Вплив домішок на властивості міді
Домішки, що присутні в міді, істотно впливають на її властивості.
За характером взаємодії домішок з міддю їх можна поділити на такі групи:
*Домішки, що утворюють з міддю тверді розчини. Це нікель, цинк, сурма, олово, алюміній, фосфор та ін. Вони покращують механічні властивості, але різко знижують (особливо сурма та фосфор) електро та теплопровідність.
*Домішки практично не розчинні в міді : це свинець, вісмут, та ін і утворюють легкоплавкі евтектики. Вони розташовуються за межами зерен та ускладнюють обробку тиском. На електропровідність вони не мають великого впливу, а впливають на механічні та технологічні властивості. (Висмут - холодноламкість, свинець-гарячоламкість)
*Домішки, що утворюють з міддю тендітні хімічні сполуки - це кисень, сірка, що розташовуються по межах зерен (Сі2О, Сі2S)
На електропровідність вони впливають. Сірка покращує оброблюваність різанням.
Кисень утворює з міддю оксид міді і викликає так звану "водневу хворобу" - так як при нагріванні міді в атмосфері, що містить водень, він реагує з Си2О реакції, що протікає зі збільшенням обсягу. Це створює у металі великий тиск і викликає появою мікротріщин.
Сплави міді
Розрізняють дві основні групи мідних сплавів:ЛАТУНІ - сплави міді та цинку таБРОНЗИ - сплави міді з іншими елементами, серед яких, але тільки поряд з іншими може бути і цинк.
Бронзи - Бр-бронзи, а далі елемент:олово -0, свинець-С, алюміній-А, берилій-Б, марганець-Мц, кремній-К, залізо - Ж, нікель-Н, фосфор-Ф, а далі цифра, що показує відсоток цього елемента.
Наприклад, БрА9, БрО10, ЛАН 59-1-1, ЛС60-3
ЛАТУНІ
Механічна міцність латунів вища, ніж у міді, вони добре обробляються різанням, велика їх перевага - знижена вартість, т.к. цинк дешевший за мідь.
Латуні краще, ніж мідь обробляються тиском та литтям.
Al Ni Fe вводять у латунь для покращення її механічних властивостей
Sn Mn вводять у латунь для підвищення корозійної стійкості
Pb - для покращення обробки різанням
За технологічною ознакою латуні можуть бути:
-ливарні (для фасонних виливків, їх постачають у вигляді чушок)
-деформовані (їх постачають у вигляді прутків, дроту, труб, листів)
Як видно з діаграми стану розрізняють однофазні альфа-латуні, що містять до 39% цинку (твердий розчин цинку в міді). У сплавах, що містять від 39 до 50% цинку, утворюється бета фаза (твердий розчин цинку в електронному з'єднанні СиZn).
Латуні, що містять понад 45% – не застосовуються.
2-х фазні латуні мають більш високу міцність та зносостійкість, ніж однофазні альфа-латуні.
Альфа-латуні-Л96-томпак, Л80 (напівтомпак) та Л70
σ = 240-320Мпа δ =50-52%
Двофазні латуні -Л62, Л59 мають σ=360-390 Мпа δ =44-49% вони малопластичні, їх піддають РІК
Латуні зміцнюються у процесі деформування.
Для зняття наклепу застосовують рекристалізаційний відпал при температурі 500-700°С
Латуні погано обробляються різанням, поліпшення їх оброблюваності у яких додають свинець, їх називають автоматними латунями.(ЛС59-1)
*Олово покращує корозійну стійкість латунів.(ЛО60-2) - морська латунь
*ЛМцС58-2-2 - антифрикційні деталі, втулкиЛМцЖ55-3-1 - гребні гвинти
Бронзи
З бронз ще в давнину робили зброю, знаряддя праці,предмети побуту. Бронза міцніша і корозійностійка, ніж мідь. Завдяки відмінним ливарним властивостям з неї стали відливати гармати, дзвони та статуї.
Сучасні олов'яні бронзи значно твердіші за мідь, вони добре заповнюють форму при литті і обробляються різанням, відрізняються високою корозійною стійкістю. Бронзу використовують при виготовленні арматури газових та водопровідних ліній у хімічному машинобудуванні та ін.
Малий коефіцієнт тертя та стійкість до зносу робить їх незамінними при виготовленні вкладишів підшипників ковзання, черв'ячних коліс, шестерень відповідальних деталей машин та приладів.
