Цветные металлы и их сплавы. Цветные металлы, их свойства и сплавы - реферат

Металлы - это группа веществ, которые в природе встречаются в виде руд и соединений. В свободном виде добывают очень немногие разновидности: в частности, драгоценные металлы. В состав черных металлов входит железо, в составе цветных этот элемент отсутствует. Как правило, это сплавы, более устойчивые к внешним воздействиям и активно используются в разных отраслях промышленности.

Зачастую они продаются в виде проката и, несмотря на название, могут не отличаться ярким цветом или блеском. В зависимости от степени сложности добычи и обработки формируется и итоговая стоимость металлопроката.

Плюсы металлов и сплавов

• Легко плавятся;
• Устойчивы к внешним воздействия;
• Отличная теплопроводность;
• Малая плотность.

Разновидности цветных металлов

Относится к группе тяжелых металлов. В исходном состоянии она пластичная, розовато-золотистого цвета. Отличается высокой электропроводностью, поэтому используется в электрике и электронике. Проста в обработке. Сплав меди с цинком - это латунь, с прочими металлами - бронза.

Тяжелый сине-белый металл. Если чистый цинк взаимодействует с кислородом, на его поверхности появляется оксидная пленка. Очень востребован в разных областях промышленности.

Тяжелый серый металл с высокой токсичностью. Легко плавится. После прокатки получаются тонкие листы. Активно используется при производстве автомобилей, оружия, в медицинской сфере. Применяется и при изготовлении топлива.

Тяжелый металл серого или белого цвета. В виде порошка быстро темнеет. Даже в холодном виде олово очень гибкое и пластичное, легко плавится. Для изготовления крепежей и фурнитуры используются сплавы олова с кадмием и висмутом.\

Относится к группе легких металлов. Серебристо-белый, высокая устойчивость к внешним факторам. Разрушается при нагреве до 600 градусов по Цельсию. Используется при строительстве транспортных средств, в военной промышленности.

Один из самых популярных легких металлов. Следует знать, что он плохо поддается сварке. Высокая электропроводимость, простой процесс обработки, низкая себестоимость. Используется в разных сферах промышленности.

Это представитель подгруппы малых цветных металлов. Сизо-белая, с синеватым оттенком. Легко крошится, используется в тандеме с другими металлами. Применяют сурьму и в медицинских целях.

Агрегатное состояние малого цветного металла - жидкое. Используется в медицинской отрасли и в промышленных целях.

Малый цветной металл белого цвета. Имеет характерный металлический отблеск. Можно легко разрезать ножом. В чистом виде очень токсичен.

Легирующий мягкий серебристый металл. В чистом виде в природе не встречается. Легко обрабатывается, менее прочный, чем вольфрам. Применяют в ракетостроительной промышленности и авиации.

Легирующий бело-серебристый металл, очень похож на платину. Плотный, туго плавится, используется в ювелирной отрасли, промышленности, медицине.\

Легирующий пластичный металл бело-серебристого цвета. Пластичный, используется чаще в составе сплавов. Устойчив к коррозии, повышает прочность других металлов.

Легирующий металл серебристого цвета, может иметь синеватый или желтоватый оттенок. Используется при изготовлении медицинского оборудования, инструментов.

Благородный металл, который отличается высокой пластичностью. Не окисляется, имеет высокую электро- и теплопроводимость.

Благородный цветной металл, который не окисляется даже в расплавленном состоянии. Растворяется только в смеси азотной и соляной кислоты. Хорошо поддается обработке.

Благородный металл, используется в чистом виде и высоко ценится. Устойчива к внешним воздействиям и деформациям.

Редкий цветной серебристый металл. Очень плотный и твердый, но обработке поддается хорошо. Основные сферы использования: ядерная, химическая промышленность, металлургия.

Редкий цветной металл с характерным стальным отблеском. Тугоплавкий, с высокими парамагнитными свойствами. Используют в радиоэлектронике и авиационной промышленности.

Тяжелый металл, серебристо-белый, очень пластичный. Входит в ряд сплавов, ферромагнетик. Прост в обработке, из никеля изготавливают спирали, трубы, листы и прочие элементы.

Несмотря на то, что титан - представитель группы легких металлов, он отличается высокой прочностью. Используется в чистом виде и в сплавах. Из титана изготавливают качественные механизмы и крепежи.

Одним из ведущих производителей никелевого и титанового проката является компания

Цветные металлы, их свойства и сплавы

К цветным металлам* и сплавам относятся практически все металлы и сплавы, за исключением железа и его сплавов, образующих группу чёрных металлов. Цветные металлы встречаются реже, чем железо и часто их добыча стоит значительно дороже, чем добыча железа. Однако цветные металлы часто обладают такими свойствами, какие у железа не обнаруживаются, и это оправдывает их применение.

Выражение «цветной металл» объясняется цветом некоторых тяжёлых металлов: так, например, медь имеет красный цвет.

Если металлы соответствующим образом смешать (в расплавленном состоянии), то получаются сплавы. Сплавы обладают лучшими свойствами, чем металлы, из которых они состоят. Сплавы, в свою очередь, подразделяются на сплавы тяжёлых металлов, сплавы лёгких металлов и т.д.

Цветные металлы по ряду признаков разделяют на следующие группы:

- тяжёлые металлы - медь, никель, цинк, свинец, олово;

- лёгкие металлы - алюминий, магний, титан, бериллий, кальций, стронций, барий, литий, натрий, калий, рубидий, цезий;

- благородные металлы - золото, серебро, платина, осмий, рутений, родий, палладий;

- малые металлы - кобальт, кадмий, сурьма, висмут, ртуть, мышьяк;

- тугоплавкие металлы - вольфрам, молибден, ванадий, тантал, ниобий, хром, марганец, цирконий;

- редкоземельные металлы - лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, иттербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, лютеций, прометий, скандий, иттрий;

- рассеянные металлы - индий, германий, таллий, таллий, рений, гафний, селен, теллур;

- радиоактивные металлы - уран, торий, протактиний, радий, актиний, нептуний, плутоний, америций, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий.

Чаще всего цветные металлы применяют в технике и промышленности в виде различных сплавов, что позволяет изменять их физические, механические и химические свойства в очень широких пределах. Кроме того, свойства цветных металлов изменяют путём термической обработки, нагартовки, эа счёт искусственного и естественного старения и т. д.

Цветные металлы подвергают всем видам механической обработки и обработки давлением - ковке, штамповке, прокатке, прессованию, а также резанию, сварке, пайке.

Из цветных металлов изготовляют литые детали, а также различные полуфабрикаты в виде проволоки, профильного металла, круглых, квадратных и шестигранных прутков, полосы, ленты, листов и фольги. Значительную часть цветных металлов используют в виде порошков для изготовления изделий методом порошковой металлургии, а также для изготовления различных красок и в качестве антикоррозионных покрытий.

· - некоторые химические элементы Национальная Комиссия Украины (НКУ) рекомендует называть так: Серебро - Аргентумом, Золото - Аурумом, Углерод - Карбоном, Медь - Купрумом и т.д. Названия элементов в определённых случаях употребляются как имена собственные - пишутся с большой буквы в середине предложения. В школах дети (на уроках химии) называют азотную кислоту нитратной, серную - сульфурной и т.д. В остальных случаях (география, история и пр.) применяются общеупотребительные названия, т.е. золото называется золотом, медь - медью и т.д.

