых приборов, авто- и мотодеталей, функционально-декоративных предметов интерьера.

Титан и сплавы на его основе

Из технически чистого титана и сплавов на его основе производят цветной металлопрокат и отливки с ценными техническими свойствами:

сочетание относительно невысокой удельной массы с прекрасными прочностными качествами;
устойчивость к различным видам коррозии, химическая инертность по отношению ко многим агрессивным средам;
способность к обработке давлением;
возможность эксплуатации титановых деталей и конструкций при повышенных температурах.

Основной недостаток титана и его производных – высокая стоимость, которая ограничивает их применение в бытовой технике. Основные области их использования – авиатехника, машино-, судостроение, при изготовлении газовых баллонов, эксплуатируемых под высоким давлением, в космической технике.

Цветные металлы и сплавы

В современном машиностроении цветные металлы и сплавы имеют широкое применение, а в некоторых отраслях, например самолетостроении, радиотехнике, приборостроении и электротехнике, являются основными материалами.

К цветным металлам относятся: медь, алюминий, магний, никель, свинец, олово, цинк и др., а также сплавы на их основе.

Медь и ее сплавы. Медь имеет красный цвет. Низкое электросопротивление сделало медь одним из основных материалов для изготовления проводников электрического тока. Высокая пластичность меди позволяет получать из нее обработкой давлением в холодном и горячем состоянии тонкую проволоку (диаметром 0,02—0,03 мм) и фольгу толщиной 0,05—0,06 мм. Большое применение имеют сплавы на медной основе — латуни и бронзы. Сплавы меди с цинком называются латунями; сплавы меди

с оловом, свинцом, алюминием, марганцем, никелем, бериллием и другими элементами называют бронзами.

7. Химический состав литейных латуней, %

Латуни. Добавка в медь цинка повышает прочность и удешевляет стоимость изделий. В зависимости от назначения различают латуни, применяемые для изготовления отливок, и латуни для обработки давлением (прокаткой, штамповкой, ковкой). Некоторые марки и назначение литейных латуней приведены в табл. 7 (ГОСТ 17711—72).

Латунные изделия, полученные холодной обработкой давлением, необходимо подвергать отпуску при температуре 200° С в течение 1,5—2 ч для частичного снятия внутренних напряжений. Без этой обработки в деталях обнаруживается изменение размеров и самопроизвольное растрескивание, в особенности при наличии газовой среды, седержащей аммиак.

Бронзы. В зависимости от химического состава бронзы делятся на оловянистые и безоловянистые (специальные). Добавка в медь олова улучшает литейные свойства сплава (повышает жидкотекучесть и уменьшает усадку) и обрабатываемость, повышает его коррозионную стойкость и механические свойства. В бронзах, кроме олова, содержатся цинк, свинец и другие элементы, улучшающие их свойства. Марки и назначение литейных бронз приведены в табл. 8 (ГОСТ 613—65).

Деформируемые оловянистые бронзы (ГОСТ 5017—74) выпускаются в виде листа, прутков, трубок, ленты, проволоки различных толщин и сечений. Многие детали из них изготавливаются штамповкой и прессовкой.

Алюминий и его сплавы. Алюминий является распространенным металлом; он почти в три раза легче железа. Алюминий имеет удовлетворительную коррозионную стойкость благодаря образующейся на поверхности пленки окислов, которая защищает от окисления нижележащие слои металла. Из-за высокой электропроводности и пластичности алюминий является одним из наиболее употребительных материалов для изготовления токоведущих шин, проводов и кабелей, труб и специальных про-филей. Большое применение нашел алюминий для изготовления посуды.

Алюминиевые сплавы делятся на литейные и деформируемые.

Алюминиевые сплавы имеют хорошие литейные свойства, легко обрабатываются и обладают высокими механическими свойствами после термической обработки. Наибольшее распространение получили сплавы алюминия с кремнием, медью и магнием (силумины). Эти сплавы, подвергнутые операции модифицирования (с помощью натрия или его фтористой соли), приобретают мелкокристаллическую структуру и более высокие механические свойства. Марки и химический состав некоторых литейных алюминиевых сплавов приведены в табл. 9 (ГОСТ 2685—75).

Магний и его сплавы. Магний обладает большой активностью при взаимодействии с кислородом, а в виде порошка и тонкой ленты сгорает на воздухе. Широкое распространение магний получил для изготовления сверхлегких сплавов (типа электрон). Магниевые сплавы легки, обладают сравнительно большой прочностью, при механической обработке допускают высокие скорости резания. В табл. 10 приведены некоторые магниевые сплавы и указано их назначение (ГОСТ 2856—68 *).

10. Химический состав магниевых сплавов, %