КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Химический состав и назначение деформируемых медноникелевых сплавов
В мелъхиорах основным легирующим элементом является никель, содержание которого составляет 18-20%. Температура плавления мельхиоров - около 1170 °С. Для повышения коррозионной стойкости на воздухе и в морской воде их дополнительно легируют железом и марганцем, которые не ухудшают пластичности. Мельхиоры обладают высокими прочностными свойствами, которые можно существенно повысить нагартовкой. Сплав МНЖМц30-1-1 отличается высокой коррозионной стойкостью в пресной и морской воде, паре. Из него изготовляют конденсаторные трубки, работающие в тяжелых условиях (при повышенных давлениях и температурах), где латунные и медные трубы неприменимы. Мельхиоры имитируют серебро. Они широко применяются для изготовления столовых приборов и недорогих ювелирных изделий с полудрагоценными камнями или без них. Нейзилъберы - это сплавы тройной системы Сu-Ni-Zn, содержащие 5-35 % Ni и 12-40 % Zn. Температура их плавления составляет около 1050 °С. Цинк придает этим сплавам серебристый цвет и снижает их стоимость. Нейзильберы легко обрабатываются давлением в холодном и горячем состояниях. Применяются для изготовления деталей приборов и арматуры, работающей во влажной и коррозионно-активной среде. Нейзильберы, так же как и мельхиоры, являются декоративными сплавами и по внешнему виду напоминают серебро. Их используют для изготовления столовых приборов и художественных изделий. Наиболее широко применяют сплав МНЦ 15-20. Он обладает хорошей коррозионной стойкостью и широко применяется в ювилирной промышленности. Колокола льют из колокольной бронзы, содержащей 20 % олова. Классический состав колокольной бронзы по старинным рецептам сохранился и в настоящее время.
Основные требования, которые предъявляются к колокольной бронзе: хорошее возбуждение звука, излучение всех частот, возникающих при ударе, и большая длительность звучания. Этим требованиям отвечают металлы, обладающие высокой упругостью, низким затуханием звука, высокой плотностью и минимальной пористостью. На звучании колокола плохо сказываются примеси, которые резко снижают акустические характеристики бронзы. Содержание примесей не должно превышать 2 %, а в особо ответственных случаях 1 %. Примеси алюминия, висмута, мышьяка дают себя знать, даже если их содержание исчисляется в сотых долях процента. Звучание колокольной бронзы определяется содержанием интерметаллидной фазы Си3Sn8. Чем выше ее доля в сплаве, тем чище, звонче, мелодичнее звук. Однако эта фаза обладает исключительной хрупкостью. При 32 %-м содержании олова колокол не выдержал бы и одного удара. Сплав с 22%-м содержанием олова находится на границе области допустимой хрупкости. Таким образом, наилучшим колокольным сплавом является двухкомпонентная бронза, содержащая 20-22 % олова и не более 1-2 % примесей. В паспорт включаются основные геометрические размеры колокола, место и дата изготовления, а также акустические характеристики, в том числе: частота звучания, максимальный уровень звучания, время затухания. По мнению некоторых музыковедов, никакие акустические измерения не могут заменить слуховое восприятие человеком тонких оттенков мелодичности звучания колокола. Сплавы для кабинетных украшений используют для изготовления статуэток, подсвечников, шкатулок, бра, тарелок и предметов с инкрустацией. Кабинетные украшения изготавливают из фосфористых чугунов и медных сплавов. Широкое распространение получили четырехкомпонентные бронзы системы Си-5п-2п-РЬ, обладающие необходимым комплексом технологических и эстетических свойств.
Эти бронзы хорошо поддаются различным видам обработки (чеканке, гравировке, резанию), имеют красивый цвет, высокую коррозионную стойкость. Состав литейных художественных бронз приведен в таблице.
Химический состав литейных художественных бронз, % (маc.)
