Урок по материаловедению «Цветные металлы и сплавы»

Маркировка меди и сплавов на ее основе

Когда речь идет о технической меди, то маркировка содержит букву М. Далее указываются цифры, обозначающие степень ее чистоты. Например, медь М3 включает в себя больше примесей по сравнению с материалом М000. Буквы в конце означают следующее:

• Б-безкислородный материал;
• Р — раскисленный;
• К-катодный.

Медь в чистом виде часто применяется в качестве проводникового материала в электротехнических целях. Материал хорошо поддается пайке, деформации и свариванию, единственный минус — плохо поддается резке.

В медных сплавах маркировка имеет буквенно-цифровую систему, по которой можно определить их химический состав. Так, легирующие элементы указаны своими начальными буквами, например:

• К-кремний;
• Ф-фосфор;
• Б-бериллий;
• О-олово и т. д.

Латунь

Латунью называют сплав меди и цинка. Они подразделяются на такие виды:

• двухкомпонентные (простые) — включают в себя преимущественно медь и цинк, а также примеси в незначительном количестве;
• многокомпонентные (специальные) — помимо основных элементов есть дополнительные легирующие.

Маркировка простой латуни включает в себя букву «Л», обозначающую тип сплава, а также двузначное число, которое означает среднее количество меди в составе.

Двухкомпонентные сплавы хорошо поддаются давлению и могут иметь такие формы, как:

• трубки и трубы с разным сечением;
• полосы;
• листы;
• прутки с разным профилем;
• проволоки.

Если изделия имеют большое внутреннее напряжение, то они склонны к растрескиванию. А если их долго хранить на открытом воздухе, то могут появиться поперечные и продольные трещины. Чтобы такого не случилось, снимите внутреннее напряжения, проведя отжиг при температуре до 300 градусов.

Маркировка многокомпонентной латуни после буквы «Л» содержит буквы, обозначающие легирующие элементы в составе (помимо цинка). Далее идет ряд цифр через дефис, первая цифра — это среднее количество меди (в %), а затем — каждого легирующего элемента в порядке, соответствующем буквенному обозначению. Порядок букв и цифр зависит от того, какого элемента сколько содержится.

Первыми идут те, которых больше, далее указываются элементы по нисходящей. Литейные латуни маркируют буквами как ЛЦ (вторая буква — это цинк), затем идет число, обозначающее процентное количество содержания цинка. Далее маркировка идет, как и в других случаях. Такие виды материалов применяют при производстве втулок, судостроительных материалов, подшипников, арматуры и вкладышей.

Бронза

Под бронзой понимается сочетание меди с другими элементами, цинк при этом не выступает основным компонентом. Бронза бывает деформируемой и литейной. Маркировка такого материала начинается с буквосочетания «Бр».

В литейных видах после этих букв идут буквы с цифрами, означающие элементы и их процентное содержание в сплаве. Остальное подразумевается как медь. В некоторых случаях на маркировке в конце стоит буква «Л», указывающая на то, что материал является литейным.

Бронза имеет отличные литейные свойства и используется для фасонного литья. Еще ее применяют в качестве антифрикционного и коррозионно-устойчивого материала при производстве:

• червячных колес;
• ободков;
• втулок;
• зубчатых колес;
• арматуры;
• седла клапана и т. д.

Помимо перечисленных особенностей, стоит отметить, что все медные сплавы отличаются высокой устойчивостью к низким температурам.

Цветные металлы и их применение

Цветные металлы и их сплавы очень востребованы, широко применяются во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства. К ним относятся все металлы за исключением железа и его производных, которые классифицируются как черные металлы.

Практически все цветные металлы обладают следующими свойствами:

• Устойчивостью к коррозии и значительным перепадам температур;
• Пластичностью;
• Многосторонностью применения.

Кроме этого, важной особенностью цветных металлов является то, что их свойства можно изменить с помощью закалки, искусственного старения или термической обработки. Также они хорошо обрабатываются штамповкой, прокаткой, ковкой, сваркой, пайкой, прессованием и резкой.

Наиболее ценными цветными металлами являются: Алюминий; Медь; Никель; Олово; Свинец; Цинк; Магний.

Алюминий

Обладая высокой электропроводностью, алюминий в чистом виде широко применяется там, где это свойство важно, к примеру, для изготовления проводов линий электропередач.

Широко используются и алюминиевые сплавы, которые разделяются на две группы: упрочняемые и не упрочняемые.