Цветные металлы и сплавы

Сплавы цветных металлов применяют для изготовления деталей, работающих в условиях агрессивной среды, подвергающихся трению, требующих большой теплопроводности, электропроводности и уменьшенной массы.

Медь- металл красноватого цвета, отличающийся высокой теплопроводностью и стойкостью против атмосферной коррозии. Прочность невысокая: ав = 180... ...240 МПа при высокой пластичности б>50%.

Латунь - сплав меди с цинком (10...40 %), хорошо поддается холодной прокатке, штамповке, вытягиванию <7ь = 25О...4ОО МПа, 6=35..15%. При маркировке лату-ней (Л96, Л90, ..., Л62) цифры указывают на содержание меди в процентах. Кроме того, выпускают латуни многокомпонентные, т. е. с другими элементами (Мп, Sn, Pb, Al).

Бронза - сплав меди с оловом (до 10%), алюминием, марганцем, свинцом и другими элементами. Обладает хорошими литейными свойствами (вентили, краны, люстры). При маркировке бронзы Бр.ОЦСЗ-12-5 отдельные индексы обозначают: Бр - бронза, О - олово, Ц - цинк, С -свинец, цифры 3, 12, 5--содержание в процентах олова цинка, свинца. Свойства бронзы зависят от состава: бв=15О...21О МПа, б=4...8%, НВ60 (в среднем).

Алюминий - легкий серебристый металл, обладающий низкой прочностью при растяжении - аа = 80... ...100 МПа, твердостью - НВ20, малой плотностью - 2700 кг/м3, стоек к атмосферной коррозии. В чистом виде в строительстве применяют редко (краски, газооб-разователи, фольга). Для повышения прочности в него вводят легирующие добавки (Мп, Си, Mg, Si, Fe) и используют некоторые технологические приемы. Алюминиевые сплавы делят на литейные, применяемые для отливки изделий (силумины), и деформируемые (дюралюмины), идущие для прокатки профилей, листов и т.п.

Силумины - сплавы алюминия с кремнием (до 14%), они обладают высокими литейными качествами, малой усадкой, прочностью ои = 200 МПа, твердостью НВ50...70 при достаточно высокой пластичности 6== =5...10 %. Механические свойства силуминов можно существенно улучшить путем модифицирования. При этом увеличивается степень дисперсности кристаллов, что повышает прочность и пластичность силуминов.

Дюралюмины - сложные сплавы алюминия с медью (до 5,5 %), кремнием (менее 0,8%). марганцем (до 0,8 %), магнием (до 0,8 %) и др. Их свойства улучшают термической обработкой (закалкой при температуре 500...520°С с последующим старением). Старение осуществляют на воздухе в течение 4...5 сут при нагреве на 170°С в течение 4...5 ч.

Термообработка алюминиевых сплавов основана на дисперсном твердении с выделением твердых дисперсных частиц сложного химического состава. Чем мельче частицы новообразований, тем выше эффект упрочнения сплавов. Предел прочности дюралюминов после закалки и старения составляет 400...480 МПа и может быть повышен до 550...600 МПа в результате наклепа при обработке давлением.

В последнее время алюминий и его сплавы все шире применяют в строительстве для несущих и ограждающих конструкций. Особенно эффективно применение дюралюминов для конструкций в большепролетных сооружениях, в сборно-разборных конструкциях, при сейсмическом строительстве, в конструкциях, предназначенных для работы в агрессивной среде. Начато изготовление трехслойных навесных панелей из листов алюминиевых сплавов с заполнением пенопластовыми материалами. Путем введения газообразователей можно создать высокоэффективный материал пеноалюминий со средней плотностью 100...300 кг/м3

Все алюминиевые сплавы поддаются сварке, но она осуществляется более трудно, чем сварка стали, из-за образования тугоплавких оксидов АЬОз.

Особенностями дюралюмина как конструкционного сплава являются: низкое значение модуля упругости, примерно в 3 раза меньше, чем у стали, влияние температуры (уменьшение прочности при повышении температуры более 400°С и увеличение прочности и пластичности при отрицательных температурах); повышенный примерно в 2 раза по сравнению со сталью коэффициент линейного расширения; пониженная свариваемость.

Титан за последнее время начал применяться в разных отраслях техники благодаря ценным свойствам: высокой коррозионной стойкости, меньшей плотности (4500 кг/м3) по сравнению со сталью, высоким прочностным свойствам, повышенной теплостойкости. На основе титана создаются легкие и прочные конструкции с уменьшенными габаритами, способные работать при повышенных температурах.

Технологии подготовки поверхности металла

Надёжная антикоррозионная защита металла возможна только при высоком уровне подготовки поверхности.

Перед нанесением антикоррозионного лакокрасочного материала необходимо, прежде всего, выбрать технологию и метод подготовки поверхности металла перед окраской.

Существуют механические и химические методы подготовки поверхности. Механические методы имеют ряд ограничений в применении и не способны обеспечить хорошие защитные свойства лакокрасочных покрытий, особенно при их эксплуатации в жёстких условиях. В настоящее время широкое распространение получили химические методы подготовки поверхности. Данные методы позволяют обрабатывать изделия любой формы и сложности, легко поддаются автоматизации и обеспечивают высокое качество поверхности окрашиваемых изделий.

Как выбрать технологический процесс подготовки поверхности?

Какую схему подготовки поверхности следует выбрать для разных металлов, различных лакокрасочных покрытий и условий эксплуатации? Давайте обо всём по порядку.

Выбор технологии подготовки поверхности зависит от трёх основных факторов: условий эксплуатации окрашенных изделий, типа металла и применяемого лакокрасочного покрытия.

С точки зрения подготовки поверхности металлы можно разделить на две категории:

Чёрные металлы - сталь, чугун и др.;

Цветные металлы - алюминий, сплавы цинка, титана, меди, оцинкованная сталь и др.

Для подготовки поверхности чёрных металлов применяют фосфатирование, для обработки цветных металлов - фосфатирование или хроматирование. При одновременной обработке цинка и алюминия с чёрными металлами предпочтение отдают фосфатированию. Пассивирование применяют на заключительной стадии после операций фосфатирования, хроматирования и обезжиривания.

Технологические процессы подготовки поверхности изделий, эксплуатирующихся внутри помещений, могут состоять из 3-5 стадий.

Практически во всех случаях после проведения химической подготовки поверхности изделия сушат от влаги в специальных камерах.

Полный цикл химической подготовки поверхности выглядит так:

Обезжиривание;

Промывка питьевой водой;

Нанесение конверсионного слоя;

Промывка питьевой водой;

Промывка деминерализованной водой;

Пассивация.

Технологический процесс кристаллического фосфатирования предусматривает стадию активации непосредственно перед нанесением конверсионного слоя. При применении хроматирования могут быть введены стадии осветления (при использовании сильнощелочного обезжиривания) или кислотной активации.

