Алюминий 4

47

Алюминий - легкий металл, обладающий высокими тепло- и электропроводностью, стойкий к коррозии. В зависимости от степени частоты первичный алюминий согласно ГОСТ 11069-74 бывает особой (А999), высокой (А995, А95) и технической чистоты (А85, А7Е, АО и др.). Алюминий маркируют буквой А и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99,0% Al; буква "Е" обозначает повышенное содержание железа и пониженное кремния.А999 - алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999% Al;А5 - алюминий технической чистоты в котором 99,5% алюминия. Алюминиевые сплавы разделяют на деформируемые и литейные. Те и другие могут быть не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой… блестящий серебристый белый металл. На воздухе он быстро окисляется, покрываясь тонкой белой пленкой..После рафинирования получают торговые сорта алюминия.

применение алюминия и сплавов: транспортное авиа,судо,-машиностроение 20-23% (в том числе автомобилестроение 15%), строительство 17-18%, электротехника 10-12%, производство упаковочных материалов 9-10%, производство потребительских товаров длительного пользования 9-10%, общее машиностроение 8-10%.

Бериллий добавляется для уменьшения окисления при повышенных температурах. Небольшие добавки бериллия (0,01 – 0,05%) применяют в алюминиевых литейных сплавах для улучшения текучести в производстве деталей двигателей внутреннего сгорания (поршней и головок цилиндров). Бор вводят для повышения электропроводимости и как рафинирующую добавку. Бор вводится в алюминиевые сплавы, используемые в атомной энергетике (кроме деталей реакторов), т.к он поглощает нейтроны, препятствуя распространению радиации. Бор вводится в среднем в количестве 0,095 – 0,1%. Висмут. Металлы с низкой температурой плавления, такие как висмут, свинец, олово, кадмий вводят в алюминиевые сплавы для улучшения обрабатываемости резанием. Эти элементы образуют мягкие легкоплавкие фазы, которые способствуют ломкости стружки и смазыванию резца. Галлий добавляется в количестве 0,01 – 0,1% в сплавы, из которых далее изготавливаются расходуемые аноды. Железо. В малых количествах (0,04%) вводится при производстве проводов для увеличения прочности и улучшает характеристики ползучести. Так же железо уменьшает прилипание к стенкам форм при литье в кокиль. Индий. Добавка 0,05 – 0,2% упрочняют сплавы алюминия при старении, особенно при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в алюминиево-кадмиевых подшипниковых сплавах. Кадмий примерно 0,3% вводят для повышения прочности и улучшения коррозионных свойств сплавов. Кальций придаёт пластичность. При содержании кальция 5% сплав обладает эффектом сверхпластичности. Кремний является наиболее используемой добавкой в литейных сплавах. В количестве 0,5 – 4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание кремния с магнием делают возможным термоуплотнение сплава. Магний. Добавка магния значительно повышает прочность без снижения пластичности, повышает свариваемость и увеличивает коррозионную стойкость сплава. Медь упрочняет сплавы, максимальное упрочнение достигается при содержании меди 4 – 6%. Сплавы с медью используются в производстве поршней двигателей внутреннего сгорания, высококачественных литых деталей летательных аппаратов. Олово улучшает обработку резанием. Титан. Основная задача титана в сплавах – измельчение зерна в отливках и слитках, что очень повышает прочность и равномерность свойств во всём объёме.

Дуралюмины обладают хорошим сочетанием прочности и пластичности, но имеют при этом не высокую коррозионную стойкость Типичным представителем дуралюмина является сплав Д16 содержащий 4,3% Сu.1.5%Mg.0.6% Mn. Этот сплав после закалки приобретает особую твёрдость и становится примерно в 7 раз прочнее чистого алюминия. В то же время он почти втрое легче железа. Его получают, сплавляя алюминий с небольшими добавками меди, магния, марганца, кремния и железа. пять основных марок:Д1,Д16,Д18,Д19,Д20Название марок дюралюминия начинается буквой Д, затем идет цифра, которая не отражает химического состава, а представляет собой просто номер

силумины – литейные сплавы алюминия с кремнием. Общей содержание примесей в них 0.5-1.7 %. СИЛ-00 (наиболее чистый по примесей), СИЛ-0, СИЛ-1 и СИЛ-2. Сырье для получения деформируемых и литейных сплавов. Силумин в чушках является товаром на мировом рынке.