Упрочняемые сплавы, которые подвергаются термообработке, известны под названиями дуралюмин и авиаль, в составе их содержится медь, цинк и определенное сочетание магния с кремнием.

Помимо термической обработки, такие сплавы подвергаются естественному старению и закалке, что увеличивает их прочностные характеристики. Из этих видов сплавов создаются высокопрочные конструкции с малой массой для применения в аэрокосмической промышленности.

Не упрочняемые термической обработкой сплавы, широко применяются в транспортном машиностроении для изготовления узлов самых разнообразных транспортных средств.

Медь

Медь стала первым металлом, которым человек стал пользоваться, и случилось это, скорее всего, за много тысячелетий до нашей эры. Кроме этого медь была первым материалом, который был использован для передачи электричества. Ее основными техническими характеристиками являются высокая электропроводность и ковкость.

Чистая медь широко применяется в электротехнической промышленности для изготовления кабельных изделий и различного вида проводов. Также, она используется в производстве электрогенераторов, радиоаппаратуры, телеграфного и телефонного оборудования.

В других отраслях чаще используются ее сплавы. Особенно популярны латуни, которые содержат цинк и другие элементы для придания необходимых свойств.

Они обладают великолепными механическими характеристиками, легко обрабатываются, поэтому широко применяются в химической промышленности и машиностроении для изготовления различных емкостей и трубопроводов.

Также они используются, повсеместно, для производства бытовых товаров различного назначения.

Кроме них широко применяются бронзы, содержащие, в качестве основной составляющей сплава, олово.

Никель

Чистый никель используется в качестве защитного антикоррозионного покрытия поверхностей от воздействия химически активных веществ.

Кроме этого, из него изготавливаются различные котлы, цистерны и тигли, обладающие высокой коррозионной стойкостью, и применяемые в химической, текстильной, пищевой промышленности. Широко используется никель при производстве различного вида аккумуляторов и электродов для топливных элементов.

В некоторых областях используется порошкообразный никель в качестве катализатора химических процессов. К примеру, он применяется в реакциях гидрогенизации спиртов, циклических альдегидов ароматических и непредельных углеводородов.

Олово

Из чистого олова, в основном, получают белую жесть, которую используют для изготовления консервных банок.

Очень популярными в различных отраслях являются сплавы из этого цветного материала. Например, при книгопечатании используются шрифты, отлитые из гарта, который представляет собой сплав олова со свинцом и сурьмой.

Очень востребованным является баббит, получаемый методом сплавления олова со свинцом, сурьмой и медью. Из этого сплава изготавливается огромное количество деталей, в частности подшипников, рабочая поверхность которых высокоустойчива и обладает низким коэффициентом трения.

Свинец и цинк

Хотя свинец и цинк добываются на одних и тех же природных месторождениях, области их применения значительно отличаются. Устойчивость свинца к агрессивным воздействиям позволяет использовать его в качестве защитных покрытий телефонных и телеграфных проводов. В химическом производстве из него делают специальное оборудование.

Цинк в чистом виде, зачастую, применяется для изготовления оцинкованного железа. И тот и другой метал, широко используются в различных сплавах для изготовления узлов оборудования в машиностроении, металлургии, медицине и других отраслях народного хозяйства.

Характеристики алюминия и алюминиевых сплавов

Алюминий может выпускаться как катанка, слитки, чушки и многое другое, а также как деформируемый полуфабрикат (профили, прутки, листы и многое другое). По степени наличия примесей материал может иметь три вида чистоты:

• особую;
• высокую;
• техническую.

Первичный алюминий маркируют буквой «А», а также числом, обозначающим количество примесей в нем.

Данный материал хорошо поддается деформации, но режется плохо. Посредством прокатки может использоваться для производства фольги.

Алюминиевые сплавы бывают деформируемыми и литейными.

Маркировка литейных алюминиевых суррогатов включает в себя их основной состав. Преимущественно она начинается с буквы «А», которая указывает на алюминий как основной материал. Затем стоят буквы и числа, в зависимости от других элементов и их процентного содержания в сплаве. Некоторые начинаются с букв «АЛ», что означает литейный сплав алюминия, затем идет цифра, соответствующая номеру материала. Если в начале стоит буква «В», то это указывает на высокую прочность.

Алюминий и его сплавы имеют широкий спектр использования. Так, технический алюминий может применяться в электротехнике как проводник тока вместо меди. А литейные сплавы часто используют в пищевой и холодильной сфере при производстве деталей сложной формы, обладающих устойчивостью к коррозии и небольшой плотностью. Например, это рычаги, поршни компрессоров и многое другое.

