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

В многокомпонентных латунях добавки алюминия, олова, никеля, марганца, железа и кремния повышают прочность, твердость, коррозионную стойкость и литейные свойства. Свинец улучшает обрабатываемость резанием. Хорошие технологические и широкий диапазон потребительских свойств, красивый цвет и сравнительная дешевизна латуней делают их наиболее распространенными медными сплавами.

Бронзы

В отличие от латуней бронзами называют все сплавы меди, не содержащие в своем составе цинка, а также сплавы, в которых цинк не является основным легирующим компонентом. Бронзы в свою очередь делят на оловянные и безоловянные. Бронзы обозначают буквами Бр, за которыми ставятся бу-

квы и цифры (ГОСТ 5017-74 [33]). В марках деформируемых бронз сначала

помещают буквы – символы легирующих элементов, а затем числа, указы-

вающие их содержание. Например: БрАЖ9-4 содержит 9 % Al, 4 % Fe, осталь-

ное Cu. В марках литейных бронз после каждой буквы указывается содержание этого легирующего элемента. Например: БрО6Ц6С3 содержит 6 % Sn, 6 %Zn, 3 % Pb, остальное – Cu.

Бронзы используются в качестве коррозионно-стойких, антифрикционных и пружинных материалов.

Медно-никелевые сплавы

Медно-никелевыми называют сплавы на основе меди, в которых легирующим элементом, определяющим основные свойства сплава, является никель. Добавка никеля к меди увеличивает твердость, прочность, электросопротивление и повышает коррозионную стойкость во многих средах.

Медно-никелевые сплавы выделены в особую группу (ГОСТ 492-73 [34]). По назначению их делят на конструкционные (мельхиор, нейзильбер, куниаль) и электротехнические (копель, константан, манганин).

Маркировка медно-никелевых сплавов образована из букв МН и цифры, указывающей суммарное содержание Ni + Co. Если сплав легируется, в марке указывают введенные элементы и их содержание через дефи-

сы в порядке упоминания. Например: МН19 – медно-никелевый сплав, содержащий 19 % (Ni + Co), остальное – медь.

Титан и сплавы на его основе

Титан – металл серого цвета. Температура плавления титана 1668 С. Титан имеет две полиморфные модификации: низкотемпературная (до 882 С) модификация -титана характеризуется ГП решеткой, высокотемпературная модификация имеет ОЦК решетку. Полиморфное превращение (882 С) при медленном охлаждении происходит по нормальному механизму с образованием

52

полиэдрической структуры, а при быстром охлаждении – по мартенситному механизму с образованием игольчатой структуры.

В соответствии с общепринятой системой классификации по уровню легирования и фазовому составу сплавы разделены на 6 следующих групп:

1)технический титан (в том числе с палладием);

2)-сплавы (не содержащие -фазы);

3)псевдо- -сплавы ( с количеством -фазы не более 5 %);

4)+ -сплавы (с более значительным количеством -фазы);

5)псевдо- -сплавы (способные закаливаться на 100 % -фазы);

6)-сплавы (не содержащие - фазы в равновесном состоянии).

Для большинства сплавов марка начинается с букв «ВТ», «ОТ», «ПТ»; первая означает название организации-разработчика сплава, вторая

– слово «титан», далее порядковый номер сплава.

Технический титан (ГОСТ 19807-91 [35]) маркируют в зависимости от содержания примесей ВТ1-00 (сумма примесей 0,10 %), ВТ1-0 (сумма примесей0,30 %). Отличительными особенностями титана и его сплавов являются хорошие механические свойства, малая плотность, высокая удельная прочность, хорошие технологические свойства и отличная коррозионная стойкость.

Сплавы на основе титана получили значительно большее применение, чем технический титан. Легирование титана Fe, Al, Mn, Cr, Sn, V, Si повышает его прочность, но одновременно снижает пластичность и вязкость. Жаропрочность повышают Al, Zr, Mo, а коррозионную стойкость в растворах кислот –

Mo, Zr, Nb, Ta, Pd. По технологии изготовления титановые сплавы подразделяют на деформируемые и литейные. Основным легирующим элементом в титановых сплавах является алюминий.

Титановые сплавы относятся к группе легких сплавов (4500 кг/м3) и характеризуются высокой удельной прочностью. У этих сплавов хорошие жаропрочные свойства и отсутствует хладноломкость, в т.ч. и при очень низких температурах. Титановые сплавы практически превосходят нержавеющие стали, медные и никелевые сплавы в стойкости против коррозии в морской воде, а также в таких агрессивных средах, как влажный хлор, горячая азотная кислота и др.