Цветные металлы и сплавы на их основе применяют в специальных случаях, так как производятся они в значительно меньших количествах, чем черные, а стоимость их существенно выше. Их используют в основном, когда требуется высокая коррозионная стойкость, электро- и теплопроводность, повышенные декоративные качества, а для сплавов на основе алюминия - малый вес конструкций. В строительстве в основном применяют сплавы меди и алюминия; перспективны также сплавы на основе титана.

Медь и сплавы на ее основе. Чистая медь - мягкий (НВ 400 МПа) пластичный металл красноватого цвета, плотностью 8960 кг/м, отличающийся высокой теплопроводностью и электропроводностью. Прочность меди невысока: i?p = 180…240 МПа; температура плавления - 1080 С. У меди большой температурный коэффициент линейного расширения ТКЛР= 17 * 10” КГ (т. е. в 1,7 раза выше, чем у железа). Медь - коррозионно-устойчивый металл: в сухом воздухе медь не окисляется, во влажном - покрывается коричневой оксидной пленкой, защищающей от дальнейшего окисления. При длительном (годы) нахождении меди во влажном воздухе на поверхности образуется устойчивый голубоватый слой основного карбоната меди, называемый патиной.

Медь и ее сплавы относят к числу металлов, известных с глубокой древности, так как встречались в природе в виде самородков, а также достаточно просто выплавлялись из медных руд.

Около 50% меди применяют в электротехнике. В строительстве медные листы толщиной 0,4…0,6 мм используют для устройства красивых и долговечных кровель, водосточных систем и водопроводных труб. Большая часть меди применяется в виде сплавов - латуней и бронз.

Латуни - сплавы меди с цинком (10…40%); хорошо поддаются, прокату, штамповке и вытягиванию. Прочность и твердость более высокая, чем у меди: Rp = 250…600МПа; НВ = 500…700. В строительстве латунь используют для декоративных элементов (поручни, накладки и т. п.) и для санитарно-технических устройств. В некоторых странах (например, Англии) латунные трубы, характеризующиеся высокой теплопроводностью и коррозионной стойкостью, применяют в отопительных и водопроводных системах; такие системы отличаются очень высокой долговечностью.

Бронзы - сплавы меди с оловом (до 10%), алюминием, свинцом и др. Их прочность почти такая же, как у меди, твердость же существенно выше - НВ = 600… 1600. Бронзы обладают хорошими литейными свойствами и коррозионноустойчивы. Применяют для декоративных целей (арматура для дверей и окон и др.), в сантехнике и для специальных целей.

Алюминий и сплавы на его основе. Алюминий - легкий серебристый металл (плотность 2700 кг/м) с низкой прочностью (Rp - = 80… 100 МПа) и низкой твердостью (НВ 200); характеризуется высокой электро- и теплопроводностью [Я = 340 Вт/(м * К)]. У алюминия по сравнению со сталью в 2,5 раза более высокий коэффициент теплового расширения (ТКЛР = 24 * 10). Несмотря на химическую активность, алюминий стоек к атмосферной коррозии благодаря защитным свойствам оксидной пленки, образующейся на его поверхности.

Алюминий в промышленных масштабах начали производить лишь в XX в. из-за технологических трудностей производства. В настоящее время около 25 % производимого алюминия используется в строительстве. В чистом виде алюминий практически не применяют. Для повышения прочности, твердости и технологических свойств в него вводят легирующие добавки (Mn, Cu, Mg, Si, Fe идр.). Основные виды алюминиевых сплавов - литейные и деформируемые.
Литейные алюминиевые сплавы (силумины) - сплавы алюминия с кремнием, магнием и другими элементами - обладают высокими литейными качествами; повышенной по сравнению с алюминием прочностью (/?рдо200 МПа) и твердостью (НВ = 500…700) при достаточно высокой пластичности.

Деформируемые алюминиевые сплавы (дюралюмины) составляют около 80 % производства алюминиевых сплавов. Это большая группа разнообразных по составу сплавов с высокими механическими свойствами (Rp = 200…500 МПа) (табл. 7.4), но пониженной коррозионной стойкостью.

Дюралюмины легко перерабатываются прокаткой, штамповкой, прессованием и сваркой в листы, трубы и профили самой сложной формы. В строительстве эти сплавы широко применяют для изготовления оконных и дверных переплетов и коробок, в качестве кровельного материала, для наружной облицовки зданий, для трехслойных панелей с пенопластовым или минераловатным утеплителем, алюминиевой фольги строительного назначения и для легких сборно-разборных конструкций, используемых для каркасов павильонов различного назначения.

Основное достоинство алюминиевых сплавов - малый вес (плотность алюминия почти в три раза ниже плотности стали) при достаточно высокой прочности в сочетании с коррозионной стойкостью.

Отрицательными свойствами алюминиевых сплавов являются почти в три раза более низкий, чем у стали, модуль упругости (Е= 0,7 * 10 МПа), низкая твердость и высокий коэффициент температурного расширения.

Цинк - синевато-белый металл, плавится при сравнительно низкой температуре - 420 °С, а при 906 °С - кипит. В чистом виде цинк был получен в XVIII в. В настоящее время мировое производство цинка составляет около 7 млн т/год. Основная цель использования цинка - защита стали от коррозии.

В ряду активности металлов цинк стоит перед железом и его сплавами. Но при этом окисление цинка при температурах до 200 °С происходит замедленно, так как окислению препятствует образующаяся на его поверхности пленка гидрооксикарбоната. Эти два обстоятельства (активность цинка и его замедленная коррозия) используются для защиты стали от коррозии путем цинкования и получения из цинка и его сплавов коррозионно-устойчивых материалов и изделий.
Более половины производимого цинка применяют для цинкования. Наибольшее распространение получил метод горячего цинкования, предложенный в 1837 г. инженером Сорелем. Суть метода сводится к погружению стального изделия в расплав цинка. При этом на поверхности стали образуется слой сложных соединений цинка с железом толщиной 80… 100 мкм. Этот метод в основном используют для получения оцинкованных стальных листов. Применяют и другие методы цинкования: электролитический, распыление, окраска цин-косодержащими составами и др.

Цинк как самостоятельный материал в строительстве применяют в виде листового кровельного материала, известного под названием цинк-титан. Для устранения хрупкости к цинку в этом случае добавляют очень небольшое (менее 1%) количество меди и титана. Цинк-титановые кровли имеют благородный светло-серый цвет; возможно анодирование поверхности листов для получения асфальтового цвета. Долговечность таких кровель - не менее 100 лет.

При устройстве кровель из цинковых листов из-за высокого коэффициента термического расширения цинка необходимо предусматривать возможность подвижки элементов кровли друг относительно друга. Примером кровель из цинковых листов могут служить кровли Дворца спорта в Лужниках, гостиницы «Балчуг» и Исторического музея в Москве.

Титан (титановые сплавы) приобретают в последнее время все большую популярность; они сочетают в себе низкую плотность (4500 кг/м3); высокую прочность (Rp = 700… 1200 МПа) и твердость (НВ > 1000) и высокую коррозионную стойкость. Из-за очень высокой стоимости и дефицитности титан в строительстве применяют только для Уникальных сооружений (например, памятник космонавтам у станции метро «ВДНХ» в Москве).