А деформируемые алюминиевые суррогаты в этой же сфере применяются при производстве деталей посредством обработки давлением. Это заклепки, емкости и прочее.

Ключевое преимущество алюминиевых материалов — высокая хладостойкость.

Маркировка сталей

В России принято буквенно-цифровое или цифровое обозначение сталей

Маркировка и расшифровка углеродистых сталей обыкновенного качества

Стали содержат повышенное количество серы и фосфора. Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп. Расшифровываются следующим образов: Ст – индекс данной группы стали, цифры от 0 до 6 — это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. Пример таких сталей с содержанием углерода, серы и фосфора показан в таблице ниже.

По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав. Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп — кипящая, пс — полуспокойная, сп — спокойная.

Качественные углеродистые стали

Качественные стали поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В). Степень раскисленности, в основном, спокойная. Конструкционные качественные углеродистые стали маркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.Сталь 08, сталь 10 пс, сталь 45.

углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

Инструментальные качественные углеродистые стали

Маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.Сталь У8, сталь У13.

углерода, соответственно, 0,8 % и 1,3 %

Маркировка и расшифровка легированных сталей

Обозначение буквенно-цифровое. Легирующие элементы имеют условные обозначения — обозначаются буквами русского алфавита.

Обозначения и расшифровка букв легирующих элементов сталей

А – азот ( указывается в середине марки)Б – ниобийВ – вольфрамГ – марганецД – медьЕ – селенК – кобальтМ – молибденН – никельП – фосфорР – борС – кремнийТ – титанФ – ванадийХ – хромЦ – цирконийЮ – алюминий

Ч – редкоземельные

Легированные конструкционные стали

В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначением элемента, показывает его содержание в процентах, если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1,5 %.Сталь 30Х2М.

В указанной марке стали содержится около 0,30 % углерода, 2% хрома, менее 1% молибдена.

Легированные инструментальные стали

В начале марки указывается однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1 %, число не указывается, далее перечисляются легирующие элементы, с указанием их содержания.

Титан и титановые сплавы

Титан и сплавы из него маркируются согласно существующим ГОСТ буквами и цифрами. Закономерностей при маркировке не существует. Однако ключевая особенность в этом случае — это обязательное присутствие буквы «Т». Числа обозначают условный номер титанового сплава.

Технический титан может маркироваться как ВТ1−0 или ВТ1−00. Все остальное означает титановые сплавы и имеет другие маркировки, которые обозначаются по-разному, и все их перечислить не удастся.

Ключевое преимущество титана и материалов на его основе — это отличное сочетание таких свойств, как:

• относительно низкая плотность;
• очень высокая устойчивость к коррозии;
• высокая механическая прочность.

Но есть у них и недостатки — это дефицитность и дороговизна. По этой причине применение этого материала в холодильной и пищевой промышленности ограничено. Титановые сплавы преимущество применяются в таких отраслях:

• судостроение;
• ракетостроение;
• авиационное строительство;
• химическое машиностроение;
• транспортное машиностроение.

Материалы могут применяться при высоких температурах до 500 градусов. Изделия на основе титановых материалов производятся методом обработки под давлением, а также посредством литья. По составу литейные сплавы соответствуют деформируемым, но при маркировке в конце указываются буквой «Л».

Магний и сплавы: маркировка и описание

Технический магний обладает не самыми лучшими свойствами, поэтому его не используют как конструкционный материал. А вот магниевые сплавы в соответствии со стандартами подразделяются на литейные и деформируемые.

В соответствии с ГОСТ литейные маркируются как «МЛ», а также цифрой, обозначающей их условный номер. В некоторых моделях после цифр идут такие строчные буквенные обозначения:

• «пч» — повышенной чистоты;
• «он» — материал общего назначения.

А деформируемые магниевые сплавы маркируются буквами «МА», а также цифрой, соответствующей условному номеру материала. После числа тоже может идти обозначение «пч».

Магниевые материалы имеют отличное сочетание таких свойств, как:

• низкая плотность;
• высокая устойчивость к коррозии;
• относительно высокая прочность;
• хорошие технологические качества.

На основе магниевых сплавов производят детали простой и сложной формы, обладающие высокой устойчивостью к коррозии. Например:

• арматуру;
• горловины;
• насосные корпусы;
• бензиновые баки;
• барабаны тормозных колес;
• штурвалы;
• фермы и т. д.