Материал: Материаловедение и технология материалов . лабораторный практикум. Орлов А.С., Рубцова Е.Г

8.Что такое перлитное превращение? Как механические свойства зависят от дисперсности перлита?

9.Что такое мартенситное превращение? Охарактеризовать мартенсит закалки в сталях.

10.Как влияет содержание углерода на мартенситное превращение в сталях?

11.Чем объясняется высокая твердость мартенсита?

12.Каковы особенности промежуточного (бейнитного) превращения в сталях?

13.Чем отличается механизм перлитного превращения от промежуточного и мартенситного?

14.Чем отличается по структуре и свойствам перлит от сорбита и троостита? Как получить эти структуры?

15.Охарактеризовать структурные превращения и уровень свойств, получаемых при отпуске стали.

16.Как меняются показатели прочности, пластичности и твердости в зависимости от структуры стали?

Литература

[4, c. 45-105], [5, c. 152-220], [6, c.223-307], [7, c. 67-83], [8] 46

Лабораторная работа № 4

КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

4.1. Цель работы

Изучение маркировки, состава, структуры, свойств и области применения алюминиевых, медных и титановых сплавов.

4.2.Оборудование, приборы и материалы

1.Металлографический микроскоп МИМ-7.

2.Твердомеры.

3.Набор микрошлифов цветных металлов и сплавов.

4.Атлас микроструктур цветных металлов и сплавов.

4.3. Алюминий и его сплавы

Алюминий – металл серебристо-белого цвета с температурой плавления

658 С. Он не имеет полиморфных превращений и кристаллизуется в решетке ГЦК. Алюминий обладает малой плотностью, хорошей теплопроводностью и электрической проводимостью, высокой пластичностью и коррозионной стойкостью.

Постоянные примеси алюминия – Fe, Si, Cu, Zn, Ni. В зависимости от содержания примесей первичный алюминий подразделяют на три класса (ГОСТ 11069-74 [28]): особой чистоты А999 (0,001 % примесей); высокой чистоты А995, А99, А97, А95 (0,005-0,05 % примесей) и технической чистоты А85, А8,

А7, А5, А0 (0,15 – 1 % примесей).

Технический алюминий, выпускаемый в виде деформируемого полуфабриката (листов, профилей, прутков и др.), маркируют АД0 и АД1 (ГОСТ 478497 [29]). Применяется технический алюминий для элементов конструкций, не несущих нагрузок.

По способу изготовления изделий алюминиевые сплавы подразделяются на литейные и деформируемые. Деформируемые используют для производства полуфабрикатов (листов, лент, профилей, проволок и т.д.), литейные – для отливки деталей.

4.3.1. Литейные алюминиевые сплавы

Для литейных алюминиевых сплавов наиболее распространена классификация по химическому составу (Al-Si, Al-Cu, Al-Mg).

Маркируют литейные алюминиевые сплавы большой буквой А, после которой большими русскими буквами указывают легирующие элементы, цифры после букв показывают содержание элементов в целых процентах. Химиче-

47

ский состав и механические свойства некоторых литейных алюминиевых сплавов приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Химический состав и механические свойства литейных алюминиевых сплавов по ГОСТ 1583-93 [30] и наименование марок сплавов по отмененному ГОСТ 2685-75

Лучшими литейными свойствами обладают сплавы Al-Si (силумины). Высокая жидкотекучесть, малая усадка, отсутствие или низкая склонность к образованию горячих трещин и хорошая герметичность силуминов объясняются наличием большого количества эвтектики в структуре этих сплавов Сплав АК12 применяют при изготовлении сложных отливок в песчаных формах, кокилях и литьем под давлением. Сплавы АК7 и АК9 содержат магний и отличаются повышенной прочностью. Их применяют для изготовления крупных отливок, работающих в условиях больших нагрузок (картеров, блоков двигателей и т.д.).

4.3.2.Деформируемые алюминиевые сплавы

Внастоящее время согласно ГОСТ 4784-97 [29] для деформируемых алюминиевых сплавов предложена буквенно-цифровая и цифровая маркировки. При буквенно-цифровой маркировке буквами в начале марки указывают: А – технический алюминий; Д – сплав типа дуралюмин; К – ковочный сплав; АД – сплав системы Al-Mg-Si; В – высокопрочный сплав. Цифрами обозначен условный номер сплава.

48

Вконце маркировки алюминиевых сплавов обычно ставится буква, указывающая вид предварительной обработки сплава. Используются следующие обозначения: М – мягкий, отожженный; Н – нагартованный; Н2 - полунагартованный;

Т– закаленный и естественно состаренный; Т1 – закаленный и искусственно состаренный; Т4 – частично закаленный и естественно состаренный; Т5 – частично закаленный и искусственно состаренный.

Вцифровой маркировке цифра 1 на первом месте означает, что основой является алюминий. Вторая цифра характеризует химический состав, последние две цифры указывают номер сплава. Последняя цифра несет дополнительную информацию: сплавы, оканчивающиеся на нечетную цифру - деформируемые, на четную – литейные. Примеры обозначения сплавов с помощью буквен- но-цифровой и цифровой маркировок приведены в табл. 4.2.

По способу достижения необходимых эксплуатационных свойств деформируемые сплавы подразделяются на не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

1. Сплавы, не упрочняемые термической обработкой, используют либо в отожженном, либо в упрочненном наклепом (нагартованном) состоянии (сплавы типа АМц и АМг). Механические свойства их улучшаются в основном за счет легирования твердого раствора и в результате наклепа, но при этом снижается пластичность. Химический состав и механические свойства сплавов, не упрочняемых термической обработкой, представлены в табл. 4.3.

Сплавы типа АМц и АМг применяют для изделий, получаемых глубокой вытяжкой, сваркой, от которых требуется высокая коррозионная стойкость (трубопроводов для бензина и масла, сварных баков), а также для заклепок, переборок, корпусовимачтсудов, лифтов, узловподъемныхкрановидр.

49

2. К сплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся сложные алюминиевые сплавы на основе тройных и многокомпонентных систем (табл. 4.3).

Таблица 4.3

Химический состав (ГОСТ 4784-97) и механические свойства деформируемых алюминиевых сплавов

Применение алюминия и его сплавов наиболее эффективно при возведении легких конструкций зданий и сооружений; конструкций, подверженных действию агрессивных и коррозионных сред, а также конструкций и изделий, к внешнему виду которых предъявляют повышенные требования (облицовочные панели торговых зданий, элементы выставочных павильонов, окна, перегородки, перила, водосточные трубы и желоба, тенты и навесы и т.д.)

Медь и ее сплавы

Медь – металл красновато-розового цвета с температурой плавления 1083С, имеющий кристаллическую ГЦК решетку, без полиморфных превращений. Медь менее тугоплавка, чем железо, но имеет большую плотность и характеризуется высокими теплопроводностью и электрической проводимостью, пластичностью и коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, пресной и морской воде, едких щелочах, органических кислотах и других агрессивных средах. По ГОСТ 859-2001 [32] в зависимости от содержания примесей разли-

чают следующие марки меди: М00 (99,99 % Сu), M0 (99,97 % Cu), M1 (99,9 % Cu), M2 (99,7 % Cu), M3 (99,5 % Cu).

Медь – дорогостоящий и дефицитный металл, имеет низкие литейные свойства: большую усадку, высокую склонность к поглощению газов и образованию трещин, низкую жидкотекучесть. Поэтому чистую медь используют редко, а чаще применяют медные сплавы. Медные сплавы подразделяют на латуни, бронзы и медно-никелевые (рис. 4.1).

50