Алюминий (ГОСТ 4784-74) - один из самых распространенных элементов в природе. Температура его плавления 650 °С. Он обладает малой плотностью (2,7-103 кг/м3), высокой электропроводностью, коррозионной стойкостью в окислительных средах, стойкостью против перехода в хрупкое состояние при низких температурах. В производстве используется как в чистом виде (0,5- 2% примесей), так и в виде сплавов.

Сплавы алюминия с медью и некоторыми другими элементами образуют сплавы типа дюралюминов (маркируются буквой Д) и относятся к термически упрочняемым. Например, сплав Д16 содержит 3,8-4% Си, 1,2-1,8% Mg, 0,3-0,9% Мп, применяется в самолетостроении. Сплавы алюминия с кремнием называются силуминами. Например, сплав AJI2 содержит 10-13% Si, остальное - алюминий. Силумины обладают хорошими литейными свойствами и используются для отливки сложных деталей.

Несмотря на низкую температуру плавления, алюминий и его сплавы при нагреве перед резкой образуют на своей поверхности пленку тугоплавких окислов АЬОз с температурой плавления 2050°С. Кроме того, окисная пленка на поверхности алюминия изолирует металл от контакта с кислородом, а высокая теплопроводность препятствует нагреву металла перед резкой.

Итак алюминий и его сплавы не удовлетворяют основным условиям кислородной резки. Аналогично ведет себя магний и его сплавы. Для их резки необходим мощный концентрированный источник тепла. Попытки применить кислородно-флюсовую резку алюминия не привели к положительным результатам. При низкой температуре плавления длительный разогрев газовым пламенем приводил к широкому резу с оплавленными кромками. Наилучшие результаты по резке алюминия и его сплавов дает плазменная резка, при этом металл режется со скоростью во много раз превышающей кислородную резку стали аналогичных толщин.

Медь (ГОСТ 859-78) обладает высокими теплопроводностью (в 6 раз выше, чем у железа) и теплоемкостью, что создает большие трудности при нагреве ее газовым пламенем резака перед резкой. Температура плавления меди 1083°С, плотность 8,9-103 кг/м3.

В зависимости от химического состава имеются следующие марки меди - в скобках указана чистота в процентах, не менее: МООк (99,99), МОку (99,97), МОк (99,95), М1к (99,90), М1р (99,90), М1ф (99,90), М2р (99,70), МЗ (99,50), МЗр (99,50), М4 (99,0).

В машиностроении в чистом виде медь используется редко, главным образом в качестве трубопроводов, присадочного материала или токоведущих деталей машин. Широко применяются сплавы на основе меди такие, как бронза, латунь.

Бронза представляет собой сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем и цинком. В зависимости от содержания олова бронзы делятся на безоловянные литейные и оловянные, обрабатываемые давлением.

Благодаря высоким антифрикционным свойствам и устойчивости к коррозии бронза широко применяется при изготовлении деталей, работающих на трение, и в некоторых агрессивных средах.

Латунь - это сплав меди и цинка. Для получения различных механических и физических свойств в латуни вводят марганец, алюминий, железо, никель и другие элементы. Из латуни изготовляют коррозионно-стойкие детали, арматуру, подшипники, зубчатые колеса, червячные винты и др.

Обычная кислородная резка меди и ее сплавов невозможна из-за низкого тепловыделения в процессе ее окисления и высокой теплопроводности. Медь хорошо поддается плазменно-дуговой резке и хуже кислородно-флюсовой. Последний способ требует предварительного подогрева до температуры 400-900°С.

Титан (ГОСТ 19807-74) обладает комплексом уникальных свойств. Температура плавления его 1665 °С, т. е. выше, чем у железа и никеля, а плотность 4,5-103 кг/м3 - почти вдвое меньше.

Титан отличается высокой прочностью при высоких температурах, большей прочностью и коррозионной стойкостью, чем нержавеющие стали. По распространению в природе занимает одно из первых мест среди важнейших металлов. Пока он еще дорогой - в пять раз дороже нержавеющей стали.

С точки зрения разрезаемости титан полностью отвечает условиям кислородной резки, имея сравнительно низкую температуру воспламенения в кислороде (1100 °С) и большое тепловыделение при окислении. Титан режется с большой скоростью, в несколько раз превышающей скорость резки низкоуглеродистой стали.

Никитина Людмила

Данная работа поможет учащимся различать свойства и области применения цветных металлов и из сплавов

Скачать:

Предварительный просмотр:

ГБОУ СО СПО “ЭП”

Творческая работа по предмету

“Материаловедение”

на тему:

Выполнила: учащаяся группы № 38 Никитина Л.Ю.

г. Энгельс

2012 г.