Олов'яні бронзи
Це сплави міді та олова, що містять олова до 12%.
Як видно з діаграми стану мідь-олово, олово розчиняється в міді до 12%, далі виникають механічні суміші, хімічні сполуки та властивості бронз різко погіршуються.
У реальних умовах охолодження структура бронзи складається з альфа-твердого розчину та дельта-фази (близька до хімічної сполуки).
Олов'яні бронзи схильні до ліквації, вони мають різко виражену дендритну будову Сплави багатші на олов (більше 12%) дуже крихкі.
Маркують бронзи літерами Бр та цифрою, що показує відсоток олова. Наприклад, БрО10, БрО6
Бронза марки Бр010 має sв = 200МПа d = 10%
Обробку тиском можна піддавати бронзи, що містять не більше 5-6% олова. Вони проходять рекристалізаційний відпал (600-650оС) для надання готовим напівфабрикатам (листам, стрічкам) необхідних властивостей.
Олов'яні бронзи дороги. Для їх здешевлення в них додають свинець, цинк (свинець покращує оброблюваність), можна додавати до 1% фосфору, він підвищує механічні та антифрикційні властивості.
Олов'яні бронзи мають чудовіЛиварні властивості, дуже рідкі - це прекрасний ливарний матеріал. З неї виготовляють всілякі вентилі та ін деталі. Вона добре пручається корозії. Але має два але.
Якщо її повільно охолоджувати, то розчинність її піде пунктиром, тобто. твердий розчин розпадатиметься з виділенням хімічної сполуки. Тому бронзи потрібно відливати в кокіль або застосовувати відцентрове лиття.
Олово - це дорогий і дефіцитний матеріал.
*Бр03Ц7С5Н3- втулки, підшипники, арматура в морській воді
*Бр05Ц5С5 втулки, підшипники
*Бр04Ц3- токопровідні контакти, пружини
Алюмінієві бронзи
Містять до 10% алюмінію, є твердим розчином алюмінію в міді і є однофазними структурами.
алюмінієві бронзи, що містять до 6-8% алюмінію обробляються тиском у холодному та гарячому стані
Бронзи, що містять 8-10% алюмінію, обробляються тиском тільки при високих температурах, вони мають кращі ливарні властивості і їх застосовують для фасонного лиття.
Вони стійкі проти корозії.
*БрА9Ж4 - σ=550 Мпа δ = 15% фасонне лиття
*БрАЖ9-4 σ=850Мпа δ =5% прутки поковки
*БрА5 - дрібна розмінна монета
Дані бронзи мають високі механічні властивості. підвищеною жароміцністю та антикорозійною стійкістю. За опором корозії вони в 12 разів стійкіші від олов'яних бронз. у 2-3 рази - нержавіючих сталей
*БрАЖМц10-3-1.5 - деталі хімічної апаратури
Кременисті бронзи
Кремнисті бронзи перевершують олов'янисті за механічними властивостями. вони дешевші. стійкі проти корозії мають високу пластичність.
Зміст кремнію у яких до 3 %.
*БрК3Мц1 - стрічки. дріт, пружини. зварні резервуари в харчовій промисловості
Після прокатки та відпалу мають sв = 380 МПа d = 45%
Берилієві бронзи
Вони містять 2-2.5% берилію. З усіх відомих бронз вони мають найкращий комплекс властивостей. Добре зварюються, обробляються тиском. у них вдало поєднуються – електропровідність, корозійна стійкість, пружність, міцність.
З неї виготовляють особливо відповідальні деталі - сильфони, мембрани, пружини, пружні контакти (при роботі не дають іскор), деталі електронної техніки
Берилієві бронзи піддають термічній обробці - загартування та старіння. В результаті термообробки значно покращуються механічні властивості.
При загартуванні фіксується пересичений розчин альфа. При старінні (відпустці) зміцнюючі частки.
Після загартування - (760-780 °) sв = 500 МПа d = 45%
Після старіння - (300-350 °) sв = 1300 МПа d = 1,5
*БрБ2
*БрБ1,5
Свинцеві бронзи
Містять до 30% свинцю. Свинець і мідь не розчиняються один в одному, тому структура - тверда мідь і м'який свинець - забезпечують хороші антифрикційні властивості.
застосовуються для виготовлення вкладишів підшипників
*БрС30 sв = 60Мпа d = 40%
Лекція 15
«Матеріали з малою щільністю (легкі матеріали)»