Литейные титановые сплавы. Титановые сплавы имеют хорошие литейные свойства: высокую жидкотекучесть, хорошую плотность отливки, малую склонность к образованию горячих трещин, небольшую усадку. К недостаткам относятся большая склонность к поглощению газов и высокая активность при взаимодействии с формовочными материалами. Поэтому их плавку и разливку ведут в вакууме или в среде нейтральных газов. Для фасонного литья применяют сплавы, аналогичные деформируемым (ВТ5Л, ВТ3-1Л, ВТ14Л) по химическому составу, а также специальные литейные сплавы. Литейные титановые сплавы обладают более низкими механическими свойствами, чем деформируемые.

Титан и его сплавы применяются в авиационной и ракетной технике, энергомашиностроении, для изготовления оборудования для химической и пи-

53

щевой промышленности, для декоративной отделки памятников. Также титановые сплавы могут найти применение для крупногабаритных резервуаров, газгольдеров и других конструкций, сооружаемых в районах с низкими отрицательными температурами.

4.6.Порядок выполнения работы

1.Изучить классификацию и маркировку алюминиевых, медных и титановых сплавов.

2.Рассмотреть под микроскопом и зарисовать микроструктуры цветных металлов и сплавов. Определить твердость предложенных образцов.

4.7.Содержание отчета

1.Название, цель работы.

2.Указать основные принципы маркировки алюминиевых сплавов. Привести марки литейных и деформируемых алюминиевых сплавов, назвать их механические свойства и область применения.

3.Дать определение латуней. Указать основные особенности маркировки деформируемых и литейных латуней. Указать химический состав, свойства и область применения латуней

4.Дать определение бронз. Указать основные особенности маркировки литейных и деформируемых бронз. Назвать марки оловянных и безоловянных бронз, их свойства, область применения.

5.Дать определение медно-никелевых сплавов. Указать особенности маркировки, области применения.

6.Дать классификацию титановых сплавов по структуре. Опишите характерные свойства титановых сплавов и область их применения.

Контрольные вопросы

1.Каковы характерные физические и механические свойства алюминия и где он применяется?

2.На какие группы делятся алюминиевые сплавы в зависимости от технологии их обработки?

3.Где применяются и как упрочняются сплавы АМц и АМг?

4.Как маркируются деформируемые алюминиевые сплавы?

5.Чем отличаются латуни от бронз? Как маркируются латуни и бронзы?

6.Каковы характерные физические и механические свойства титана и где он применяется?

7.Опишите характерные свойства титановых сплавов и область их применения.

Литература

[28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35]

54

Лабораторная работа № 5

БЕЗОПАСНОСТЬ СВАРОЧНЫХ РАБОТ

5.1. Цель работы

Ознакомиться с основными опасными факторами при сварочных работах.

5.2. Оборудование, приборы и материалы

Стационарный сварочный пост, баллоны с газами, средства личной защиты, спецодежда.

5.3. Краткие теоретические сведения

Сварка относится к работам с повышенной опасностью, что влечет за собой ряд требований, выполнение которых обязательно. Основными опасными факторами при сварочных работах являются:

опасность поражения электрическим током при выполнении сварочных работ дуговой сваркой;

ожоги кожных покровов и органов зрения излучающей энергией электрической дуги и брызгами расплавленного металла;

воздействие на организм человека газов, паров и пыли, выделяющихся в процессе сварочных работ;

механический травматизм в процессе сборочных работ и подготовке деталей под сварку;

взрывоопасность баллонов с горючим газом и ацетиленовых генераторов;

пожарная опасность при всех огневых работах;

примонтажныхработахпоявляетсяопасность, связаннаясработойнавысоте. Поэтому к сварочным работам допускаются только лица, достигшие 18-

летнего возраста и прошедшие специальную подготовку и медицинское обследование.

5.3.1. Электрическая безопасность сварщика

Под электрической безопасностью сварщика подразумевают комплекс мер, предупреждающих поражение электрическим током. Степень опасности электрического тока зависит от многих факторов, и в каждом конкретном случае может колебаться в широких пределах. Но в любом случае считают, что для человека сила тока, проходящая через организм, не должна превышать 0,1 А. Поражение электрическим током происходит при прикосновении к токоведущим частям оборудования или проводки, находящимся под напряжением. Величина напряжения, под которым может оказаться человек, зависит от величины напряжения холостого хода источника питания сварочной дуги.

55