Цветные металлы и их сплавы

Цветные металлы и их сплавы широко применяются в технике. К наиболее важным цветным металлам относятся алюминий, медь, магний, никель, титан и (в меньшей степени) мягкие металлы - олово, свинец и цинк. В сплавах часто используются такие металлы, как сурьма, висмут, кадмий, ртуть, кобальт, хром, молибден, вольфрам и ванадий. Последние четыре металла условно относят к ферросплавам, хотя они могут содержать железо лишь в виде примеси.
Алюминий . Чистый алюминий широко применяется там, где важное значение имеет высокая электропроводность, например в проводах для линий электропередачи (ЛЭП). Алюминиевые сплавы пригодны также для опор ЛЭП, поскольку конструкции, выполненные из таких сплавов, стойки к атмосферной коррозии.
Алюминиевые сплавы можно разделить на упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой. Сплавы, упрочнение которых термической обработкой не удается, обычно содержат кремний, магний и марганец. Сплавы же, упрочняемые термической обработкой, содержат медь, цинк и определенные сочетания магния с кремнием. Предел текучести сплавов, не упрочняемых термообработкой, составляет 50-280 МПа, а их прочность на растяжение лежит в пределах от 100 до 350 МПа. Предел текучести термообрабатываемых сплавов может превышать 500 МПа, а прочность на растяжение - 550 МПа. Термообрабатываемые сплавы (из которых наиболее известны дуралюмины и авиаль) чаще всего применяются в аэрокосмической промышленности, где требуется высокая прочность при малой массе. Но алюминиевые сплавы широко применяются и практически во всех транспортных средствах - легковых автомобилях, автобусах, железнодорожных вагонах и даже морских и речных судах.
Медь . Поскольку медь довольно легко восстанавливается из руды, она явилась одним из первых металлов, которыми научился пользоваться человек. Это произошло, по-видимому, раньше 4000 до н.э. У меди высокая электропроводность, и она была первым материалом, примененным для передачи электричества. Она до сих пор широко применяется в бытовой электропроводке и электрооборудовании. Предел текучести чистой меди составляет около 170 МПа, а прочность на растяжение - около 280 МПа; относительное удлинение обычно превышает 35%. Холодная прокатка и волочение повышают указанные характеристики меди. Жесткость меди примерно вдвое меньше, чем стали.
Медь чаще всего применяется в виде сплавов, в первую очередь с цинком и оловом. В сплавах с цинком, называемых латунями, содержание цинка составляет от 2 до 40%. Прочность латуней, как правило, повышается с увеличением содержания цинка. Весьма распространена т.н. патронная латунь с 30% цинка. Ее предел текучести составляет ок. 280 МПа, а прочность на растяжение - ок. 530 МПа. Сплавы меди с оловом, называемые бронзами, были одними из первых медных сплавов, использовавшихся человеком. Содержание олова в бронзах - от 2 до 30%. Используются также тройные сплавы меди с оловом и цинком. Другие широко применяемые сплавы меди - с никелем или с никелем и цинком. Такие сплавы типа нейзильбера отличаются высокой коррозионной стойкостью, а также прочностью.
Высокопрочные медные сплавы содержат алюминий, кремний или бериллий. Путем термической обработки их предел текучести можно повысить до 1000 МПа и более, а прочность на растяжение - до 1300 МПа. Эти сплавы применяются там, где требуются коррозионно-стойкие, немагнитные, неискрящие материалы с высокими электропроводностью и прочностью. Многие медные сплавы, особенно с оловом и никелем, предпочитаются инженерами за их коррозионную стойкость в таком оборудовании, как теплообменники, перегонные аппараты, испарители, конденсаторы и трубопроводы. В бытовых системах для горячей воды часто используются медные трубки.
Магний. Как и алюминий, магний широко применяется в промышленности благодаря своей низкой относительной плотности (около 1,7, меньше, чем у алюминия). Он часто применяется в виде отливок, и в этом случае его предел текучести составляет от 85 до 140 МПа, а прочность на растяжение - от 140 до 280 МПа. У магниевого проката (прутка, профилей, листа) предел текучести и прочность на растяжение несколько выше. Магниевые сплавы менее пластичны, чем алюминиевые и медные (относительное удлинение составляет 4-15%). Наиболее важная область их применения - аэрокосмическая промышленность, где большие преимущества дает их легкость. Аэрокосмические магниевые материалы - это по большей части термообрабатываемые специальные сплавы. В сплавах с магнием чаще всего используются алюминий, марганец и цинк (обычно в малых количествах, хотя содержание алюминия может достигать 10%). После термообработки предел текучести таких сплавов может составлять до 310, а прочность на растяжение - до 390 МПа.
Титан. Титановые сплавы начали применяться в качестве конструкционных материалов лишь после Второй мировой войны. Производство титана затрудняется тем, что он очень активно взаимодействует с кислородом, водородом и азотом, а также (при высоких температурах) почти со всеми материалами плавильных тиглей. Тем не менее в настоящее время выпускается и применяется целый ряд титановых сплавов. Благодаря своей легкости (плотность ок. 4,5 г/см3) и высокой прочности, превышающей прочность алюминиевых и магниевых сплавов, титановые сплавы находят применение в ответственных деталях аэрокосмической техники. Но титан довольно дорог, что ограничивает его применение. Технический титан имеет предел текучести более 400 МПа, прочность на растяжение от 500 до 630 МПа, относительное удлинение ок. 20%. Почти весь производимый титан используется в виде сплавов, улучшаемых термической обработкой. Обычные легирующие элементы титана - алюминий, ванадий, молибден и олово. Самый распространенный титановый сплав - с 6% алюминия и 4% ванадия - применяется в аэрокосмической промышленности. Его предел текучести составляет ок. 900 МПа, а прочность на растяжение - более 1000 МПа. Прочность этого сплава можно повысить путем сложной термообоработки. Будучи стойкими к некоторым кислотам, титановые сплавы применяются в соответствующей аппаратуре. Кроме того, такие сплавы находят применение как материалы трубных коммуникаций и арматуры, деталей корпуса и обшивки высокоскоростных военных самолетов.
Никель . Никель редко применяется в чистом виде, но его сплав с хромом и молибденом широко используется для высокотемпературных деталей и элементов конструкций. Такой сплав характеризуется высоким сопротивлением ползучести и высокой коррозионной стойкостью в диапазоне температуры от 800 до 1100. C. Типичное применение хромомолибденовых сплавов никеля - лопатки турбин и другие высокотемпературные компоненты. Никель применяется также в некоторых медно-никелевых сплавах для повышения коррозионной стойкости меди.
Другие металлы. Олово, цинк и свинец используются главным образом для повышения коррозионной стойкости сплавов, причем олово и цинк - чаще всего в виде антикоррозионных покрытий для стальных изделий. Принцип такой "протекторной" защиты в том, чтобы корродировало покрытие, а не сталь. Цинковые "гальванические" покрытия наносят электролитическим осаждением. Свинец без дополнительных компонентов используется в качестве коррозионно-стойкого материала в виде труб и листов. Свинец применяется вместе с оловом в виде припоев, особенно в электронной промышленности. Содержание свинца в таких припоях может составлять от 50 до близкого к 100%. Цинк используется в легкоплавких сплавах для литья под давлением в некоторых отраслях промышленности, особенно в автомобильной. Прочность этих сплавов невысока, зато они пригодны для литья в сложные формы.

Цветные металлы подразделяются на благородные, тяжелые, легкие и редкие.
К благородным металлам относят металлы с высокой коррозионной стойкостью: золото, платина, палладий, серебро, иридий, родий, рутений и осмий. Их используют в виде сплавов в электротехнике, электровакуумной технике, приборостроении, медицине и т.д.
К тяжелым относят металлы с большой плотностью: свинец, медь, хром, кобальт и т.д. Тяжелые металлы применяют главным образом как легирующие элементы, а такие металлы, как медь, свинец, цинк, отчасти кобальт, используются и в чистом виде.
К легким металлам относятся металлы с плотностью менее 5 грамм на кубический сантиметр: литий, калий, натрий, алюминий и т.д. Их применяют в качестве раскислителей металлов и сплавов, для легирования, в пиротехнике, фотографии, медицине и т.д.
К редким металлам относят металлы с особыми свойствами: вольфрам, молибден, селен, уран и т.д.
К группе широко применяемых цветных металлов относятся Алюминий, титан, магний, медь, свинец, олово.
Цветные металлы обладают целым рядом весьма ценных свойств, например, высокой теплопроводностью (алюминий, медь), очень малой плотностью (алюминий, магний), высокой коррозионной стойкостью (титан, алюминий).
По технологии изготовления заготовок и изделий цветные сплавы делятся на деформируемые и литые (иногда спеченые).

Обозначение легирующих элементов

Обозначение легирующих элементов одинаковое во всех цветных сплавах:

МЕДЬ И ЕЕ СПЛАВЫ

Медь относится к металлам, известным с глубокой древности. Медь обладает высокой электро- и теплопроводностью (100% чистая медь- эталон, то 65%-алюминий, 17% железо), а также стойкостью против атмосферной коррозии. Благодаря высокой пластичности медь хорошо обрабатывается давлением (из меди можно сделать фольгу толщиной 0,02 мм), но литейные свойства низкие. На свойства меди большое влияние оказывают примеси: все, кроме серебра и бериллия ухудшают электропроводность и электропроводность.
Медь широко применяют для проводников электрического тока, различных теплообменников.
Медь маркируют буквой М, после которой стоит цифра. Чем больше цифра, тем больше в ней примесей. Наивысшая марка М00- 99,99% меди, М4-99% меди.

В технике применяют 2 большие группы медных сплавов: латуни и бронзы.