Упрочнение - Естественное старение особенно интенсивно происходит в течение первых нескольких часов, полностью же завершается, придавая сплаву максимальную для него прочность, через 4-6 суток. К группе деформируемых упрочняемых сплавов сплавов относят также более высокопрочные, чем дюралюминий, сплавы системы Al-Cu-Mg-Zn, название марок которых начинаются буквой В (высокопрочные)-это сплавы марок В93, В94, В95.Характерной особенностью осноного химического состава сплавов В93, В94 и В95 является то, что при сравнительно небольшом содержании меди (0.8-2.4 %) и магния (1.2-2.8 %) в них вводят большое количество цинка (5-7 %). Цинк не образует упрочняющих фаз, но, входя в состав твердого раствора, увеличивает эффект старения, что приводит к значительному повышению твердости.

32

Прокаливаемость – способность стали закаливаться на определенную глубину от рабочей поверхности детали. Прокаливаемость оказывает существенное влияние на физико-механические свойства детали. Твёрдость внутренних слоёв металла зависит от глубины прокаливаемости, которая в свою очередь зависит от содержания хрома. Хром замедляет превращение аустенита в перлит и тем самым увеличивает прокаливаемость стали, поэтому, чем крупнее детали подшипников, тем с большим содержанием хрома (0,4...1,65 %) применяют сталь для их изготовления. Кроме того, высокая твёрдость карбидов хрома повышает износостойкость стали. Прокаливаемость - способность получать закаленный слой с мартенситной и троостомартенситной структурой, обладающей высокой твердостью, на определенную глубину. За глубину закаленной зоны принимают расстояние от поверхности до середины слоя, где в структуре одинаковые объемы мартенсита и троостита. С введением в сталь легирующих элементов (Cr, Ni, Mo, Mn, W, V) закаливаемость и прокаливаемость увеличиваются.

Подтверждено, что повышение црокаливаемости происходит при наличии бора в твердом растворе и зависит от химического состава стали и вводимых совместно с бором добавок. При введении в борсодержащие стали микродобавок, способствующих присутствию бора в твердом растворе, прокаливаемость увеличивается, причем наибольший критический диаметр достигается при закалке стали с цирконием. Увеличение содержания углерода и наличие легирующих элементов снижает эффективность влияния бора на прокаливаемость сталей.

ГОСТ 5657-69 Метод испытания на прокаливаемость

Образец для испытания стали на прокаливаемость должен быть цилиндрической формы диаметром (25 +/- 0,25) мм и длиной (100 +/- 0,5) мм. Образец нагревают до температуры закалки стали данной марки, принятой в стандартах на технические требования. Если закалка указывается в интервале температур, то для нагрева образца под закалку выбирают максимальную температуру. Время с момента извлечения образца из печи до начала охлаждения не должно превышать 5 с. Образец должен находиться под струей воды до полного охлаждения (не менее 10 мин). Температура воды должна быть в пределах от 5 до 25 °C. Для замера твердости по всей длине закаленного образца сошлифовывают две диаметрально противоположные площадки на глубину (0,5 +/- 0,10) мм. Для построения кривой прокаливаемости стали замер твердости начинают на расстоянии 1,5 мм от закаленного торца в осевом направлении. Первые 16 замеров от торца образца производят с интервалом 1,5 мм, а затем - через 3 мм. Если на определенном расстоянии от торца твердость не меняется, то измерение можно производить через один интервал или закончить испытание. Места замера твердости должны быть тщательно нанесены на площадке для замера твердости специальным приспособлением или линейкой. Твердость определяется по Роквеллу (HRC) в соответствии с требованиями ГОСТ 9013-59.

17