Высокими литейными и декоративными свойствами обладают также деформируемые бронзы БрОЦС4-4-2,5 и БрОЦС4-4-4, а также литейные бронзы Бр05Ц5С5 и БрОбЦбСб. Хорошими литейными свойствами и красивым золотистым цветом обладают кремнистые латуни ЛК 80-3 и ЛКС 80-3-3. Кроме сплавов на основе драгоценных металлов для ювелирных изделий широко применяются сплавы на основе меди (бронзы, латуни, нейзильбер, мельхиор). Известны золотистые бронзы, содержащие 7 % олова, 3-9 % цинка. Для изготовления украшений используют материалы на основе меди, имитирующие золотые и серебряные сплавы (табл. 16.7, 16.8). Поскольку большинство медных сплавов обладают невысокой коррозионной стойкостью, для защиты изделий применяют лаковые покрытия. Из всех бронз в ювелирной промышленности чаще всего используется бериллиевая бронза. Она отличается высокой твердостью и наиболее стойка против коррозии. Цветовые характеристики медных сплавов зависят от системы легирования и содержания легирующих элементов. В таблице описано изменение цвета медных сплавов от красного до золотисто-желтого и светло-серого при введении разных количеств олова и цинка. Подбор вида и количества легирующих элементов позволяет получать различную цветовую гамму изделий, что усиливает их эстетическое восприятие.
Титан и его сплавы. Т итан широко распространен в земной коре, где его содержится около 0,6 %, а по распространенности среди конструкционных металлов он занимает четвертое место после алюминия, железа и магния. Однако промышленный способ его извлечения из руд был разработан лишь в 1940-х гг. Благодаря прогрессу в области самолето- и ракетостроения производство титана и его сплавов интенсивно развивалось. Если в 1947 г. в мире производили менее 3 т титана, то в начале XXI в. - более 100 тыс. т. Рост производства объясняется сочетанием таких ценных свойств титана, как малая плотность, высокая удельная прочность, коррозионная стойкость, технологичность при обработке давлением и свариваемость, хладостойкость, высокая стойкость против солнечной радиации, немагнитность и ряд других ценных физико-механичес
Физико-механические свойства технического титана
Титан - металл серебристо-белого цвета, имеющий малую плотность (4,5 г/см3). Температура плавления титана (1668± ±4) °С зависит от степени его чистоты. Титан имеет две полиморфные модификации: а-титан с гексагональной плотноупакованной решеткой с периодами а = 0,295 нм, с = 0,470 нм и высокотемпературную модификацию (β -титан с кубической объемно-центрированной решеткой с периодом а = 0,332 нм при 900 °С. Температура полиморфного (α<->β)-превращения составляет 883 °С. Механические свойства титана существенно зависят от чистоты металла от примесей. Различают примеси внедрения - кислород, азот, углерод, водород - и примеси замещения, к которым относятся железо и кремний. Хотя примеси повышают прочность, но одновременно они резко снижают пластичность, причем наиболее сильное отрицательное действие оказывают примеси внедрения, особенно газы. При введении всего лишь 0,03 % Н, 0,2 % N или 0,7 % О титан полностью теряет способность к пластическому деформированию и хрупко разрушается. Особенно вреден водород, вызывающий водородную хрупкость титановых сплавов. Водород попадает в металл при плавке и последующей обработке, в частности при травлении полуфабрикатов. Водород малорастворим в а-титане и образует пластинчатые частицы гидрида, снижающего ударную вязкость и особенно отрицательно проявляющегося в испытаниях на замедленное разрушение. Поэтому содержание примесей, особенно газов, в титане и титановых сплавах строго ограничено. Промышленный способ производства титана состоит в обогащении и хлорировании титановой руды с последующим его восстановлением из четыреххлористого титана металлическим магнием (магниитермическии метод). Полученный этим методом титан губчатый (ГОСТ 17746-79) в зависимости от химического состава и механических свойств выпускают следующих марок: ТГ-90, ТГ-100, ТГ-110, ТГ-120, ТГ-130, ТГ-150.