Латуни

Латуни- сплавы меди с цинком, содержащие небольшое количество других компонентов. Латуни дешевле меди и превосходят ее по прочности, вязкости и коррозионной стойкости. Обладают хорошими литейными свойствами.
В зависимости от числа компонентов различают простые (двойные) и специальные (многокомпонентные) латуни.
Простые латуни содержат только Cu и Zn. Маркируются буквой Л, следующая за ней цифра показывает содержание меди в процентах, остальное - цинк. Например: Л62- 62%-медь. При содержании Zn менее 20% латунь называют томпаком. Л96.
Специальные латуни содержат от 1 до 8% различных легирующих элементов(Л.Э.), повышающих механические свойства и коррозионную стойкость.

Al, Mn, Ni- повышают механические свойства и коррозионную стойкость латуней. Свинец улучшает обрабатываемость резанием. Кремнистые латуни обладают хорошей жидкотекучестью и свариваемостью. Олово повышает коррозионную стойкость латуней в морской воде.

Маркировка :

• Деформируемые латуни:
  за буквой Л ставят буквы, принятые для условного обозначения легирующих элементов. После первой цифры, показывающей среднее содержание меди в %, следуют цифры, указывающие содержание в % дегирующих элементов, остальное- цинк (ЛАЖ60-1-1, ЛАН59-3-2)
• Литейные:
  Количество цинка и каждого легирующего элемента ставится непосредственно за буквой (ЛЦ40Мц3А- 40%-Zn, 3%- Mn, 1%-Al, 56%-Cu (ост.)

Бронзы

Бронзой называется всякий медный сплав, кроме латуни. Это сплавы меди, в которых цинк не является основным легирующим элементом. Общей характеристикой бронз является высокая коррозионная стойкость и антифрикционность (от анти- и лат. frictio- трение).
По химическому составу делятся на оловянные и безоловянные (специальные) .

Маркировка:

• Деформируемые:
  буквы Бр с указанием Л.Э., цифры за буквами показывают их количество в процентах. Медь- по разности (например: БрОЦС4-3-2 содержит Sn-4%, Zn-3%, Pb-2%, Cu- ост.).
• Литейные
  Среднее содержание компонентов в % ставится сразу после буквы (например: БрА10Ж3Мц2).

Оловянные бронзы обладают высокими мех., литейными, антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью, обрабатываемостью резанием, но имеют ограниченное применение из-за дефицитности и дороговизны олова.

Специальные бронзы не только служат заменителями оловянных бронз, но и в ряде случаев превосходят их по своим мех., антикоррозионным и технологическим свойствам:

• Алюминиевые бронзы- 5-11% алюминия. Имеют более высокие механические и антифрикционные свойства чем у оловянных, но литейные свойства - ниже. Для повышения механических и антикоррозионных свойств вводят железо, марганец, никель(например -БрАЖ9-4). Из этих бронз изготавляют различные втулки, направляющие, мелкие ответственные детали.
• Берилливые бронзы содержат 1,8-2,3 % бериллия отличаются высокой твердостью, износоустойчивостью и упругостью (например -БрБ2, БрБМН1,7). Их применяют для пружин в приборах, которые работают в агрессивной среде.
• Кремнистые бронзы-3-4% кремния, легированные никелем, марганцем, цинком по механическим свойствам приближаются к сталям.
• Свинцовистые бронзы содержат 30% свинца, являются хорошими антифрикционными сплавами и идут на изготовление подшипников скольжения.

Алюминий и его сплавы

Алюминий занимает 3 место по распространению в земной коре после кислорода и кремния. Устойчив против атмосферной коррозии благодаря образованию на его поверхности плотной окисной пленки. Плотность - 2,7 г/см 3 . Имеет хорошую тепло- и электропроводность. Хорошо обрабатывается давлением.
Маркируется буквой А и цифрой, указывающей на содержание алюминия. Алюминий особой чистоты имеет марку А999- содержание Al в этой марке 99,999%. Алюминий высокой чистоты-А99, А95 содержат Al 99,99% и 99,95% соответственно. Технический алюминий - А85, А8, А7 и др.
Применяется в электропромышленности для изготовления проводников тока, в пищевой и хим. промышленности. В качестве раскислителя при производстве стали, для алитирования деталей с целью повышения их жаростойкости В чистом виде применяется редко из-за низкой прочности- 50 МПа.

Деформируемые алюминиевые сплавы

В зависимости от возможности термического упрочнения деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются на неупрочняемые и упрочняемые термической обработкой.
К сплавам, неупрочняемым т/о относятся сплавы Al c Mn (АМц1), и сплавы Al c Mg (AМг 2, АМг3). Цифра- условный номер марки.
Эти сплавы хорошо свариваются, обладают высокими пластическими свойствами и коррозионной стойкостью, но невысокой прочностью, Упрочняются эти сплавы нагартовкой. Сплавы данной группы нашли применение в качестве листового материала, используемого для изготовления сложной по форме изделий, получаемой холодной и горячей штамповкой и прокаткой. Изделия, получаемые глубокой вытяжкой, заклепки, рамы и т.д.
Сплавы, упрочняемые т/о , широко применяются в машиностроении, особенно в самолетостроении, т.к. обладают малым удельным весом при достаточно высоких механических свойствах. К ним относятся:
Дуралюмины- основные легирующие компоненты- медь и магний:
Д1- лопасти воздушных винтов, Д16-обшивки, шпангоуты, лонжероны самолетов, Д17- основной заклепочный сплав.
Высокопрочные сплавы- В95,В96- наряду с медью и магнием содержат еще значительное количество цинка. Применяют для высоконагруженных конструкций.
Сплавы повышенной пластичности и коррозионной стойкости - АВ, АД31, АД33. Лопасти вертолетов, штампованные и кованные детали сложной конфигурации.

Литейные алюминиевые сплавы

Наиболее широко распространены сплавы системы Al-Si- силумины.
Силумин имеет сочетание высоких литейных и механических свойств, малый удельный вес. Типичный силумин сплав АЛ2(АК12) содержит 10-13% Si, обладает высокой жидкотекучестью, малой усадкой, устойчив против коррозии. Подвергается закалке и старению (АК7 (АЛ9), АК9 (АЛ4).

Цинк и его сплавы

Цинк – металл с небольшой температурой плавления (419 град.С) и высокой плотностью (7,1 г/см 3 ). Прочность цинка низка (150 МПа) при высокой пластичности.

Цинк применяют для горячего и гальванического оцинкования стальных листов, в полиграфической промышленности, для изготовления гальваниче¬ских элементов. Его используют как добавку в сплавы, в первую очередь в сплавы меди (латуни и т.д.), и как основу для цинковых сплавов, а также как типографский металл.
В зависимости от чистоты цинк делится на марки ЦВОО (99,997 % Zn), ЦВО (99,995 % Zn), ЦВ (99,99 % Zn), ЦОА (99,98 % Zn), Ц0 (99,975 % Zn), Ц1 (99,95 % Zn), Ц2 (98,7 % Zn), ЦЗ (97,5 % Zn).

Цинковые сплавы широко применяются в машиностроении и разделяются на сплавы для литья под давлением, в кокиль, для центробежного литья и на антифрикционные сплавы.
Основными легирующими компонентами цинковых сплавов являются алюминий, медь и магний.
Отливки из цинковых сплавов легко полируются и воспринимают гальванические покрытия.

Состав, свойства и применение некоторых цинковых сплавов:

ЦА4 содержит 3.9-4.3%Al, 0,03-0,06% Mg, временное сопротивление 250-300 МПа, пластичность 3-6%, твердость 70-90HB). Применяется при литье под давлением деталей, к которым предъявляются требования стабильности размеров и механических свойств.
ЦАМ10-5Л содержит 9,0-12,4%Al, 4,0-5,5% Cu, 0,03-0,06% Mg, временное сопротивление не менее 250 МПа, пластичность не менее 0,4%, твердость -не менее 100HB. Из сплава изготавливают подшипники и втулки металлообрабатывающих станаков, прессов, работающих под давлением до200-10000 Па.
ЦАМ9-1.5 содержит 9,0-11,0%Al, 1,0-2,0%Cu, 0,03-0,06% Mg, временное сопротивление не менее 250 МПа, пластичность не менее 1 %, твердость не менее 90HB. Сплав применяют для изготовления разных узлов трения и подшипников подвижного состава.

Магний и его сплавы

Магний – металл серебристо-белого цвета. Отличается низкой плотностью (1,74 г/см 3 ), хорошей обрабатываемостью резанием, способностью воспринимать ударные и гасить вибрационные нагрузки.
В зависимости от содержания примесей установлены следующие марки магния: Мг96 (99,96% Mg), Мг95 (99,95% Mg), Мг90 (99,90% Mg), магний высокой чистоты (99,9999% Mg).
Магний химически активный металл, легко окисляется на воздухе, а при температурах выше 623°С воспламеняется. Чистый магний из-за низких механических свойств (временное сопротивление 100 – 190 МПа, относительное удлиннение 6 – 17%, твердость 30 – 40НВ) как конструкционный материал практически не применяют. Его используют в пиротехнике, в химической промышленности для синтеза органических соединений, в металлургии различных металлов и сплавов как раскислитель, восстановитель и легирующий элемент.

Сплавы на основе магния

Достоинством магниевых сплавов является высокая удельная прочность. Предел прочности магниевых сплавов достигает 250 – 400 МПа при плотности менее 2 грамм на кубический сантиметр. Сплавы в горячем состоянии хорошо куются, прокатываются и прессуются. Магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием (лучше, чем стали, алюминиевые и медные сплавы), хорошо шлифуются и полируются. Удовлетворительно свариваются контактной и дуговой сваркой в среде защитных газов.
К недостаткам магниевых сплавов наряду с низкой коррозионной стойкостью и малым модулем упругости следует отнести плохие литейные свойства, склонность к газонасыщению, окислению и воспламенению при их приготовлении.

По механическим свойствам магниевые сплавы подразделяют на сплавы невысокой и средней прочности, высокопрочные и жаропрочные , по склонности к упрочнению с помощью термической обработки - на упрочняемые и неупрочняемые .

Деформируемые магниевые сплавы . В сплавах МА1 и МА8 основным легирующим элементом является марганец. Термической обработкой эти сплавы не упрочняются, обладают хорошей коррозионной стойкостью и свариваемостью. Сплавы МА2-1 и МА5 относятся к системе Mg-Al-Zn-Mn. Алюминий и цинк повышают прочность сплавов, придают хорошую технологическую пластичность, что позволяет изготовлять из них кованные и штампованные детали сложной формы (крыльчатки и жалюзи капота самолета). Сплавы системы Mg-Zn, дополнительно легированные цирконием (МА14), кадмием, редкоземельными металлами (МА15, МА19 и др.) относят к высокопрочным магниевым сплавам. Их применяют для несвариваемых сильно нагруженных деталей (обшивки самолетов, деталей грузоподъемных машин, автомобилей, ткацких станков и др.).

Литейные магниевые сплавы . Наибольшее применение нашли сплавы системы Mg-Al-Zn (МЛ5, МЛ6). Они широко применяются в самолетостроении (корпуса приборов, насосов, коробок передач, фонари и двери кабин и т.д.), ракетной технике (корпуса ракет, обтекатели, топливные и кислородные баки, стабилизаторы), конструкциях автомобилей, особенно гоночных (корпуса, колеса, помпы и др.), в приборостроении (корпуса и детали приборов). Вследствие малой способности к поглощению тепловых нейтронов магниевые сплавы используют в атомной технике, а благодаря высокой демпфирующей способности – при производстве кожухов для электронной аппаратуры.
Более высокими технологическими и механическими свойствами обладают сплавы магния с цинком и цирконием (МЛ 12), а также сплавы, дополнительно легированные кадмием (МЛ8), редкоземельными металлами (МЛ9, МЛ10). Данные сплавы применяют для нагруженных деталей самолетов и авиадвигателей (корпусов компрессоров, картеров, ферм шасси, колонок управления и др.).
Магниевые сплавы подвергаются следующим видам термической обработки: Т1 – старение, Т2 – отжиг, Т4 – гомогенизация и закалка на воздухе, Т6 – гомогенизация, закалка на воздухе и старение, Т61 – гомогенизация, закалка в воду и старение.

Из цветных металлов наибольшее применение в строительстве получили сплавы алюминия, применяемые в качестве конструк­ционного материала. Сплавы меди и титана употребляются глав­ным образом для запорно-регулировочной арматуры, водопровод­но-отопительных и электротехнических систем зданий и соору­жений.

Алюминий и его сплавы. Алюминий - металл серебристо-белого цвета плотностью 2 700 кг/м 3 , с температурой плавления 658 "С. Чистый алюминий вследствие малой прочности в строительных конструкциях применяется редко. Применение находят его спла­вы.

Сплавы алюминия характеризуются прочностью при растяже­нии R p = 100...700 МПа и относительным удлинением б = 6...22 %. Модуль упругости алюминиевых сплавов почти в 3 раза ниже, чем у стали (0,7- 10 5 МПа). Марки алюминиевых сплавов состоят из букв и цифр, характеризующих состав сплава. Алюминиевые сплавы подразделяются на литейные и деформируемые (обрабатываемые давлением).

Литейные сплавы вследствие их низкой пластичности применя­ются в строительстве только для опорных частей конструкций (сплав АЛ-8).

Деформируемые сплавы применяются для производства листов, прессованных профилей, труб и прутков, а также для изготовле­ния деталей ковкой и штамповкой. Их механические свойства по­вышают легированием (элементами Mg, Мп, Си, Si, Al, Zn), пластическим деформированием (нагартовкой) и закалкой с пос­ледующим старением при комнатной или повышенной темпера­туре.

Деформируемые сплавы подразделяются на термически упроч­няемые и неупрочняемые. К термически упрочняемым относятся:

1) авиаль (Al-Mg-Si) (АД31, АДЗЗ, АД35, АВ);

2) дюралюмин (Al - Си - Mg) (Д1, Д16);

3) высокопрочные сплавы на основе Al - Zn - Mg - (Си) (В92, В95);

4) ковочные жаропрочные сплавы (Al - Mg - Si - Си) (АК6, АК8).

К термически неупрочняемым относятся:

1) технический алюминий (сплав с содержанием примесей не более 1 %), обозначаемый буквой А с цифрой (например, А1);

2) алюминиево-марганцевый сплав (АМц);

3) алюминиево-магниевые сплавы (магналии) (АМг).

Вид обработки сплава обозначают буквами, добавленными че­рез черточку к основной марке: М - отожженный (мягкий); Н - нагартованный; Н2 - полунагартованный; Т - закаленный и ес­тественно состаренный; Т1 - закаленный и искусственно соста­ренный (при температуре 160... 180 °С); Т4 - неполностью зака­ленный и искусственно состаренный; А - без обработки давле­нием; плак. - плакированный; Б - без плакирования.

Плакировкой называется покрытие листов из алюминиевых спла­вов при прокатке тонким слоем (5 % от толщины листа с каждой стороны) чистого алюминия, предохраняющим основной металл от коррозии. Нагартовка и полунагартовка применяются для тер­мически неупрочняемых сплавов, закалка и старение - для тер­мически упрочняемых сплавов.

Особые группы сплавов составляют спеченные алюминиевые по­рошки (САП) и сплавы (САС), а также пенистый алюминий, полу­чаемый при замешивании порошка гидрида титана в жидком алю­минии. Пеноалюминий имеет плотность 300... 500 кг/м 3 , поэтому его можно применять как тепло- и звукоизоляционный материал.

Медь и ее сплавы. Медь в чистом виде имеет небольшую проч­ность и высокую пластичность. Температура ее плавления составля­ет 1 083 "С. Она плохо обрабатывается резанием, но хорошо дефор­мируется в холодном и горячем состояниях. В строительстве медь применяется для водопроводных труб и кровельной черепицы.

Сплавы меди (латуни и бронзы) в строительстве применяются для декоративных целей (поручни, накладки, арматура для две­рей и окон) и в сантехнике.

Латунь - сплав меди с цинком. Марки латуней обозначают буквой Л и цифрами, означающими содержание меди в процен­тах. Прочность латуней при растяжении R p - 250...600 МПа. Для улучшения свойств латуни подвергают холодному и горячему де­формированию, рекристаллизационному отжигу при температу­ре 500...700°С и легированию добавками Sn, Si, Мп, Al, Fe, Pb, повышающими прочность, коррозионную стойкость и антифрик­ционные свойства. Специальные латуни маркируют следующим образом: ЛА77-2 (латунь, содержащая 77 % Си, 2 % А1 и 21 % Zn); ЛАЖ60-1-1 (латунь, содержащая 60% Си, 1 % Al, 1 % Fe и 38 % Zn). Они представляют собой однородные твердые растворы и поэтому очень пластичны.

Оловянистая бронза представляет собой твердый раствор 4 - 5%-го олова в меди. При большем содержании олова пластичность и литейные свойства бронзы резко снижаются. Перед обработкой давлением бронзу подвергают рекристаллизационному отжигу при температуре 600...650°С. Для улучшения литейных свойств и по­вышения прочности в бронзу вводят до 1 % фосфора. Бронзы, об­рабатываемые давлением, имеют прочность R p - 350...400 МПа, пластичность 8 = 40...70% (после отжига) и 8 = 4... 12% (после холодной деформации).

Алюминиевые и кремнистые бронзы (сплавы меди с алюминием и кремнием) имеют механические свойства, аналогичные оловя-нистым бронзам, но более стойки в агрессивных средах.

Бериллиевые бронзы (сплавы меди с бериллием) содержат 2,0... 2,5 % Ве и обладают наилучшими свойствами из всех бронз. После закал­ки при 760...780°С и старения при 300...350°С механические свойства бериллиевой бронзы составляют: R p = 1 300... 1 350 МПа, 8 = 1,5%.

Свинцовые бронзы (сплавы меди со свинцом) содержат до 30 % свинца. Их компоненты не образуют твердых растворов. Они име­ют невысокую прочность (Я р - 60 МПа) и пластичность (8 = 4 %).

Маркируют все бронзы аналогично латуням. Например: БрОЦСНЗ-7-5-1 - оловянистая бронза, содержащая 3% Sn, 7% Zn, 5% Pb, 1 % Ni и 84% Си; БрАЖН 10-4-4 - алюминиевая бронза, содержащая 10% А1, 4% Fe, 4% Ni и 82% Си.

Титан и его сплавы. Титан - металл серебристо-белого цвета, плавящийся при температуре 1 665 "С. Существуют две модифика­ции титана: при температуре ниже 882 °С - а-титан с гексаго­нальной решеткой плотностью 4 505 кг/м 3 ; при температуре 900 °С и выше - (i-титан с объемоцентрированной кубической решет­кой плотностью 4 320 кг/м 3 . Технический титан марок ВТ1-00, ВТ1-0 и ВТ1-1 (Д, = 300...350 МПа, 8 = 20...30%) хорошо обра­батывается давлением и сваривается. Для улучшения свойств ти­тан легируют добавками Al, Mo, V, Мп, Сг, Sn, Fe, Zn, Si.

Различают а-сплавы и (а + Р)-сплавы титана. Первые представ­ляют собой твердые растворы с алюминием и легирующими эле­ментами (Sn, Zn и Mo, Fe, Сг) в а-титане. Они не упрочняются термообработкой и подвергаются только рекристаллизационному отжигу при температуре 780... 850 °С. Вторые состоят из а и р твер­дых растворов и содержат кроме алюминия Сг, Mo, Fe. Они уп­рочняются закалкой и старением. Наиболее распространенные а-сплавы (ВТ5, ВТ5-1, ОТ4) имеют следующие показатели: /? р = = 700...950 МПа; 8 = 12...25%; (а + р)-сплавы (ВТ6, ВТ8, ВТ14) имеют следующие показатели: R p = 950... 1 400 МПа; 8 = 8... 15 %. Титановые сплавы коррозионностойки, хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях, поддаются сварке.

Изделия из цветных металлов. Цветные металлы дороже стали и чугуна, поэтому применяются в случаях, когда необходимы их специфические свойства: стойкость к коррозии, высокая тепло­проводность, электропроводность, декоративные свойства, харак­терная для алюминия и его сплавов малая масса.

В качестве кровельных материалов применяются медь, алюми­ний и цинк-титановый сплав. Для устройства медной кровли по фальцевой технологии используют медную ленту, ко­торая выпускается в рулонах. Алюминий применяется как для из­готовления металлочерепицы, так и для устройства фальцевых кровель.

В европе достаточно распространены кровли из Х)-цинка - цинка, легированного титаном и медью.

Алюминиевые сплавы применяют для изготовления гнутых и прессованных профилей, штамповок, гофрированных листов раз­личной формы. Из таких элементов выполняются различные сбор-но-разборочные и листовые конструкции, несущие конструкции навесных фасадов, трехслойные панели (типа «сандвич») наруж­ных стен и покрытий, подвесные потолки, сайдинг, декоратив­ные накладки, дверные и оконные переплеты.

Сплавы меди используют для производства водопроводных труб, фитингов, дверной и оконной фурнитуры, декоративных деталей интерьера и фасадов.