Цветные сплавы

Сплавами называют материалы, имеющие металлическую природу. Они представляют собой смесь двух или более химических элементов (в том числе и неметаллов). Как правило, сплавы получают путем совместного плавления всех его компонентов. Компонентами называют все химические элементы, содержание которых контролируется в сплаве. Из компонентов выделяют основу сплава. Это металл, определяющий общий характер и основные свойства сплава. Его содержание превышает 50 % от общей массы сплава. Встречаются сплавы с двумя и даже тремя основами. В этом случае концентрация основы близка к 30 %.

Кроме основы сплава, в его состав входят легирующие компоненты. Это добавки, специально вводимые в сплав для придания ему тех или иных свойств. Их содержание может находиться в пределах от 0,001 до 0,1 % (микролегирующие добавки) или от 0,1 до 20 % и выше (макролегирующие добавки).

При производстве в сплавы всегда попадают различные примеси из руды, топлива, атмосферы, огнеупоров и инструмента. Эти примеси делятся на две группы: нежелательные (вредные) и допустимые. Содержание вредных компонентов контролируется и ограничивается, так как они снижают уровень требуемых рабочих или технологических свойств. Допустимые примеси не оказывают существенного влияния на свойства, поэтому их содержание не ограничивается и не контролируется. Одни и те же элементы в различных сплавах даже на одной и той же основе могут быть полезными (легирующими компонентами) или, попав в сплав случайно, вредными.

К отдельной группе можно отнести модификаторы. Это компоненты, вводимые в сплав в очень малых количествах для воздействия на процесс кристаллизации с целью регулирования структуры.

Составы сплавов и их свойств во всех странах мира регламентируются нормативными документами. В России это государственные стандарты (ГОСТы), технические условия (ТУ), отраслевые стандарты и нормы. Нормативные документы в первую очередь определяют химический состав сплавов. Они же содержат сведения о том, какие свойства могут быть достигнуты при заданном составе сплава, способе литья и режиме ТО.

Сплавы цветных металлов по технологическим признакам делят на литейные и деформируемые. Из деформируемых сплавов сначала производят (отливают) различные заготовки в виде слитков различного сечения (круглые, плоские, квадратные, прутки, трубные заготовки и т.д.). Эти изделия в дальнейшем подвергают пластической деформации (прокатке, ковке, штамповке, протяжке, волочению и т.п.). Из литейных сплавов получают фасонные отливки различной конфигурации с массой от долей грамма до десятков тонн. Минимальные толщины стенок отливок могут быть от 0,5–2 мм, а максимальные не имеют ограничений.

Химический состав деформируемых сплавов выбирается таким, чтобы обеспечивать хорошую пластичность и способность к обработке давлением. Литейные сплавы должны обладать высокой жидкотекучестью, малой усадкой, низкой склонностью к образованию пористости, ликвации и трещин при затрудненной усадке. Деформируемые сплавы обычно представляют собой однородные твердые растворы. Для них характерно сочетание высокой прочности и пластичности. В качестве литейных используют многофазные сплавы преимущественно эвтектического типа с узким интервалом кристаллизации и хорошими литейными свойствами.

Темпы роста производства отливок из цветных сплавов опережают рост производства отливок из чугуна и стали. Выпуск отливок из различных видов цветных сплавов в промышленно развитых странах характеризуется следующими соотношениями: алюминиевые сплавы – 60–65 %, цинковые – 15–20 %, медные – 15–18%, магниевые – 3–5 %.

Как указывалось ранее, большинство цветных металлов и сплавов относятся к дефицитным и дорогим материалам. В связи с этим большое внимание уделяется сбору и переработке лома и отходов и производству из них вторичных сплавов. Рабочие сплавы, приготовленные из вторичных материалов, значительно дешевле сплавов из чистых первичных металлов, но они отличаются повышенным содержанием примесей. При использовании современных плавильных агрегатов и технологических процессов можно обеспечить получение литых изделий высокого качества и из вторичных сплавов.

Выбор основы сплава производится по его главному, ведущему свойству. Такое деление всех элементов периодической системы по плотности приведено на рис. 1. Здесь выделены три группы элементов: легкие, тяжелые и очень тяжелые. На практике цветные сплавы принято делить только на легкие и тяжелые. Плотность является одной из важнейших классификационных характеристик сплавов. В справочной, научнотехнической и учебной литературе деление сплавов на легкие и тяжелые является общепринятым. В настоящем учебном пособии изучение литейных сплавов производится в соответствии с этой классификацией.

  • Читать все новости