Для получения монолитного титана губка размалывается в порошок, прессуется и спекается или переплавляется в дуговых печах в вакууме или атмосфере инертных газов. Механические свойства титана характеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности. Например, технически чистый титан марки ВТ1-0 имеет: σв = 375-540 МПа, σо,2 -= 295-410 МПа, δ > 20 %, и по этим характеристикам не уступает ряду Cr-Ni коррозионностойких сталей. Основной целью легирования титановых сплавов является повышение прочности, жаропрочности и коррозионной стойкости. Широкое применение нашли сплавы титана с алюминием, хромом, молибденом, ванадием, марганцем, оловом и некоторыми другими элементами. Как и в сплавах на основе железа, легирующие элементы оказывают сильное влияние на полиморфные превращения титана. Такие элементы, как А1, N, О, повышают температуру полиморфного (а<->β)-превращения, расширяя область твердых растворов на основе а-титана, и, таким образом, являются а-стабилизаторами. Учитывая охрупчивающее действие азота и кислорода, практическое значение для легирования титана имеет только алюминий. Алюминий является основным упрочняющим легирующим элементом, к тому же имеющим малую плотность. Поэтому он обычно присутствует в большинстве титановых сплавов. Большинство легирующих элементов (Мо, V, Мп, Ре, Сr и др.), наоборот, понижают температуру полиморфного (а<-> β)-превра-щения и расширяют область существования твердых растворов на основе β -Тi, являясь β -стабилизаторами. Упрочняющая термическая обработка, состоящая из закалки и старения, применима только для сплавов с (а + β)-структурой. Сплавы с устойчивой а-структурой нельзя упрочнить термической обработкой. Полиморфное (β —>а)-превращение может происходить двумя путями. При медленном охлаждении и высокой подвижности атомов оно происходит по обычному диффузионному механизму, а при большом переохлаждении и быстром охлаждении - по бездиффузионному мартенситному механизму. При медленном охлаждении образуется полиэдрическая структура а-твердого раствора, а при быстром - игольчатая мартенситная структура, обозначаемая а' или при большей степени легированности - а". Кристаллические структуры а, а' и а" практически одинаковы (гексагональная плотноупако-ванная решетка), однако решетка пересыщенных твердых растворов а' и а" более искажена при высокой скорости охлаждения. При старении из а'- и а"-фаз выделяются (β-фаза или интерметаллидная фаза ТiCr2. Титановые сплавы подвергают термической обработке -рекристаллизационному отжигу, закалке и старению, а также химико-термической обработке. Отжиг титановых сплавов проводят после холодной деформации. Температура их рекристаллизации составляет в среднем 500 °С, и отжиг при температуре 700-800 °С вполне достаточен для устранения наклепа. Превращения при закалке и старении в титановых сплавах, в принципе, похожи на соответствующие превращения в стали. Однако из-за того, что а'-мартенсит в титановых сплавах мало отличается по прочности от равновесной а-фазы, столь сутцественного упрочнения, как в сталях, в титановых сплавах не происходит. В результате фазовой перекристаллизации происходит измельчение зерна, что положительно сказывается на их пластических свойствах. Титановые сплавы обладают низкими антифрикционными свойствами. Для повышения износостойкости их подвергают азотированию. Азотирование проводят в среде газообразного азота при температуре около 900 °С, длительность процесса до 50 ч. Химико-термическая обработка проводится для повышения твердости и износостойкости, стойкости к "схватыванию" при работе в условиях трения, усталостной прочности, а также улучшения коррозионной стойкости, жаростойкости и жаропрочности. Практическое применение имеют азотирование, си-лицирование и некоторые виды диффузионной металлизации. Силицирование применяют для повышения жаростойкости. ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ Титановые сплавы по сравнению с техническим титаном имеют более высокую прочность, в том числе и при высоких температурах, сохраняя при этом достаточно высокую пластичность и коррозионную стойкость. По технологии изготовления титановые сплавы подразделяются на деформируемые и литейные; по уровню механических свойств - на сплавы невысокой прочности и повышенной пластичности, средней прочности, высокопрочные; по условиям применения - на хладостойкие, жаропрочные, коррозионностойкие. По способности упрочняться термообработкой они делятся на упрочняемые и неупрочняемые, по структуре в отожженном состоянии -на а-, псевдо-а-, (а + β)-, псевдо- β - и β -сплавы. За основу классификации принято соотношение а- и β -фаз в структуре сплава и особенности структурных превращений, происходящих при их термической обработке. Отдельные группы титановых сплавов различаются по величине условного коэффициента стабилизации Кв, который показывает отношение содержания р-стабилизирующего легирующего элемента к его содержанию в сплаве критического состава Скр. При содержании в сплаве нескольких β -стабилизирующих элементов их Кв суммируются. На рисунке показан характер структур титановых сплавов в отожженном и закаленном состоянии. Структура титановых сплавов в отожженном и закаленном состоянии: 1 - переходный класс; 2 - мартен-ситный класс Сплавы с а-структурой характеризуются невысокой прочностью при комнатной температуре и не упрочняются при термообработке. Их недостатком является низкая технологическая пластичность, а достоинством - хорошая свариваемость и высокие механические свойства при низких температурах. Псевдо-а-сплавы, сохраняя достоинства а-сплавов, благодаря присутствию небольших количеств β -фазы (до 5 %), имеют более высокую технологическую пластичность и хорошо обрабатываются давлением. Двухфазные (а + β)-сплавы характеризуются наилучшим сочетанием механиче ских и технологических свойств. По структуре после закалки различают мартенситный и переходный классы (а + β)-сплавов. Сплавы мартенситного класса менее легированы и в равновесном состоянии содержат не более 25 % (3-фазы. Увеличение количества β -фазы в сплавах переходного класса до 50 % обеспечивает им самую высокую прочность этой группы сплавов как в отожженном, так и в закаленном состояниях. Псевдо- β -сплавы после закалки имеют структуру метаста-бильной р-фазы. В этом состоянии они имеют хорошую пластичность и сравнительно низкую прочность, благодаря чему хорошо обрабатываются давлением. После старения их прочность возрастает в 1,5 раза и составляет 1300-1800 МПа. Однофазные р β -сплавы отличаются высокой коррозионной стойкостью. Сплав 4201 может заменить тантал, сплавы на никелевой основе типа хастеллой, а также благородные металлы - платину, золото. Однако сплавы со стабильной β -структурой сравнительно редко применяют из-за необходимости их легирования большим количеством изоморфных элементов (V, Мо, N5), имеющих высокую стоимость, и из-за высокой плотности, понижающей удельную прочность изделий. Сплавы титана имеют хорошие литейные свойства - высокую жидкотекучесть, плотность отливок и малую склонность к образованию горячих трещин. Хотя литейные титановые сплавы не содержат эвтектику, однако небольшой интервал кристаллизации (50-70 °С) обуславливает вполне удовлетворительные литейные свойства. Из-за склонности к поглощению газов их плавку и разливку ведут в вакууме или в среде нейтральных газов. Состав титановых сплавов для фасонного литья обычно соответствует составу деформируемых сплавов (ВТ5Л, ВТ14Л). Механические свойства литейных титановых сплавов ниже, чем у деформируемых. Титановые сплавы склонны к повышенному налипанию на инструмент, что в сочетании с их низкой теплопроводостью затрудняет процесс механической обработки. При обработке резанием целесообразно применение инструмента с твердосплавными пластинами. При проведении сварки титановых сплавов во избежание появления дефектов в швах, основными из которых являются поры и холодные трещины, необходимо тщательное удаление поверхностной оксидной пленки с основного и присадочного материала. Из-за химической активности титана обязательна защита инертными газами сварочной ванны и остывающих участков от соприкосновения с воздушной атмосферой.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 702; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |